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西门子全新Simatic S7-1500 冗余控制器以高可用性为工厂保驾护航
? 凭借高可用性防止数据丢失，避免停机? 采用透明化编程的PROFINET冗余控制系统
? Simatic 诞生60周年进一步丰富全集成自动化产品家族
尽可能地降低工厂出现故障或意外停机的可能性，以提高工厂效率，已经成为生产企业的主要诉求。为此，西门子开发出全新Simatic S7-1500 R/H系列冗余控制系统。基于标准型 Simatic S7-1500 CPU，Simatic S7-1500 R/H采用透明化编程方式，使用TIA Portal STEP 7 编程语言进行编程，把程序从标准系统迁移到冗余系统，无需额外工作。Simatic S7-1500 R/H凭借其高可用性，能够有效防止数据丢失以及避免停机。此外，该系列控制系统采用PROFINET系统冗余的方式，可以充分利用PROFINET的、灵活、高性能的特点。
全新Simatic S7-1500 冗余控制器涵盖三种CPU，分别为CPU1513R、 CPU1515R和CPU1517H。其中，CPU1513R 和 CPU1515R适合中小型项目应用。如果一个CPU失效 ，备用CPU将自动接管程序控制工作，程序可以快速恢复运行，以防止数据丢失。此外，基于PROFINET系统冗余的通讯方式还可以提高设备的可用性。支持Profinet S2冗余功能的现场设备（例如ET 200SP/MP）通过PROFINET连接到冗余CPU，从而构成PROFINET冗余通讯，即使发生网络中断，现场设备也能继续工作。具有相似的功能特性的CPU1517H性能更强，适合大型项目应用。该系列CPU带有专门的光纤同步模块，可以实现快速、平滑的切换。未来，CPU1517H还将开发支持PROFINET冗余网络。
Simatic S7-1500 R/H能够限度地降低生产故障机率。例如，在生产、能源、供水系统、环境监控系统、机场助航照明、编组站系统等领域，能够有效避免控制器故障引起的停机；在行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域，能够避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重启成本；在污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域，即使没有监督和维修人员也能保障正常运行。
西门子Simatic系列可编程逻辑控制器（PLC）诞生于1958年，经过60年的发展和创新，从早的S3系列发展到如今的S7系列，已成为全球工业领域应用非常广泛的可编程控制器。
二、常发生的故障现象分析： 当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通时有通口损坏现象发生，较常见的损坏情况如下： ●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。 ●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会产生±15kV的静电。 ●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。 由以上分析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂，如由于PLC内部24V电源和5V电源共地，24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化，从而造成共模电压超出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等，地线环流！ 当带电插拔未隔离的连接电缆时，由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。 连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC，总线上连接的设备站点数越多，产生瞬态过电压的因素也越多。 当通线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，其能量往往是巨大的，常有用户沮丧地说：“联网的几十台PLC全部遭打坏了！”。 三、 解决办法： 1、从PLC内部考虑： ●采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。 ●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。 ●采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。 ●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS（或BL），PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小。 2、从PLC外部考虑： ● 使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不用廉价的非隔离电缆（特别是在工业现场）。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！ ● PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器. ● 与PLC联网的第三方设备，如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离，这样各RS485节点之间就无“电”的联系，也无地线环流产生，即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。 ● RS485通线采用PROFIBUS总线专用屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并后接大地。 ● 对于有架空线的系统，总线上设置专门的防雷击设施。
西门子以“数字化双胞胎”应用推进机床工业的数字化
? 以“数字化双胞胎”为核心的数字化企业解决方案为机床制造商和机床用户创造全价值链优势? MindSphere的“Manage MyMachines”应用程序开启数字化企业的新型业务模式
? 软硬件升级的Sinumerik 840D sl数控系统可集成到全集成自动化（TIA）环境，与PLC直接通讯
西门子在今天开幕的第十届中国数控机床展览会（CCMT 2018）上，重点展示了机床加工与制造过程中如何借助“数字化双胞胎”来实现从产品研发、设计、生产、直到服务的全过程，从而提高生产力、可用性和过程可靠性，优化加工精度、设计、加工过程乃至维护和服务。同时，西门子在本次展会上延续了 2017汉诺威国际机床展的展示理念，借助实际案例展示了“数字化双胞胎”在机床制造商和机床用户中的应用以及其所带来的优势。
“产品研发到生产的不断整合是迈向‘工业4.0’的关键。” 西门子（中国）有限公司数字化工厂集团副总裁、运动控制部总经理Frank Golueke表示，“西门子一直致力于数控制造领域的仿真、虚拟机床以及数控系统与工厂IT系统的集成，以持续深化这一过程。”
借助“数字化双胞胎”实现机床加工与制造的数字化
采用西门子控制技术的机床，其虚拟机床的控制系统与西门子的Sinumerik数控系统使用相同的语言代码。借助虚拟NC内核，可生成仿真和试运转的“数字化双胞胎”，即完全对应的虚拟镜像，从而提前对程序和复杂运动序列进行虚拟测试，以提高实体机床后续加工的度和可靠性，限度缩短调整时间。这些优势在小批次、定制化产品的生产中更为明显。
在西门子还展示了其功能强大的、基于云的开放式物联网操作系统MindSphere在机床领域应用的多种连接和安装选项。利用MindSphere上的“Manage MyMachines”应用程序，西门子在展台上连接了北京数控技术应用中心的两台机床，向现场观众展示借助该应用程序所采集和分析的相关机床数据。“Manage MyMachines”能轻松快速地将Sinumerik 840D sl 这样的机床数控系统与MindSphere相连，为用户提供来自联网机床的息，使用户能清晰地了解机床的当前以及历史状况，从而缩短机床停机时间，优化服务和维修流程，提高生产力。
Sinumerik ——数控系统软硬件升级
在本次展会上，西门子还展出了一系列数控系统软硬件的新产品，其全系列的Sinumerik 808D、828D和840D数控系统，覆盖从普及型和标准机床控制方案、到模块化高级解决方案，再到高端工件生产的智能解决方案。Sinumerik 808D ADVANCED 是基于操作面板的普及型数控系统，其结构紧凑、使用方便，适用于车削和铣削应用。Sinumerik 828D BASIC、828D 以及828D ADVANCED都是高性价比的数控系统，数控性能高，便于调试。
全新升级的Sinumerik 840D sl数控系统采用多核处理器技术、基于驱动的高性能 NCU（数控单元），性能潜力更高。在 NCU 链路中，30 个加工通道可控制多达 93 根轴。使用该数控系统的多轴机床，可在短的加工时间内完成极高的加工精度。Sinumerik 840D sl 的NCU 性能可扩展，其操作部件还采用了高度模块化设计。例如，借助于灵活 M:N 操作，所有操作面板都可与 NCU 配套使用。此外，Sinumerik 840D sl还具有的开放式架构，通过采用Sinumerik Integrate，可根据机床的工艺条件对数控系统进行调整，从而确保生产自动化环境的高度灵活性。Sinumerik 840D sl 采用领先的工业以太网标准Profinet进行通，出色的通功能可完美集成到西门子全集成自动化 (TIA) 环境，并通过TIA博途工程软件平台进行工程组态。先进的触控屏幕技术为机床操作带来崭新的智能生产体验。
在软件方面，Sinumerik拥有便捷操作的用户界面。Sinumerik Operate用户界面上设计了大量功能来简化Sinumerik的操作。比如预先配置好的边屏显示（Sidescreen），不仅丰富了人机界面（HMI） 的原有界面，还能提供更多功能。针对当前操作任务，边屏显示会显示所有相关息，一目了然。另外，用户可以随时合上或展开、水平或垂直滚动边屏显示来浏览内容。其次，为了保障机床的高可用性，Sinumerik还提供了实时的防碰撞功能CollisionAvoidance。无论是使用一个 NCU 的单通道加工，还是五轴同步铣削等复杂加工，防碰撞功能都可有效防止机床上发生意外干涉，为生产保驾护航。
数字化是驱动中国工业高质量发展的核心。中国企业正在积极乘势而上。”西门子（中国）有限公司执行副总裁兼数字化工厂集团总经理王海滨表示，“西门子对中国工业发展有着深刻的理解和洞察，并已经为工业数字化转型创造了技术上的先决条件，以帮助中国客户切实收获数字化红利，实现更高的灵活性、更高的生产效率、更短的产品上市时间以及更好的产品质量。”
在此次论坛上，西门子以中国航天科工集团旗下的贵州航天电器智能制造工厂为例，呈现了一套完整的数字化转型蓝图，包括项目的整体咨询设计和实施。该工厂成为全价值链集成的智能制造样板间，实现“小批量、多品种、定制化”，订单驱动的柔性生产模式。“该产线投运后，我们的产能至原来的5倍，产品合格率至99.8%以上，并形成了可复制与推广的合作模式和技术路线。”贵州航天电器股份有限公司董事长陈振宇表示。这一项目入选了中德智能制造试点示范项目，使贵州航天电器成为行业数字化转型的引领者。
“在过程行业，西门子是率先在工厂整个生命周期提供端到端数据模型的供应商，涵盖了从一体化工程和一体化运维到基于数据的服务。”西门子（中国）有限公司执行副总裁兼过程工业与驱动集团总经理林斌表示，“多年来，西门子通过其逐步完善的数字化企业解决方案，帮助中国过程工业客户不断优化工厂及工艺性能，实现可用性、稳定性乃至生产力的大幅。”
中国石化青岛炼化公司于2008年开始与西门子合作。十年来，西门子数字化企业解决方案内包括过程控制、仪表系统、息、优化控制等均已在该公司成功应用。“在我们向智能制造转型的过程中，西门子工厂资产全生命周期管理和基于大数据的性维护等解决方案，能够为工厂带来整体效益的跨越式提
安康汉滨楚控自动化设备有限公司位于金山区泾蓉路。地理环境优越，交通便利。我司主要是以生产 西门子通讯电缆等产品为主的一家企业，公司严格执行ISO9001：2000质量管理体系标准，不断根据市场需求来改进完善现有的产品，实时开发新产品，公司主要产品 系列： 西门子通讯电缆等系列。公司宗旨是“质量di yi 用户之上 科技为本 不断创新”，用z u i低廉的价格创造z u i优质的产品， 我们热忱期待着与您携手合作，谋求共同发展，开创二十一世纪新纪元。
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