6ES7231-7PD22-0XA8

精益生產(chǎn)的*

如今，SEWC已經(jīng)成為數(shù)字化企業(yè)的*，接下來的目標(biāo)就是如何用信息化、智能化的手段來增強精益生產(chǎn)和精益管理，而優(yōu)化能源效率則是通向這個目標(biāo)的必經(jīng)之路。

SEWC采用了一種新型工廠數(shù)字化服務(wù)模式，通過數(shù)據(jù)分析挖掘企業(yè)的節(jié)能潛力。這種能效分析服務(wù)可通過一個搭載在MindSphere上的應(yīng)用（App）來實現(xiàn)。

MindSphere是西門子推出的基于云的開放式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，作為平臺即服務(wù)（PaaS），它通過打造一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，支持合作伙伴和客戶在該平臺上開發(fā)、運營和使用包括能效分析在內(nèi)的各種數(shù)字化服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用（App），以幫助客戶提升設(shè)備、產(chǎn)線和工廠效率。

通過安裝于工廠各能源環(huán)節(jié)的傳感器，以及包括但不限于SCADA和BAS的其它信息系統(tǒng)，MindSphere能實時采集設(shè)備、產(chǎn)線和廠房的能耗數(shù)據(jù)，借助云端的各種用戶界面（UI）工具，第1時間向用戶提供高度可視化的能源透明度。在此基礎(chǔ)之上，服務(wù)提供商和用戶的能源專家團隊還可以依托云端提供的諸多分析工具，結(jié)合自身的行業(yè)知識，進(jìn)行全面深入的分析挖掘，找到能效優(yōu)化的潛力空間，并提供實現(xiàn)優(yōu)化的解決方案。

能效分析的踐行者

以往企業(yè)做節(jié)能大多基于項目，需要工作人員到現(xiàn)場診斷，就像傳統(tǒng)的“老中醫(yī)把脈”，哪里有“病”治哪里。最典型的“藥方”就是將普通電機替換成高效電機或安裝變頻器。另一種方式是合同能源管理，即項目團隊對客戶做出績效承諾，之后客戶以節(jié)能效益支付項目團隊，但這種方式需要實實在在地幫助客戶實施后期項目，是一種“重型”模式。

基于數(shù)據(jù)的能效分析則*不同。它是一種以云平臺為基礎(chǔ)的托管型服務(wù)模式，通過安裝在工廠各處的傳感器，快速高效地收集大量廠房、設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，并將其以圖表等可視化手段展現(xiàn)出來。不僅用戶自己可以在應(yīng)用界面中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，在用戶的許可下，西門子遍布的服務(wù)團隊也同樣能夠訪問這些信息，以便在需要之時為用戶提供咨詢服務(wù)。這就把原來的“老中醫(yī)”變成了一個“智囊團”。

西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品成都生產(chǎn)及研發(fā)基地總經(jīng)理李永利表示：“能效分析讓工廠變得‘透明’。企業(yè)如果想切實提高能效，第1步就是讓能源流動‘透明化’。只有知道哪里耗電，才能知道要在哪里節(jié)能。能效分析是制定可持續(xù)節(jié)能舉措的基礎(chǔ)。”

作為以高度自動化和智能化聞名的*工廠，SEWC面臨的挑戰(zhàn)是如何在能效已經(jīng)很高的生產(chǎn)和運營中尋找進(jìn)一步提高能效的空間。那么，首先需要解決的問題是要收集哪些數(shù)據(jù)，以及如何確保數(shù)據(jù)有效性。

為此，工廠與能效分析團隊從前期就共同商討、確定后期需要管理的關(guān)鍵業(yè)績指標(biāo)（KPI），再根據(jù)KPI確定需要安裝哪些儀表。以此為基礎(chǔ)，能效分析團隊用了四到六個月的時間對收集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分辨和檢驗，去除了由于數(shù)據(jù)質(zhì)量產(chǎn)生的波動，確保最后納入能效分析的是真正有價值的數(shù)據(jù)。

那么，要如何挖掘這些數(shù)據(jù)的價值呢？在以往，客戶在交付階段會收到一個可生成多種報表的專家系統(tǒng)。但是，要深入挖掘報表背后的信息則需要一定的專業(yè)技能和資源，而這往往會限制客戶利用專家系統(tǒng)創(chuàng)造價值的能力。

西門子能效分析服務(wù)中的托管服務(wù)模式能很好地解決這個痛點。依托于MindSphere這一開放平臺，分布于各處的服務(wù)西門子或其它合作伙伴的既了解制造業(yè)生產(chǎn)運營特點和行業(yè)知識、又熟悉能源領(lǐng)域的專家，都可以作為一個強大的“智囊團”聚集起來，在經(jīng)客戶授權(quán)的前提下訪問其能耗數(shù)據(jù)（也可隱去客戶身份信息），把脈問診，并提供參考意見。

在2016年到2017年間，SEWC每個月或每個季度都會收到一份詳盡的能效分析報告，其中不僅包含了相關(guān)設(shè)備、流程等能源使用情況的圖表，還對能耗走向等趨勢進(jìn)行了分析，并給出了進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力的建議。

李永利對這種全新的模式給予了充分肯定：“能效分析團隊提供的分析報告讓工廠管理層能夠快速了解公司能源的流向、節(jié)能空間等各方面信息，方便我們從宏觀角度制定更有針對性的節(jié)能措施。而在戰(zhàn)略層面，這種依托云平臺及*數(shù)字技術(shù)的新模式將幫助我們進(jìn)一步實現(xiàn)精益管理和精益生產(chǎn)的目標(biāo)。”

目前，SEWC已作為能效分析的*，在節(jié)能方面穩(wěn)步前進(jìn)。例如，通過分析節(jié)假日工廠*停工時的異常電耗，SEWC發(fā)現(xiàn)了一些在非生產(chǎn)時段的能源損失。而通過對制冷和制熱設(shè)備打開情況的檢測，SEWC可以有效避免兩種設(shè)備同時打開而產(chǎn)生的能耗。

此外，能效分析結(jié)果表明，照明與插座的能耗在全廠耗能項目中排第三位。為此，SEWC推行了將員工績效與工廠能效相聯(lián)系等一系列措施，希望通過提高全體員工的節(jié)能意識來改善照明與插座的耗能狀況。這些舉措得到了員工的積極響應(yīng)?，F(xiàn)在，無論是休息日、下班后還是短暫的午休時間，員工都會自覺關(guān)閉所有非必須的耗電設(shè)施。2016年，雖然SEWC員工數(shù)量增加且運營面積擴大，來自照明和插座的總耗電量反而下降了5%。

“能效分析在SEWC的成功應(yīng)用為我們在中國持續(xù)推行這種新型服務(wù)模式開了一個好頭。” 西門子（中國）有限公司數(shù)字化工廠集團工廠數(shù)字化服務(wù)總監(jiān)李漓表示，“在工廠中，每發(fā)現(xiàn)一點節(jié)能空間都可以帶來巨大的收益。利用能效分析，我們幫助企業(yè)將能源利用和資源分配做‘精’，而這將最終帶來長久的‘益’。

6ES7231-7PD22-0XA8

HSCO HSC1 描述 
　SM37.0 　SM47.0 　復(fù)位有效電平控制位 0=高電平有效， 1=低電平有效 
　SM37.1 　SM47.1 　啟動有效電平控制位于 0=高電平有效， 1=低電平有效 
　SM37.2 　SM47.2 　正交計數(shù)器速率選擇 0=4X計數(shù)率， 1=1X計數(shù)率 
　SM37.3 　SM47.3 　計數(shù)方向控制位 0=減計數(shù)， 1=正計數(shù) 
　SM37.4 　SM47.4 　向HSC中寫入計數(shù)方向 0=不更新， 1=更新計數(shù)方向 
　SM37.5 　SM47.5 　向HSC中寫入預(yù)置值 0=不更新， 1=更新預(yù)置值 
　SM37.6 　SM47.6 　向HSC中寫入當(dāng)前值 0=不更新， 1=更新當(dāng)前值 
　SM37.7 　SM47.7 　HSC允許 0=禁止HSC， 1=允許HSC 

　參照上面的表格，我們選擇HSC1高速計數(shù)器，控制字為SMB47，現(xiàn)在我們啟動高速計數(shù)器HSC1，選擇為增計數(shù)，更新計數(shù)方向，重新設(shè)置值，更新當(dāng)前值：這樣的話，HSC1的啟動控制高為：11111000轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為　F8，將啟動計數(shù)器時當(dāng)前值存放在SMD48中，將預(yù)存置放在SMD52中，具體的程序

西門子S7-200系列PLC的PID控制相當(dāng)?shù)暮唵?，可以通過micro/win軟件的一個向?qū)С绦?，按照提?/span>,一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個參數(shù)的具體意義：P為增益項，Ｐ越大，響應(yīng)起就快，在調(diào)節(jié)流量閥時：設(shè)定流量為50%，當(dāng)目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會馬上會關(guān)閉，而不會控制在某一區(qū)域。這就是增益項太大引起。在調(diào)節(jié)的過程中應(yīng)該先將P值調(diào)節(jié)比較適當(dāng)了，再去調(diào)節(jié)I值，它為積分項，是在控制器回路中控制對當(dāng)前值與設(shè)定值相等的偏差范圍。D為微分項，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。
　　在現(xiàn)場的PID參數(shù)的調(diào)整過程中，針對西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數(shù)組，具體而言就是當(dāng)目前距離設(shè)定值差距較大時，采用P值較大的一套PID參數(shù)，如果當(dāng)前值快接近設(shè)定值范圍時，采用P值較小的一套PID參數(shù)。

用S7-200 CPU 214的高速計數(shù)器HSC累計來自模擬量/頻率轉(zhuǎn)換器(A/F的脈沖來計算模擬電壓值 

   本例說明了如何利用CPU 214的高速計數(shù)器HSC及頻率轉(zhuǎn)換器來計算模擬電壓。首先頻率轉(zhuǎn)換器將輸入電壓(0~10V)轉(zhuǎn)換為矩形脈沖信號(0~2000Hz)，再將此信號送入CPU214高速記數(shù)器的輸入端并累計脈沖數(shù)。當(dāng)預(yù)置的問隔時問到后，通過累計脈沖數(shù)，計算出被測模擬電壓值。

主程序 在*個掃描周期調(diào)用子程序SBR0

SBR0 高速計數(shù)器和定時中斷的初始化

INT0 對高速計數(shù)器求值的定時中斷程序

程序和注釋

主程序在*個掃描周期調(diào)用初始化程序SBR0，僅在*個掃描周期標(biāo)志位SM0.1=1由子程序SBR0實現(xiàn)初始化。首先，把高速記數(shù)器HSC1的控制字節(jié)SMB47置為16進(jìn)制‘FC'，其含義是:正方向計數(shù)，可更新預(yù)置值（PV），可更新當(dāng)前值（CV），激活HSC1。然后，用指令‘HDEF’把高速計數(shù)器HSC1置成工作模式0}即沒有復(fù)位或起始輸入，也沒有外部的方向選擇。當(dāng)前值SMD48復(fù)位為0，預(yù)置值SMD52置為FFFF (16進(jìn)制)。定時中斷0間隔時間SMB34置為100ms，中斷程序0分配給定時中斷0(中斷事件10)，并允許中斷。用指令HSC1啟動高速計數(shù)器。

每100ms調(diào)用一次中斷程序0，讀出高速計數(shù)器的數(shù)值后將其置零。通過HSC1計數(shù)值及變換關(guān)系(0~2KHz對應(yīng)于0~10V)來求被測的模擬電壓值。本例中，計數(shù)值僅除以2，然后置入輸出字節(jié)QB0，以便通過LED來顯示被測的模擬電壓值。顯示值與10倍真實電壓值相對應(yīng)。例如，計數(shù)值為200除以2是100，那么，被測的模擬電壓值就是10.0V。因為計數(shù)器100ms內(nèi)共有200個計數(shù)脈沖，這正與2000Hz=>10V相對應(yīng)。假設(shè)計數(shù)值為104，則實際電壓值應(yīng)為5.2V。

注意:定時中斷時間可在5~255ms的范圍內(nèi)變化，然而，通過設(shè)立一個標(biāo)志，可根據(jù)需要來延長高速計數(shù)器的求值和復(fù)位時間，這樣就有更長的掃描間隔，以便提高度，同時也會帶來更長的更新時間。例如，定時中斷設(shè)為100ms，每調(diào)用一次，標(biāo)志增加1，僅當(dāng)標(biāo)志滿10時，才對高速計數(shù)器求值和復(fù)位。也就是說，10V 電壓可接收脈沖為2000，這樣，求值到5/1000V即度是上例的10倍，但同時速度也減慢了10倍。

 在程序中用定時器來控制時間。SIMATIC S7-200系列可編程控制器設(shè)置了兩種類型的定時器:接通延遲(On-Delay)定時器(TON)，保持接通延遲”(Retentive On-Delay)定時器(TONR)。它們都可工作在三種精度下，即1 msec. 10msec和100msec。

本例說明了每種定時器的操作及使用方法，重點在于小同精度下，定時器的操作方法的區(qū)別。

S7-200定時器由一個單獨的使能輸入端(IN)來控制，由于定時器是可使能的，因此，能夠保留過去了的時間值。定時器還有一個預(yù)置時間值(PT)，當(dāng)前值更新時，它與當(dāng)前值比較，定時器位(T位)置位/復(fù)位(set/reset)就取決于當(dāng)前值與預(yù)置值的比較結(jié)果。

若當(dāng)前值大于或等于預(yù)置時問值，定時器位接通(ON）;否則，定時器位斷開(OFF）。當(dāng)前值達(dá)值時，計時停。

西門子S7-200可編程控制器PLC使用STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。STEP7-Micro/WIN32編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強大，主要用于開發(fā)程序，也可用于適時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。加上漢化后的程序，可在全漢化的界面下進(jìn)行操作。

1. 安裝條件

操作系統(tǒng)：Windows95以上的操作系統(tǒng)。

計算機配置：IBM486以上兼容機，內(nèi)存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間。

通信電纜：用一條PC/PPI電纜實現(xiàn)可編程控制器與計算機的通信

TEP7-Micro/WIN32編程軟件包括Microwin3.1；Microwin3.1的升級版本軟件Microwin3.1 SP1；Toolbox（包括Uss協(xié)議指令：變頻通信用，TP070：觸摸屏的組態(tài)軟件Tp Designer V1.0設(shè)計師）工具箱；以及Microwin 3.11 Chinese（Microwin3.11 SP1和Tp Designer的漢化工具）等編程軟件。

3. 編程軟件的安裝

按Microwin3.1→Microwin3.1 SP1→Toolbox→Microwin 3.11 Chinese的順序進(jìn)行安裝。

首先安裝英文版本的編程軟件：雙擊編程軟件中的安裝程序SETUP.EXE，根據(jù)安裝提示完成安裝。接著，用Microwin 3.11 Chinese軟件將編程軟件的界面和幫助文件漢化。步驟如下：（1）在光盤目錄下，找到“mwin_service_pack_from V3.1 to3.11”軟件包，按照安裝向?qū)нM(jìn)行操作，把原來的英文版本的編程軟件轉(zhuǎn)換為3.11版本。（2）打開“Chinese3.11”目錄；雙擊setup，按安裝向?qū)Р僮鳎瓿蓾h化補丁的安裝。（3）完成安裝。

可以采用PC/PPI電纜建立PC機與PLC之間的通信。這是典型的單主機與PC機的連接，不需要其他的硬件設(shè)備。如圖1所示。PC/PPI電纜的兩端分別為RS-232和RS-485接口，RS-232端連接到個人計算機RS-232通信口COM1或COM2接口上，RS-485端接到S7-200 CPU通信口上。PC/PPI電纜中間有通信模塊，模塊外部設(shè)有波特率設(shè)置開關(guān)，有5種支持PPI協(xié)議的波特率可以選擇，分別為：1.2K，2.4K，9.6K，19.2K，38.4K。系統(tǒng)的默認(rèn)值為9.6K b/s。PC/PPI電纜波特率設(shè)置開關(guān)（DIP開關(guān)）的位置應(yīng)與軟件系統(tǒng)設(shè)置的通信波特率相*。DIP開關(guān)如圖2所示，DIP開關(guān)上有5個扳鍵，1、2、3號鍵用于設(shè)置波特率，4號和5號鍵用于設(shè)置通信方式。通信速率的默認(rèn)值為9600bit/s，1、2、3號鍵設(shè)置為010，未使用調(diào)制解調(diào)器時，4、5號鍵均應(yīng)設(shè)置為0。