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網(wǎng)絡(luò )通信

S7-200 SMART CPU 模塊本體集成1 個(gè)以太網(wǎng)接口和1 個(gè)RS485 接口，通過(guò)擴展CM01 信號板，其通信端口數量最多可增至3 個(gè)?？蓾M(mǎn)足小型自動(dòng)化設備連接觸摸屏、變頻器等第三方設備的眾多需求。

• 以太網(wǎng)通信
  所有CPU 模塊標配以太網(wǎng)接口，支持西門(mén)子S7 協(xié)議、TCP/IP 協(xié)議、有效支持多種終端連接：
  • 可作為程序下載端口（使用普通網(wǎng)線(xiàn)即可）
  • 與SMART LINE HMI 進(jìn)行通信
  • 通過(guò)交換機與多臺以太網(wǎng)設備進(jìn)行通信，實(shí)現數據的快速交互
  • 最多支持4 個(gè)設備通信

• 串口通信
  S7-200 SMART CPU 模塊均集成1 個(gè)RS485 接口，可以與變頻器、觸摸屏等第三方設備通信。如果需要額外的串口，可通過(guò)擴展CM01 信號板來(lái)實(shí)現，信號板支持RS232/RS485 自由轉換，最多支持4 個(gè)設備。串口支持下列協(xié)議：
  • Modbus-RTU
  • PPI
  • USS
  • 自由口通信

• 與上位機的通信
  通過(guò)PC Access，操作人員可以輕松通過(guò)上位機讀取S7-200 SMART 的數據，從而實(shí)現設備監控或者進(jìn)行數據存檔管理。
  （PC Access 是專(zhuān)門(mén)為S7-200 系列PLC 開(kāi)發(fā)的OPC 服務(wù)器協(xié)議，專(zhuān)門(mén)用于小型PLC 與上位機交互的OPC 軟件）

運動(dòng)控制

三軸 100 kHz 高速脈沖輸出，*實(shí)現精確定位.

• 運動(dòng)控制基本功能
  • 標準型晶體管輸出CPU 模塊，ST40/ST60 提供3 軸100 kHz 高速脈沖輸出，支持PWM（脈寬調制）和PTO 脈沖輸出
  • 在PWM 方式中，輸出脈沖的周期是固定的，脈沖的寬度或占空比由程序來(lái)調節，可以調節電機速度、閥門(mén)開(kāi)度等
  • 在PTO 方式（運動(dòng)控制）中，輸出脈沖可以組態(tài)為多種工作模式，包括自動(dòng)尋找原點(diǎn)，可實(shí)現對步進(jìn)電機或伺服電機的控制，達到調速和定位的目的
  • CPU 本體上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可組態(tài)為PWM 輸出或高速脈沖輸出，均可通過(guò)向導設置完成上述功能

• PWM 和運動(dòng)控制向導設置
  為了簡(jiǎn)化您應用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WINSMART 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內全部完成PWM、PTO 的組態(tài)。該向導可以生成位控指令，您可以用這些指令在您的應用程序中對速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。
  PWM 向導設置根據用戶(hù)選擇的PWM 脈沖個(gè)數， 生成相應的PWMx_RUN 子程序框架用于編輯。
  運動(dòng)控制向導最多提供3 軸脈沖輸出的設置，脈沖輸出速度從20 Hz 到100 kHz 可調。

• 運動(dòng)控制功能特點(diǎn)
  • 提供可組態(tài)的測量系統，輸入數據時(shí)既可以使用工程單位（如英寸或厘米），也可以使用脈沖數
  • 提供可組態(tài)的反沖補償
  • 支持、相對和手動(dòng)位控模式
  • 支持連續操作
  • 提供多達32 組運動(dòng)動(dòng)包絡(luò )，每組包絡(luò )最多可設置16 種速度
  • 提供4 種不同的參考點(diǎn)尋找模式，每種模式都可對起始的尋找方向和最終的接近方向進(jìn)行選擇

• 運動(dòng)控制的監控
  為了幫助用戶(hù)開(kāi)發(fā)運動(dòng)控制方案，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供運動(dòng)控制面板。其中的操作、組態(tài)和包絡(luò )組態(tài)的設置使用戶(hù)在開(kāi)發(fā)過(guò)程的啟動(dòng)和測試階段就能輕松監控運動(dòng)控制功能的操作。
  • 使用運動(dòng)控制面板可以驗證運動(dòng)控制功能接線(xiàn)是否正確，可以調整組態(tài)數據并測試每個(gè)移動(dòng)包絡(luò )
  • 顯示位控操作的當前速度、當前位置和當前方向，以及輸入和輸出LED（脈沖LED 除外）的狀態(tài)
  • 查看修改在CPU 模塊中存儲的位控操作的組態(tài)設置

編程

人性化軟件，提升編程效率

STEP 7- Micro/WIN SMART 是專(zhuān)門(mén)為S7-200 SMART 開(kāi)發(fā)的編程軟件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上運行，支持LAD、FBD、STL語(yǔ)言。安裝文件小于100 MB。在沿用STEP 7- Micro/WIN 優(yōu)秀編程理念的同時(shí)，更多的人性化設計使編程更容易上手，項目開(kāi)發(fā)更加高效。

• 全新菜單設計
  摒棄了傳統的下拉式菜單，采用了新穎的帶狀式菜單設計，所有菜單選項一覽無(wú)余，形象的圖標顯示，操作更加方便快捷。
  雙擊菜單即可隱藏，給編程窗口提供更多的可視空間。

• 全移動(dòng)式窗口設計
  軟件界面中的所有窗口均可隨意移動(dòng)、并提供八種拖拽放置方式。
  主窗口、程序編輯窗口、輸出窗口、變量表、狀態(tài)圖等窗口均可按照用戶(hù)的習慣進(jìn)行組合，最大限度的提高編程效率。

• 變量定義與程序注釋
  用戶(hù)可根據工藝需求自定義變量名，并且直接通過(guò)變量名進(jìn)行調用，*享受高級編程語(yǔ)言的便利。根據實(shí)現的功能，特殊功能寄存器調用后自動(dòng)命名，更加便捷。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注釋功能，能為程序塊、編程網(wǎng)絡(luò )、變量添加注釋?zhuān)蠓岣叱绦虻目勺x性。當鼠標移動(dòng)到指令塊時(shí)，自動(dòng)顯示各管腳支持的數據類(lèi)型。

• 強大的密碼保護
  STEP 7- Micro/WIN SMART 不僅對計算機中的程序源提供密碼保護，同時(shí)對CPU 模塊中的程序也提供密碼保護，滿(mǎn)足用戶(hù)對密碼保護的不同需求，*保護用戶(hù)的知識產(chǎn)權。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 對程序源實(shí)現三重保護：包括為為工程、POU（程序組織單元）、數據頁(yè)設置密碼，只有授權的用戶(hù)才能查看并修改相應的內容。
  編程軟件對 CPU 模塊里的程序提供4 級不同權限密碼保護。

• 新穎的設置向導
  STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了簡(jiǎn)易快捷的向導設置功能，只需按照向導提示設置每一步的參數即可完成復雜功能的設定。新的向導功能允許用戶(hù)直接對其中某一步的功能進(jìn)行設置，修改已設置的向導便無(wú)需重新設置每一步。

在鄭州，國家電力投資集團公司（國家電投）河南遠程診斷中心已經(jīng)上線(xiàn)運行。發(fā)電機組的健康狀況由千里之外的“專(zhuān)家大夫”悉心呵護。

還記得2001年斯皮爾伯格導演的大片《人工智能》嗎？機器人小男孩大衛不僅具有人類(lèi)的行為和思考能力，還能像普通孩子一樣同父母進(jìn)行情感交流。為了成為真正的人類(lèi)，重獲母愛(ài)，他甘愿在海底被冰封了2000年，以換來(lái)和母親一天的獨處。

曾經(jīng)只存在于科幻電影中的情節似乎已不再遙不可及。不久前，人工智能程序AlphaGo以3:0戰勝中國的圍棋世界柯潔，在這場(chǎng)舉世矚目的智力對弈中笑到了最后。

“人工智能”和“機器學(xué)習”的神秘面紗已悄然揭開(kāi)。在瑞典，在西門(mén)子軟件幫助下，海上風(fēng)機能自我學(xué)習，自動(dòng)分析風(fēng)速、風(fēng)向等數據，調節設置，實(shí)現風(fēng)力的最大利用。而在瑞士日內瓦地下100米深處，科學(xué)家正利用大型強子對撞機，模擬137億年前的宇宙大爆炸，希望破解宇宙誕生之謎。西門(mén)子軟件分析對撞機的海量數據，提前預警元器件故障。

電廠(chǎng)的遠程診斷也有著(zhù)類(lèi)似的原理，即從海量數據中習得規律，作出決策。在鄭州，國家電力投資集團公司（國家電投）河南遠程診斷中心已經(jīng)上線(xiàn)運行。發(fā)電機組的健康狀況由千里之外的“專(zhuān)家大夫”悉心呵護。在還沒(méi)引發(fā)“疾病”之前，“細菌”就被扼殺在搖籃。國家電投是中國同時(shí)擁有水電、火電、核電和新能源資產(chǎn)的綜合能源企業(yè)。

愛(ài)學(xué)習的診斷高手

數字化變革正在席卷各行各業(yè)，而大數據更是被稱(chēng)為價(jià)值連城的“石油”，電力企業(yè)也無(wú)法再任其在機器轟鳴、產(chǎn)線(xiàn)輪轉之間白白流失。

在電力需求持續上升的今天，大容量、高精密的機組對電廠(chǎng)的維護水平提出了更高的要求。而對大型電力集團來(lái)說(shuō)，旗下電廠(chǎng)分布廣泛，運營(yíng)難度和成本相應增加。應對這些挑戰都離不開(kāi)數字技術(shù)的力量。國家電投先人一步，成為電廠(chǎng)數字化的探路先鋒。

目前，國家電投河南遠程診斷中心連接監視國家電投旗下7家電廠(chǎng)的14臺發(fā)電機組，裝機容量共達到680萬(wàn)千瓦。

每臺機組都有成千上萬(wàn)個(gè)運行參數由傳感器實(shí)時(shí)采集，如機組的負荷、水泵的電流等，并傳輸至遠程診斷中心的集中數據庫。經(jīng)過(guò)特訓的智能模型如同“大腦”一般機敏，能自動(dòng)分析這些海量數據，一旦發(fā)現異常，便會(huì )立即預警。技術(shù)專(zhuān)家根據預警的優(yōu)先級，利用西門(mén)子SPPA-M3000電廠(chǎng)生產(chǎn)管理平臺，對設備進(jìn)行診斷，并在平臺中進(jìn)行診斷報告的編寫(xiě)、查詢(xún)和發(fā)布等。

那么智能模型的“火眼金睛”是如何煉成的呢？根據電廠(chǎng)的運行需要和機組的特點(diǎn)，技術(shù)專(zhuān)家在西門(mén)子電廠(chǎng)高級智能診斷系統SPPA-D3000中針對不同設備，建立不同功能的模型，包括故障預測、性能優(yōu)化等。此后，通過(guò)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )算法，智能模型對電廠(chǎng)6-12個(gè)月內的歷史數據進(jìn)行學(xué)習和訓練，直到能夠準確識別設備在不同運行狀態(tài)下的正常參數范圍。

“打個(gè)比方，要訓練一個(gè)人的健康模型，就要讓它不斷學(xué)習這個(gè)人過(guò)去慢走、快跑、吃飯時(shí)的正常血壓、脈搏等數據，模型才會(huì )更加‘知識淵博’。”西門(mén)子電站自動(dòng)化有限公司信息工程部負責人肖國濤說(shuō)。

非計劃停機給電廠(chǎng)帶來(lái)的損失巨大。據估算，一臺100萬(wàn)千瓦的蒸汽輪機機組1天能發(fā)電約1600萬(wàn)度。如果按照1度電0.3元來(lái)計算，停機1天給電廠(chǎng)造成的損失就有480萬(wàn)元。這還不包括每次機組啟停耗費的燃料成本。

會(huì )“思考”的電廠(chǎng)

在中國，插上了大數據的翅膀，數字化電廠(chǎng)不再是鏡花水月。而西門(mén)子無(wú)疑是將這一夢(mèng)想變?yōu)楝F實(shí)的重要助力。

除了西門(mén)子數字化電廠(chǎng)軟件之外，西門(mén)子數字化服務(wù)結合強大的數據分析和網(wǎng)絡(luò )安全技術(shù)，通過(guò)遠程維護和優(yōu)化，幫助電廠(chǎng)提高設備的運行效率和可用性。

對于發(fā)電機組這樣的*設備來(lái)說(shuō)，精心呵護尤其必要。一臺蒸汽輪機和燃氣輪機有著(zhù)上千個(gè)零部件，在運行時(shí)要承受巨大的機械和熱能壓力。以西門(mén)子8000H燃氣輪機為例，燃燒室中的溫度可達1600度，遠超火山噴發(fā)巖漿的溫度。并且高溫氣體以每秒100米的速度流動(dòng)，相當于第2級強的龍卷風(fēng)的速度。

通過(guò)數字化服務(wù)，西門(mén)子不僅能為電廠(chǎng)提供高級診斷服務(wù)，還能精準預測部件使用壽命，幫助電廠(chǎng)更靈活、合理地安排維護周期，降低備件庫存，優(yōu)化電廠(chǎng)資產(chǎn)。

“與普通IT公司提供的數據分析服務(wù)相比，我們最大的優(yōu)勢在于能夠融合西門(mén)子獨有的設備設計數據，全球各地的已裝機設備運行數據，以及我們在電力領(lǐng)域100多年的豐富經(jīng)驗和專(zhuān)業(yè)知識。”西門(mén)子中國研究院發(fā)電與天然氣創(chuàng )新中心數字化部總監湯禹成表示。“并且客戶(hù)能在需要的地方進(jìn)行數據分析，既可以利用云計算設備，也可以在本地利用現場(chǎng)的智能聯(lián)網(wǎng)設備進(jìn)行。”

“對中國市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，數字化電廠(chǎng)的意義更加非比尋常。比如，將來(lái)如果中國開(kāi)放電力競價(jià)上網(wǎng)，西門(mén)子服務(wù)專(zhuān)家還能結合電廠(chǎng)運行狀態(tài)、電網(wǎng)數據等，幫助電廠(chǎng)決定的競標電價(jià)，使其經(jīng)濟收益最大化。”他補充道。