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網(wǎng)絡(luò)通信

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

• 以太網(wǎng)通信
  所有CPU 模塊標(biāo)配以太網(wǎng)接口，支持西門子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)線即可）
  • 與SMART LINE HMI 進(jìn)行通信
  • 通過交換機(jī)與多臺以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速交互
  • 最多支持4 個設(shè)備通信

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

• 與上位機(jī)的通信
  通過PC Access，操作人員可以輕松通過上位機(jī)讀取S7-200 SMART 的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控或者進(jìn)行數(shù)據(jù)存檔管理。
  （PC Access 是專門為S7-200 系列PLC 開發(fā)的OPC 服務(wù)器協(xié)議，專門用于小型PLC 與上位機(jī)交互的OPC 軟件）

運(yùn)動控制

三軸 100 kHz 高速脈沖輸出，*實(shí)現(xiàn)精確定位.

• 運(yùn)動控制基本功能
  • 標(biāo)準(zhǔn)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(diào)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調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)電機(jī)速度、閥門開度等
  • 在PTO 方式（運(yùn)動控制）中，輸出脈沖可以組態(tài)為多種工作模式，包括自動尋找原點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的控制，達(dá)到調(diào)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，均可通過向?qū)гO(shè)置完成上述功能

• PWM 和運(yùn)動控制向?qū)гO(shè)置
  為了簡化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WINSMART 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM、PTO 的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您的應(yīng)用程序中對速度和位置進(jìn)行動態(tài)控制。
  PWM 向?qū)гO(shè)置根據(jù)用戶選擇的PWM 脈沖個數(shù)， 生成相應(yīng)的PWMx_RUN 子程序框架用于編輯。
  運(yùn)動控制向?qū)ё疃嗵峁? 軸脈沖輸出的設(shè)置，脈沖輸出速度從20 Hz 到100 kHz 可調(diào)。

• 運(yùn)動控制功能特點(diǎn)
  • 提供可組態(tài)的測量系統(tǒng)，輸入數(shù)據(jù)時既可以使用工程單位（如英寸或厘米），也可以使用脈沖數(shù)
  • 提供可組態(tài)的反沖補(bǔ)償
  • 支持、相對和手動位控模式
  • 支持連續(xù)操作
  • 提供多達(dá)32 組運(yùn)動動包絡(luò)，每組包絡(luò)最多可設(shè)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(yùn)動控制的監(jiān)控
  為了幫助用戶開發(fā)運(yùn)動控制方案，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供運(yùn)動控制面板。其中的操作、組態(tài)和包絡(luò)組態(tài)的設(shè)置使用戶在開發(fā)過程的啟動和測試階段就能輕松監(jiān)控運(yùn)動控制功能的操作。
  • 使用運(yùn)動控制面板可以驗(yàn)證運(yùn)動控制功能接線是否正確，可以調(diào)整組態(tài)數(shù)據(jù)并測試每個移動包絡(luò)
  • 顯示位控操作的當(dāng)前速度、當(dāng)前位置和當(dāng)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(shè)置

編程

人性化軟件，提升編程效率

STEP 7- Micro/WIN SMART 是專門為S7-200 SMART 開發(fā)的編程軟件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上運(yùn)行，支持LAD、FBD、STL語言。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，更多的人性化設(shè)計(jì)使編程更容易上手，項(xiàng)目開發(fā)更加高效。

• 全新菜單設(shè)計(jì)
  摒棄了傳統(tǒng)的下拉式菜單，采用了新穎的帶狀式菜單設(shè)計(jì)，所有菜單選項(xiàng)一覽無余，形象的圖標(biāo)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。

• 全移動式窗口設(shè)計(jì)
  軟件界面中的所有窗口均可隨意移動、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的習(xí)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
  用戶可根據(jù)工藝需求自定義變量名，并且直接通過變量名進(jìn)行調(diào)用，*享受高級編程語言的便利。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能，特殊功能寄存器調(diào)用后自動命名，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，大幅提高程序的可讀性。當(dāng)鼠標(biāo)移動到指令塊時，自動顯示各管腳支持的數(shù)據(jù)類型。

• 強(qiáng)大的密碼保護(hù)
  STEP 7- Micro/WIN SMART 不僅對計(jì)算機(jī)中的程序源提供密碼保護(hù)，同時對CPU 模塊中的程序也提供密碼保護(hù)，滿足用戶對密碼保護(hù)的不同需求，*保護(hù)用戶的知識產(chǎn)權(quán)。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 對程序源實(shí)現(xiàn)三重保護(hù)：包括為為工程、POU（程序組織單元）、數(shù)據(jù)頁設(shè)置密碼，只有授權(quán)的用戶才能查看并修改相應(yīng)的內(nèi)容。
  編程軟件對 CPU 模塊里的程序提供4 級不同權(quán)限密碼保護(hù)。

• 新穎的設(shè)置向?qū)?br />STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了簡易快捷的向?qū)гO(shè)置功能，只需按照向?qū)崾驹O(shè)置每一步的參數(shù)即可完成復(fù)雜功能的設(shè)定。新的向?qū)Чδ茉试S用戶直接對其中某一步的功能進(jìn)行設(shè)置，修改已設(shè)置的向?qū)П銦o需重新設(shè)置每一步。
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從0到1.28%再到2.09%

西門子以創(chuàng)新理念實(shí)現(xiàn)對GC100壓縮機(jī)的升級改造

為應(yīng)對兩萬空分市場的激烈競爭，西門子對GC100壓縮機(jī)進(jìn)行了升級改造。升級版GC100壓縮機(jī)的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不僅滿足了市場需求，還在價格優(yōu)勢與高效率兩方面實(shí)現(xiàn)了高度優(yōu)化。

“這個新產(chǎn)品將幫我們進(jìn)一步打開市場！”

在西門子大廈的一間會議室里，張陳慧和王慧秀正站在貼滿各種圖表和幻燈片的墻邊與同伴熱烈地討論著。

張陳慧和王慧秀是西門子中國研究院發(fā)電與天然氣集團(tuán)德萊賽蘭業(yè)務(wù)部門壓縮機(jī)研發(fā)小組的高級工程師與產(chǎn)品線經(jīng)理。圍在她們身邊的有研發(fā)工程師、工程部技術(shù)人員、采購、銷售、業(yè)務(wù)拓展和市場經(jīng)理，每個人眼中都閃爍著熱切的光芒。

點(diǎn)亮他們眼中光芒的正是這個團(tuán)隊(duì)剛剛共同研發(fā)完成的一款全新壓縮機(jī)——升級版GC100。西門子GC100壓縮機(jī)作為空氣分離（空分）設(shè)備的核心，可對空氣進(jìn)行壓縮，并與其它后續(xù)工藝流程相配套，最終從空氣中分離出氧氣、氮?dú)饧跋∮袣怏w等。這些氣體將被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活的方方面面，如鋼鐵冶煉、石油化工、醫(yī)療制藥、精密儀器等。

升級版GC100正是張陳慧和同事們?yōu)閮扇f空分（每小時壓縮氧氣量為20000標(biāo)準(zhǔn)立方米）市場量身打造的新產(chǎn)品。

從2015年8月立項(xiàng)，到2017年3月15日正式銷售，這款產(chǎn)品經(jīng)歷了500多個日夜的精心打磨。“升級版GC100是一款經(jīng)過千錘百煉的產(chǎn)品。”張陳慧無不自豪地說，“也正因如此，無論是它的效率、質(zhì)量、靈活性，還是價格，都非常有競爭力。”

源于蛋糕的創(chuàng)新思考

升級版GC100的誕生源于一個與蛋糕相關(guān)的問題。

“多年來，兩萬空分市場這塊‘蛋糕’一直擺在我們面前，但就是很難啃下來。”西門子發(fā)電與天然氣集團(tuán)德萊賽蘭業(yè)務(wù)部門*周俊文說道。

作為齒輪壓縮機(jī)的*，西門子的產(chǎn)品以*技術(shù)和可靠的性能享譽(yù)業(yè)內(nèi)，但同時也面臨著愈發(fā)激烈的市場競爭。針對兩萬空分市場，西門子有多款壓縮機(jī)產(chǎn)品可以選擇，其中以GC100和GC165兩款標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品為主。然而，經(jīng)過深入市場調(diào)研，周俊文和同事們發(fā)現(xiàn)這兩款產(chǎn)品在價格和效率的平衡方面都很難*契合市場需求。

“那我們能不能研發(fā)一款具有競爭力的新品呢？”這是周俊文反復(fù)思考的問題。

“其實(shí)，西門子不僅有專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和經(jīng)驗(yàn)豐富的工程團(tuán)隊(duì)，還擁有生產(chǎn)制造能力*的西門子工業(yè)透平機(jī)械（葫蘆島）有限公司。我們相信啃下這塊蛋糕并非不可能。”他笑著說。

帶著這個想法，周俊文和同事們與張陳慧等壓縮機(jī)研發(fā)小組的專家合作，決定分兩階段對現(xiàn)有的GC100進(jìn)行升級改造，讓新產(chǎn)品在價格優(yōu)勢和高效率兩方面達(dá)到高度平衡。

別出心裁的1.28%

*階段的主要任務(wù)是以最小的成本代價提升效率。

為找到效率損失點(diǎn)，張陳慧變身“挖寶小能手”。她與在德國總部負(fù)責(zé)GC100產(chǎn)品線的同事密切聯(lián)系，從浩瀚的西門子資料庫中找到了詳細(xì)的產(chǎn)品資料，并通過仔細(xì)分析與計(jì)算，提出了一系列提高效率的解決方案，包括改變壓縮機(jī)蝸殼形狀、升級葉輪、使用形狀更復(fù)雜的前導(dǎo)葉等等。然而，GC100是一款標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，核心部件很難進(jìn)行改動，這可怎么辦呢？

張陳慧說：“在挖寶過程中，如果往深處挖行不通的話，就向周圍拓展吧。”于是，她將目光轉(zhuǎn)向了壓縮機(jī)的外圍設(shè)備——冷卻器。

為準(zhǔn)確了解冷卻器大小與壓縮機(jī)效率之間的關(guān)系，研究小組通過改變環(huán)境變量，以創(chuàng)新的思路巧妙地破解了計(jì)算壓縮機(jī)效率的方程，最終發(fā)現(xiàn)只要稍微增加冷卻器的大小，就能保證在總機(jī)組大小不變的情況下，提升壓縮機(jī)的效率。

破解效率計(jì)算“黑箱”的過程雖然辛苦，但張陳慧和同事們卻樂在其中。“GC100系列的產(chǎn)品就像樂高模型，每個部分都是一個標(biāo)準(zhǔn)化的‘積木’。要想搭出好的模型，就要使用合適的積木。而在破解效率方程后，我們調(diào)整每一塊‘積木’時，心里都是踏實(shí)的。”張陳慧說。

2016年3月，*階段研發(fā)結(jié)束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本僅增加了0.8%。這款產(chǎn)品一經(jīng)推出就很快得到了市場的認(rèn)可，并在2016年10月獲得了*個訂單。

顛覆常規(guī)的2.09%

研發(fā)小組并沒有就此停下腳步，而是計(jì)劃在第二階段進(jìn)一步研發(fā)出一款在流量、價格和效率上都契合兩萬空分市場的產(chǎn)品，即升級版GC100。

為達(dá)成這一目標(biāo)，張陳慧和同事們首先為升級版GC100重新選取了流量范圍。在GC100涵蓋的應(yīng)用市場中，每個客戶的需求都不一樣。如何保證西門子的產(chǎn)品適合大部分客戶呢？研發(fā)小組通過對市場內(nèi)客戶的流量需求進(jìn)行調(diào)研、總結(jié)，得到了需求量最大的流量范圍，并據(jù)此對升級版GC100所選用的葉輪基本級進(jìn)行了*的考量，以在壓縮空氣能力方面保證升級版GC100能夠滿足80%以上的市場需求。

而在提高效率方面，研發(fā)小組還對目前西門子*的葉輪基本級庫進(jìn)行了深入研究，選取了在兩萬空分市場流量范圍內(nèi)效率最高的幾款葉輪，充分利用了葉輪基本級的高性能。而由于研發(fā)小組最終選取了尺寸較小的葉輪，壓縮機(jī)整體尺寸減小，這也使成本降低成為可能。

升級版GC100壓縮機(jī)模型圖

為保證升級改造達(dá)到優(yōu)效果，研究小組在項(xiàng)目推進(jìn)過程中與德國總部的同事進(jìn)行了反復(fù)討論。僅為優(yōu)化進(jìn)口導(dǎo)葉控制方程，張陳慧與德國同事的往來郵件就多達(dá)60多封。“討論到關(guān)鍵處，在班車上要抓著手機(jī)發(fā)郵件，半夜也要爬起來發(fā)郵件。”張陳慧回憶。

在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)與公司內(nèi)多個部門通力合作。他們將銷售、業(yè)務(wù)拓展與市場部提供的產(chǎn)品定位、市場現(xiàn)狀與前瞻信息轉(zhuǎn)化為具體的關(guān)鍵研發(fā)技術(shù)指標(biāo)。基礎(chǔ)概念性設(shè)計(jì)完成后，工程部會將虛擬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品模型，完成產(chǎn)品制造工藝，并與西門子工業(yè)透平機(jī)械（葫蘆島）有限公司合作，形成完整的生產(chǎn)制造鏈。采購部門則根據(jù)工程部提出的技術(shù)要求，選擇合適、成熟的供應(yīng)商，形成立足于國內(nèi)的產(chǎn)品原材料、配套設(shè)備供應(yīng)鏈，再由服務(wù)部門提供成熟的用戶現(xiàn)場服務(wù)規(guī)范。最終，這款升級版的產(chǎn)品由銷售推向市場，接受市場的檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)它的真正價值。

為了讓項(xiàng)目跟緊不斷變化的市場需求，產(chǎn)品線經(jīng)理王慧秀每個月都會組織項(xiàng)目例會，召集所有相關(guān)方互相溝通需求，共同探討解決方案。

“GC100壓縮機(jī)的研發(fā)完成于十幾年前。隨著技術(shù)進(jìn)步與市場變化，它已無法適應(yīng)現(xiàn)今的客戶需求，而停止研發(fā)就等于讓這款曾經(jīng)性能優(yōu)良的產(chǎn)品逐漸淡出市場，十分可惜。”王慧秀說，“因此，我們直接從市場需求出發(fā)，量身打造優(yōu)產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的競爭力，也突出了GC100自身的特色，使它的市場定位更清晰。”

2017年3月15日，升級版GC100正式投入市場。相比未做任何改動的GC100，升級版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。

項(xiàng)目小組的每個人對這款新產(chǎn)品都充滿信心。根據(jù)預(yù)測，升級版GC100在2017財(cái)年將售出1臺，在2018財(cái)年將售出3臺（占*的20%），在2019財(cái)年將售出3到4臺（占*的25%）。

“這是GC100產(chǎn)品效率提升的一小步，但卻是研發(fā)模式轉(zhuǎn)型的一大步。”在說起壓縮機(jī)產(chǎn)品時，已經(jīng)從業(yè)十余年的張陳慧的眼睛總是閃閃發(fā)光，“在將來，我們也想針對四萬和六萬空分市場做類似的升級改造。我們的壓縮機(jī)會做得越來越好。”