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網絡通信

S7-200 SMART CPU 模塊本體集成1 個以太網接口和1 個RS485 接口，通過擴展CM01 信號板，其通信端口數量最多可增至3 個。可滿足小型自動化設備連接觸摸屏、變頻器等第三方設備的眾多需求。

• 以太網通信
  所有CPU 模塊標配以太網接口，支持西門子S7 協議、TCP/IP 協議、有效支持多種終端連接：
  • 可作為程序下載端口（使用普通網線即可）
  • 與SMART LINE HMI 進行通信
  • 通過交換機與多臺以太網設備進行通信，實現數據的快速交互
  • 最多支持4 個設備通信

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

• 與上位機的通信
  通過PC Access，操作人員可以輕松通過上位機讀取S7-200 SMART 的數據，從而實現設備監控或者進行數據存檔管理。
  （PC Access 是專門為S7-200 系列PLC 開發的OPC 服務器協議，專門用于小型PLC 與上位機交互的OPC 軟件）

運動控制

三軸 100 kHz 高速脈沖輸出，*實現精確定位.

• 運動控制基本功能
  • 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調節，可以調節電機速度、閥門開度等
  • 在PTO 方式（運動控制）中，輸出脈沖可以組態為多種工作模式，包括自動尋找原點，可實現對步進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 可組態為PWM 輸出或高速脈沖輸出，均可通過向導設置完成上述功能

• PWM 和運動控制向導設置
  為了簡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。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行動態控制。
  PWM 向導設置根據用戶選擇的PWM 脈沖個數， 生成相應的PWMx_RUN 子程序框架用于編輯。
  運動控制向導最多提供3 軸脈沖輸出的設置，脈沖輸出速度從20 Hz 到100 kHz 可調。

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

• 運動控制的監控
  為了幫助用戶開發運動控制方案，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供運動控制面板。其中的操作、組態和包絡組態的設置使用戶在開發過程的啟動和測試階段就能輕松監控運動控制功能的操作。
  • 使用運動控制面板可以驗證運動控制功能接線是否正確，可以調整組態數據并測試每個移動包絡
  • 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
  • 查看修改在CPU 模塊中存儲的位控操作的組態設置

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 開發的編程軟件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上運行，支持LAD、FBD、STL語言。安裝文件小于100 MB。在沿用STEP 7- Micro/WIN 優秀編程理念的同時，更多的人性化設計使編程更容易上手，項目開發更加高效。

• 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。

• 全移動式窗口設計
  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、狀態圖等窗口均可按照用戶的習慣進行組合，最大限度的提高編程效率。

• 變量定義與程序注釋
  用戶可根據工藝需求自定義變量名，并且直接通過變量名進行調用，*享受高級編程語言的便利。根據實現的功能，特殊功能寄存器調用后自動命名，更加便捷。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注釋功能，能為程序塊、編程網絡、變量添加注釋，大幅提高程序的可讀性。當鼠標移動到指令塊時，自動顯示各管腳支持的數據類型。

• 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，同時對CPU 模塊中的程序也提供密碼保護，滿足用戶對密碼保護的不同需求，*保護用戶的知識產權。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 對程序源實現三重保護：包括為為工程、POU（程序組織單元）、數據頁設置密碼，只有授權的用戶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直接對其中某一步的功能進行設置，修改已設置的向導便無需重新設置每一步。
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從0到1.28%再到2.09%

西門子以創新理念實現對GC100壓縮機的升級改造

為應對兩萬空分市場的激烈競爭，西門子對GC100壓縮機進行了升級改造。升級版GC100壓縮機的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不僅滿足了市場需求，還在價格優勢與高效率兩方面實現了高度優化。

“這個新產品將幫我們進一步打開市場！”

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電與天然氣集團德萊賽蘭業務部門壓縮機研發小組的高級工程師與產品線經理。圍在她們身邊的有研發工程師、工程部技術人員、采購、銷售、業務拓展和市場經理，每個人眼中都閃爍著熱切的光芒。

點亮他們眼中光芒的正是這個團隊剛剛共同研發完成的一款全新壓縮機——升級版GC100。西門子GC100壓縮機作為空氣分離（空分）設備的核心，可對空氣進行壓縮，并與其它后續工藝流程相配套，最終從空氣中分離出氧氣、氮氣及稀有氣體等。這些氣體將被廣泛應用于生產和生活的方方面面，如鋼鐵冶煉、石油化工、醫療制藥、精密儀器等。

升級版GC100正是張陳慧和同事們為兩萬空分（每小時壓縮氧氣量為20000標準立方米）市場量身打造的新產品。

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

源于蛋糕的創新思考

升級版GC100的誕生源于一個與蛋糕相關的問題。

“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。”西門子發電與天然氣集團德萊賽蘭業務部門*周俊文說道。

作為齒輪壓縮機的*，西門子的產品以*技術和可靠的性能享譽業內，但同時也面臨著愈發激烈的市場競爭。針對兩萬空分市場，西門子有多款壓縮機產品可以選擇，其中以GC100和GC165兩款標準化產品為主。然而，經過深入市場調研，周俊文和同事們發現這兩款產品在價格和效率的平衡方面都很難*契合市場需求。

“那我們能不能研發一款具有競爭力的新品呢？”這是周俊文反復思考的問題。

“其實，西門子不僅有專業的研發團隊和經驗豐富的工程團隊，還擁有生產制造能力*的西門子工業透平機械（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研發小組的專家合作，決定分兩階段對現有的GC100進行升級改造，讓新產品在價格優勢和高效率兩方面達到高度平衡。

別出心裁的1.28%

*階段的主要任務是以最小的成本代價提升效率。

為找到效率損失點，張陳慧變身“挖寶小能手”。她與在德國總部負責GC100產品線的同事密切聯系，從浩瀚的西門子資料庫中找到了詳細的產品資料，并通過仔細分析與計算，提出了一系列提高效率的解決方案，包括改變壓縮機蝸殼形狀、升級葉輪、使用形狀更復雜的前導葉等等。然而，GC100是一款標準化產品，核心部件很難進行改動，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，她將目光轉向了壓縮機的外圍設備——冷卻器。

為準確了解冷卻器大小與壓縮機效率之間的關系，研究小組通過改變環境變量，以創新的思路巧妙地破解了計算壓縮機效率的方程，最終發現只要稍微增加冷卻器的大小，就能保證在總機組大小不變的情況下，提升壓縮機的效率。

破解效率計算“黑箱”的過程雖然辛苦，但張陳慧和同事們卻樂在其中。“GC100系列的產品就像樂高模型，每個部分都是一個標準化的‘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，我們調整每一塊‘積木’時，心里都是踏實的。”張陳慧說。

2016年3月，*階段研發結束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本僅增加了0.8%。這款產品一經推出就很快得到了市場的認可，并在2016年10月獲得了*個訂單。

顛覆常規的2.09%

研發小組并沒有就此停下腳步，而是計劃在第二階段進一步研發出一款在流量、價格和效率上都契合兩萬空分市場的產品，即升級版GC100。

為達成這一目標，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涵蓋的應用市場中，每個客戶的需求都不一樣。如何保證西門子的產品適合大部分客戶呢？研發小組通過對市場內客戶的流量需求進行調研、總結，得到了需求量最大的流量范圍，并據此對升級版GC100所選用的葉輪基本級進行了*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，研發小組還對目前西門子*的葉輪基本級庫進行了深入研究，選取了在兩萬空分市場流量范圍內效率最高的幾款葉輪，充分利用了葉輪基本級的高性能。而由于研發小組最終選取了尺寸較小的葉輪，壓縮機整體尺寸減小，這也使成本降低成為可能。

升級版GC100壓縮機模型圖

為保證升級改造達到優效果，研究小組在項目推進過程中與德國總部的同事進行了反復討論。僅為優化進口導葉控制方程，張陳慧與德國同事的往來郵件就多達60多封。“討論到關鍵處，在班車上要抓著手機發郵件，半夜也要爬起來發郵件。”張陳慧回憶。

在項目進行過程中，研發團隊與公司內多個部門通力合作。他們將銷售、業務拓展與市場部提供的產品定位、市場現狀與前瞻信息轉化為具體的關鍵研發技術指標。基礎概念性設計完成后，工程部會將虛擬設計轉化為實際產品模型，完成產品制造工藝，并與西門子工業透平機械（葫蘆島）有限公司合作，形成完整的生產制造鏈。采購部門則根據工程部提出的技術要求，選擇合適、成熟的供應商，形成立足于國內的產品原材料、配套設備供應鏈，再由服務部門提供成熟的用戶現場服務規范。最終，這款升級版的產品由銷售推向市場，接受市場的檢驗，實現它的真正價值。

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

“GC100壓縮機的研發完成于十幾年前。隨著技術進步與市場變化，它已無法適應現今的客戶需求，而停止研發就等于讓這款曾經性能優良的產品逐漸淡出市場，十分可惜。”王慧秀說，“因此，我們直接從市場需求出發，量身打造優產品，保證了產品的競爭力，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%。

項目小組的每個人對這款新產品都充滿信心。根據預測，升級版GC100在2017財年將售出1臺，在2018財年將售出3臺（占*的20%），在2019財年將售出3到4臺（占*的25%）。

“這是GC100產品效率提升的一小步，但卻是研發模式轉型的一大步。”在說起壓縮機產品時，已經從業十余年的張陳慧的眼睛總是閃閃發光，“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。我們的壓縮機會做得越來越好。”