西门子总代理

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西门子将在2018年汉诺威工业博览会（Hannover Messe）上通过呈现丰富的案例，*展示用户如何通过实施数字化企业解决方案来充分挖掘工业4.0的潜力。西门子位于9号展厅的展位面积达3500平米，聚焦数字化企业解决方案在不**业的全生命周期中的应用。来自航空**、汽车、食品饮料、电子和设备制造以及化工、纤维和石油天然气等行业的诸多实例展示了不**业不同规模的企业如何通过个性化的数字化解决方案提升竞争力，实现更高的灵活性、效率和质量，并缩短产品上市时间。MindSphere 3.0版本、来自西门子、合作伙伴（如原始设备制造商）及国际用户组织 MindSphere World的切实案例，将亮相700平米的MindSphere展厅。西门子还将展示生产商目前如何受益于工业增材制造，以及基于MindSphere对驱动数据进行评估的全新数字化平台Sidrive IQ。另外，西门子展位还将以使用MindApps进行智慧能源管理为重点，展示面向工业企业和电力公司领域的基础设施项目的集成解决方案。

西门子还将展示当今的企业如何通过数字化解决方案增强竞争力，如在全价值链建立数字化双胞胎，采用基于云的开放式物联网操作系统MindSphere，以及运用来自西门子的**良好的自动化产品组合。在几乎任何行业，价值链的集成和数字化都能带来更高的灵活性、效率和质量，从而获得可持续的竞争优势，同时也在价值增值、创新商业模式和面向未来的合作方式方面提供了新的机遇。

西门子将在展会上展示MindSphere 3.0版本，该版本现已部署于亚马逊 AWS（Amazon Web Services）云计算服务平台。3.0版本具备更强大的开发环境，提供开放式编程接口（API/应用程序编程接口），并新增分析功能和扩展连接功能。西门子还将在展会上介绍全新的国际用户组织MindSphere World。该组织拥有18个创始成员，其目标是在**扩展围绕MindSphere的生态系统。

在离散工业充分利用数字化潜力西门子总代理

“依托数字化企业套件，我们能够支持离散行业的产品制造商与设备制造商实现数字化转型。”西门子股份公司数字化工厂集团**执行官Jan Mrosik表示，“我们可以针对产品、生产和绩效建立数字化双胞胎，对其进行全面的虚拟仿真。通过利用从MindSphere中获得的知识，我们能够持续帮助客户优化其整个价值链。这不仅适用于不**业和传统生产方式，也适用于增材制造等新技术。”增材制造也是西门子在本年度展会上的一个焦点。西门子是**一一家涵盖增材制造价值链各个环节的集成式软件和硬件解决方案的供应商。对用户而言，这意味着整个数字化流程链都将整合在一个集成的软件环境下。工程、仿真、产品制备和3D打印所需的工具都合并在一个集成系统中，并可通过标准化的用户界面来访问。这样就不必进行数据转换，也避免了相关信息内容丢失的可能。这使用户能从单机的原型设计和小批量生产迅速转化为完全工业化的批量生产。

另外，西门子还将展示围绕Simatic自动化系统的一系列新应用。全新Simatic MindApps应用程序如 Machine Monitor、Notifier和Performance Monitor是专为MindSphere而设计的特殊应用，让用户可以充分利用云服务的优势并实现增值。Simatic MindApps从生产设备导出相关数据进行分析，将其处理成有意义的信息并显示在仪表板上，或将其用作智能报警系统和消息显示的基础。为确保这些数据与其所服务的工厂和基础设施一样安全，Simatic MindApps采用了符合IEC 62443标准的“纵深防御”理念，以防范当前和未来的网络威胁。
西门子将推出新一代软起动器Sirius 3RW5，能满足从较简单到较复杂的驱动需求。该系列设备专为确保5.5-1,200 kW三相异步电机的平稳启动而设计，可用于以较其简单、经济的方式实施高效的、面向未来的机器概念。

过程工业各行业进入数字化

“现在正是利用数字化潜力和优势来优化过程工业整个价值链的时机。”西门子股份公司过程工业与驱动集团**执行官Jürgen Brandes强调，这对新建（绿地）工厂与现有（棕地）工厂同样适用。重要的第一步是一致地使用公司已有的静态和动态数据，以实现全生命周期各个环节的透明度，以此为基础实现优化。“得益于我们深厚的电气化和自动化专业知识，我们支持不同企业实施相应的数字化转型。在每个案例中，我们的产品都根据客户的增值和商业模式量身定制。”在此，西门子全新“数字化咨询”理念能够起到重要作用。这需要与客户开展合作，理清整个价值链各个环节公司的数字化转型范围，并绘制数字化路线图，包括计算所需的投资。
过程工厂的数字化双胞胎在其中发挥着重要作用。数字化双胞胎模型始于工程设计阶段，并且通过工厂整个生命周期不同阶段的数据获得更新和丰富。对来自工厂现场层的过程数据及其他智能传感器数据的持续分析，可带来全新的透明度水平，从而实现过程维护和服务的显着改善。数字化双胞胎在工厂试车时也能带来决定性的益处。在此，Simit仿真软件9.1版本能以更简单的方式结合虚拟工厂试车和用户培训，从而将实际试车速度加快60%，并将停机时间降至较低——特别是在工厂转型和升级过程中。
西门子在汉诺威工业博览会上展示的另一项创新成果是Sidrive IQ，这是利用MindSphere评估驱动数据的一个全新数字化平台。它能为工厂和设备用户提供针对已安装驱动系统的全新数据透明度，简化机队管理并优化维修服务。对数据的连续分析可以节省时间并延长设备正常运行时间，譬如通过及早发现并纠正可能的错误根源的方式。这些益处使Sidrive IQ成为在整个生命周期各个环节提高驱动技术的效率和生产力的基础。 
时间敏感型联网TSN是本次展示的另一个主题。即使在较端的网络负载下，TSN也可以实现自动化设备之间更强大、可靠和标准化的以太网通信。Profinet网络基础设施未来将会逐步升级，集成基本的TSN技术。作为实现这一目标的第一步，西门子将展示基于TSN的OPC UA PubSub如何用在控制层级——以展会机器人模型为例。

智能能源管理

如果没有稳定的能源供应，顺畅的生产运行和不间断的生产流程是不可想象的。工业对能源的需求日益增长，需要全新的能源解决方案—提高效率以降低能源成本，从而增强竞争力。汉诺威展会上西门子展位的亮点之一是无缝交互带来的客户受益，这些交互发生在安全可靠的能源供应解决方案、具备通信功能的计量设备和复杂的数据分析之间。这些交互带来能源透明度，能源透明度对实现较佳能源管理至关重要。西门子股份公司能源管理集团**执行官Ralf Christian表示：“这还包括寻找更智能的方法，处理当今配电领域不断增加的海量数据。利用数字化应用，我们能为客户提供智能分析工具，提高运营效率。”以西班牙汽车制造商Gestamp为案例，西门子将展示更高的能源透明度如何助力实现节能15%并使二氧化碳的排放显着降低。收集的数据还将上传到MindSphere。MindApp Energy Efficiency Analytics应用程序可计算能源需求，根据实际情况给出减少负荷的并利用来自多个地点的实时耗能数据，帮助优化工厂和生产流程，从而降低企业的总能耗。Ralf Christian解释说，“在业界寻找降低生产成本的新方法方面，除优化能源效率外，自发电变得越来越有吸引力。”在汉诺威展会上，西门子将展示公司如何消弭用电高峰，充分利用波动电价，并创造额外收入—譬如通过参与能源平衡市场的方式。需求响应、电池储能系统和微电网控制相关方面也纳入在西门子的解决方案中。
除位于9号展厅的主展位外，西门子还与位于6号展厅的合作伙伴密切合作，展示PLM软件组合。在27号展厅“综合能源广场”，来访者将能了解整个综合系统的工作原理，其中涉及能源生产、分配和储能、能源需求等各个环节。在此背景下，西门子将展示电动汽车亮点：来访者将能发现充电基础设施的完整解决方案，并了解组件、充电管理系统和完整的端到端解决方案相关信息。

1 G120 PROFIBUS通信功能概述
SINAMICS G120*二代控制单元CU240B-2 DP、CU240E-2 DP、CU240E-2 DP F支持基于PROFIBUS的周期过程数据交换和变频器参数访问。
> 周期过程数据交换--通过该通信PROFIBUS主站可将控制字和主设定值等过程数据周期性的发送至变频器，并从变频器周期性的读取状态字和实际转速等过程数据。G120较多可以接收和发送8个过程数据。该通信使用周期性通信的PZD通道（过程数据区），变频器不同的报文类型定义了不同数量的过程数据（PZD）。
> 变频器参数访问--提供PROFIBUS主站访问变频器参数的接口，有两种方式能够访问变频器参数：

1. 周期性通信的PKW通道（参数数据区）：通过PKW通道主站可以读写变频器参数，每次只能读或写一个参数，PKW通道的长度固定为4个字。
2. 非周期性通信：主站采用PROFIBUS-DPV1通信访问变频器数据记录区，每次可以读或写多个参数。

本文通过示例介绍S7-1200与CU240E-2 DP F的PROFIBUS PZD通信，以组态标准报文1为例介绍通过S7-1200如何控制变频器的起停、调速以及读取变频器状态和电机实际转速。

2 S7-1200与CU240X-2 DP的PROFIBUS PZD通信实例

2.1 硬件列表西门子总代理

表2-1硬件列表

设备	订货号	版本
S7-1200 CPU1214 C DC/DC/DC	6ES7 214-1AE30-0XB0	V2.2
PROFIBUS主站模块CM1243-5	6GK7 243-5DX30-0XE0	V1.0
CU240E-2 DP F	6SL3244-0BB13-1PA1	V4.4

2.2 变频器设置

? 设置地址：两种方式设置PROFIBUS地址：

1) 通过DIP开关设置PROFIBUS地址，本示例设置地址为10，如右图所示；
2) 当所有DIP开关都被设置为on或off状态，通过P918设置PROFIBUS地址；
注意：DIP开关设置PROFIBUS地址**。

图2-1 DIP开关设置地址

? 通信参数基本设置：设置变频器接口宏P0015=7；设置通信报文为标准报文P0922=1（有关报文类型信息请参考“3 PROFIBUS报文结构及控制字和状态字”章节）

2.3 S7-1200硬件组态

? 创建S7-1200项目：打开TIA PORTAL软件；1）选择创建新项目；2）输入项目名称；3）点击“创建”按钮；4）打开项目视图。

图2-2创建S7-1200项目

? 添加S7-1200 CPU1214C：打开项目试图后；1）点击“添加新设备”选项，弹出添加新设备对话框；2）设备树中选择相应的CPU本示例选择CPU1214C DC/DC/DC；3）选择CPU版本号；4）点击“确定”按钮。

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图2-3添加S7-1200 CPU1214C

? 添加PROFIBUS主站模块CM1243-5：1）将硬件目录中“通信模块 -> CM1243-5 -> 6GK7 243-5DX30-0XE0 ”模块拖拽到CPU左侧**个槽位中；2）单击CM1243-5 PROFIBUS接口图标；3）设备属性对话框下点击“PROFIBUS地址”项；4）点击“添加新子网”按钮，创建PROFIBUS_1网络；5）使用默认PROFIBUS地址2。

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图2-4添加PROFIBUS主站模块CM1243-5

? 添加CU240E-2 DP F从站：1）点击网络视图按钮进入网络视图页面；2）将硬件目录中“其它现场设备 -> PROFIBUS DP -> 驱动器 -> Siemens AG -> SINAMICS -> SINAMICS G120 CU240x-2 DP（F）V4.4 -> 6SL3 244-0BBxx-1PA1 ”模块拖拽到网络视图空白处；3）点击以插入站点蓝色“未分配”提示，选择主站“PLC_1.CM1243-5 PROFIBUS接口（X1）”，完成与主站网络连接。


图2-5添加CU240E-2 DP F从站

? 分配CU240E-2 DP F从站地址：1）鼠标单击添加的CU240E-2 DP F从站；2）设备属性对话框下点击“PROFIBUS地址”项；3）选择“PROFIBUS_1”网络；4）设置PROFIBUS地址为10。


图2-6分配CU240E-2 DP F从站地址

? 组态与CU240E-2 DP F通信报文：鼠标双击添加的CU240E-2 DP F从站，打开设备视图； 1）将硬件目录中“Standard telegram1，PZD-2/2 ”模块拖拽到“设备概览”视图的*1个插槽中，系统自动分配了输入输出地址，本示例中分配的输入地址IW68、IW70，输出地址QW64、QW66；2）编译项目。


图2-7组态与CU240E-2 DP F通信报文

? 下载硬件配置：1）鼠标单击“PLC_1”选项；2）点击“下载到设备”按钮；3）选择PG/PC接口类型，PG/PC接口，子网的链接；4）点击“下载”按钮。


图2-8下载硬件配置

2.4 通过标准报文1控制电机起停及速度
S7-1200通过PROFIBUS PZD通信方式将控制字1（STW1）和主设定值（NSOLL_A）周期性的发送至变频器，变频器将状态字1（ZSW1）和实际转速（NIST_A_GLATT）发送到S7-1200.

1. 控制字：常用控制字如下，有关控制字1（STW1）详细定义请参考“3 PROFIBUS报文结构及控制字和状态字”章节。

? 047E(16进制) - OFF1停车
? 047F(16进制) - 正转启动
? 0C7F(16进制) - 反转启动
? 04FE(16进制) - 故障复位

2. 主设定值：速度设定值要经过标准化，变频器接收十进制有符号整数16384（4000H十六进制）对应于**的速度，接收的较大速度为32767（200%）。参数P2000中设置**对应的参考转速。
3. 反馈状态字详细定义请参考“3 PROFIBUS报文结构及控制字和状态字”章节。
4. 反馈实际转速同样需要经过标准化，方法同主设定值。

示例：通过TIA PORTAL软件“监控表”模拟控制变频器起停、调速和监控变频器运行状态。

表2-2 PLC I/O地址与变频器过程值

数据方向	PLC I/O地址	变频器过程数据	数据类型
PLC -> 变频器	QW64	PZD1 - 控制字1（STW1）	16进制(16Bit)
	QW66	PZD2 - 主设定值（NSOLL_A）	有符号整数(16Bit)
变频器 -> PLC	IW68	PZD1 - 状态字1（ZSW1）	16进制(16Bit)
	IW70	PZD2 - 实际转速（NIST_A_GLATT）	有符号整数(16Bit)

 

1. 启动变频器
   **启动变频器需将控制字1（STW1）16#047E写入QW64使变频器运行准备就绪，然后将16#047F写入QW64启动变频器。
2. 停止变频器
   将16#047E写入QW64停止变频器；
3. 调整电机转速
   将主设定值（NSOLL_A）十进制16384写入QW66，设定电机转速为1500rpm。
4. 读取IW68和IW70分别可以监视变频器状态和电机实际转速。

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