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如今的燃?xì)廨啓C(jī)必須既高效又極為靈活——西門(mén)子全新HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)能夠滿足這一要求。HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)適于供應(yīng)基礎(chǔ)發(fā)電量，同時(shí)用作可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，它可在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中實(shí)現(xiàn)高達(dá)63%以上的發(fā)電效率。更重要的是，西門(mén)子計(jì)劃在中期內(nèi)將HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率提高至65%。

西門(mén)子大的燃?xì)廨啓C(jī)在柏林的生產(chǎn)歷史已有110多年。目前，西門(mén)子燃?xì)廨啓C(jī)中的旗艦產(chǎn)品是SGT-8000H系列，范圍內(nèi)已有57套SGT-8000H燃?xì)廨啓C(jī)投入商業(yè)運(yùn)行。其發(fā)電效率高達(dá)61.5%，這是2016年在杜塞爾多夫Fortuna聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠測(cè)得的數(shù)據(jù)。 然而，現(xiàn)在西門(mén)子發(fā)布的HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)一步提高了發(fā)電效率，它可在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中實(shí)現(xiàn)高達(dá)63%以上的發(fā)電效率。西門(mén)子發(fā)電與天然氣集團(tuán)銷售總裁Karim Amin解釋道，“新的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)一步優(yōu)化了H級(jí)的成熟設(shè)計(jì)。”

為了實(shí)現(xiàn)更高燃燒溫度，西門(mén)子工程師優(yōu)化了燃?xì)廨啓C(jī)的不同部件，如渦輪葉片上的陶瓷涂層。

針對(duì)更高燃燒溫度而設(shè)計(jì)

更高燃燒溫度是提高發(fā)電效率的關(guān)鍵要素。全新HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)將燃燒溫度提高了約100開(kāi)爾文。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，西門(mén)子工程師優(yōu)化了燃?xì)廨啓C(jī)的不同部件，如渦輪葉片上的陶瓷涂層。西門(mén)子大型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品經(jīng)理Guido Schuld解釋道，“高溫會(huì)在陶瓷涂層與葉片金屬之間產(chǎn)生很高應(yīng)力，這將導(dǎo)致涂層開(kāi)裂。因此，我們使用激光器將表面陶瓷涂層切割成一個(gè)個(gè)方塊。這可以減輕應(yīng)力，因?yàn)檫@些方塊可以像高速路路面混凝土板一樣朝著對(duì)方擴(kuò)展。這樣，我們就可以使用更厚涂層和更高溫度。”然而，渦輪葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有助于增強(qiáng)部件的耐高溫性能。譬如，采用新型鑄造工藝，開(kāi)發(fā)人員進(jìn)一步優(yōu)化了葉片的風(fēng)冷通道，從而改善散熱效果。

優(yōu)化壓氣機(jī)進(jìn)一步提高發(fā)電效率

工程師還改進(jìn)了燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣口處的壓氣機(jī)。經(jīng)改進(jìn)后，它現(xiàn)在只有12個(gè)壓縮級(jí)，比SGT-8000H系列少1級(jí)。這可節(jié)省發(fā)電裝置內(nèi)部空間和燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)輸所需空間。為確保空氣經(jīng)充分壓縮，我們調(diào)節(jié)了壓氣機(jī)葉片，以實(shí)現(xiàn)大氣動(dòng)效率。Schuld表示，“可以將之與飛機(jī)翼尖做比較，為避免惱人的湍流，翼尖是彎曲的。此外，我們使用更*的仿真技術(shù)，計(jì)算并優(yōu)化了壓氣機(jī)的各個(gè)級(jí)在諸如氣候和工況等不同條件下的相互作用。”

提高發(fā)電效率有許多好處。對(duì)于天然氣價(jià)格較高的國(guó)家，其益處是，提高發(fā)電效率能為發(fā)電公司大大節(jié)省成本。譬如，許多亞洲國(guó)家就是這種情況，它們依賴于油輪運(yùn)輸?shù)妮^為昂貴的液化天然氣（LNG）。Amin說(shuō)：“我們的研究表明，相比于SGT-8000H系列，新的HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)可將發(fā)電成本再降低5%。得益于此，在天然氣價(jià)格較高的國(guó)家，每年每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)可以節(jié)省1500萬(wàn)到2000萬(wàn)美元成本。另外，新型燃?xì)廨啓C(jī)可以減少排放二氧化碳，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)相同發(fā)電量所需燃料更少。”

可再生能源發(fā)電的*搭檔

*的燃?xì)廨啓C(jī)不僅必須極其高效——隨著可再生能源發(fā)電在電力構(gòu)成中的占比越來(lái)越大，它們還必須實(shí)現(xiàn)高靈活性。陰天或無(wú)風(fēng)的時(shí)候，燃?xì)怆娬颈仨毥犹婵稍偕茉窗l(fā)電系統(tǒng)，確保穩(wěn)定供電。然而，要做到這一點(diǎn)，電站運(yùn)營(yíng)者必須能夠迅速啟動(dòng)和關(guān)閉這些發(fā)電裝置。在這方面，新的HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)也青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)時(shí)的性能爬升速率為每分鐘85 MW，比SGT-8000H系列高30 MW。Amin表示，“這使得HL級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)成為可再生能源發(fā)電的*搭檔。”

2 軟硬件及所要完成的通信任務(wù)

2.1硬件設(shè)備

實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)備：
1、S7-1200 CPU，CPU1212 AC/DC/RLY（6ES7 212-1BD30-0XB0）
2、S7-300 PN CPU，CPU317-2PN/DP（6ES7 317-2EH13-0AB0 V2.6.7）
3、PC機(jī)（帶以太網(wǎng)卡）
4、SCALANCE X216交換機(jī)，S7-1200、S7-300和PC通過(guò)交換機(jī)互連起來(lái)
5、TP以太網(wǎng)電纜

2.2 軟件環(huán)境

1、STEP7 Basic V10.5 SP2
2、STEP7 V5.4 SP5
3、通信所需的功能塊，請(qǐng)參見(jiàn)附件提供的例程 《A0284 使用西門(mén)子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用入門(mén)》提供的程序。

2.3 所要完成的通信任務(wù)
本例中所要完成的通信任務(wù)定義為：
1、 將S7-1200的發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB3里的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到S7-300的DB3中。
2、 將S7-300 DB3里接收到的8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)再發(fā)送到S7-1200的接收數(shù)據(jù)塊DB4中。

3 S7-1200 CPU的組態(tài)編程

3.1創(chuàng)建新項(xiàng)目

1、打開(kāi)STEP 7 Basic 軟件并新建項(xiàng)目
在STEP 7 Basic 的 “Portal View”中選擇“Create new project”創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為“GS_ISO”。

2、添加硬件并命名PLC
然后進(jìn)入 “Project view”，在“Project tree” 下雙擊 “Add new device”，在對(duì)話框中選擇所使用的S7-1200 CPU（6ES7 212-1BD30-0XB0）添

加到機(jī)架上，設(shè)備名為 PLC_1，如圖1所示。

圖1 添加新的PLC站

為了編程方便，我們使用 CPU 屬性中定義的時(shí)鐘位，定義方法如下：
在“Project tree> PLC_1 > Device configuration” 中，選中 CPU ，然后在下面的屬性窗口中，“Properties > System and clock memory” 下，

將系統(tǒng)位定義在MB1，時(shí)鐘位定義在MB0，如圖2所示。程序中我們主要使用 M0.3，它是以2Hz 的速率在0和1之間切換的一個(gè)位，可以使用

它去自動(dòng)激活發(fā)送任務(wù)。

西門(mén)子PS307電源模塊
圖2 系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器

3、為 S7-1200 CPU的PROFINET 通信口分配以太網(wǎng)地址
在 “Device View”中點(diǎn)擊 CPU 上代表PROFINET 通信口的綠色小方塊，在下方會(huì)出現(xiàn)PROFINET 接口的屬性，在 “Ethernet addresses”

下分配IP 地址為 192.168.0.2 ，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，如圖3所示。

圖3為 S7-1200 CPU的PROFINET 接口分配IP地址

3.2調(diào)用并配置通信指令

1、在 PLC_1 的 OB1 中調(diào)用 “TCON”通信指令
進(jìn)入“Project tree > PLC_1 > Program blocks > OB1” 主程序中，從右側(cè)窗口 “Instructions > Extended Instructions > Communications” 下

調(diào)用 “TCON” 指令，并選擇 “Single Instance” 生成背景 DB塊，如圖4所示。

圖4 調(diào)用TCON指令

2、定義PLC_1 的 “TCON” 連接參數(shù)
PLC_1 的 TCON 指令的連接參數(shù)需要在指令下方的屬性窗口“Properties > Configuration > Connection parameter”中設(shè)置，如圖5所示。

連接參數(shù)說(shuō)明：

西門(mén)子PS307電源模塊

概述

SIMATIC PS 307 單相負(fù)載電源（系統(tǒng)和負(fù)載電源）帶輸入電壓范圍自動(dòng)選擇功能。其設(shè)計(jì)和功能非常適用于 SIMATIC S7-300 PLC。 借助于隨該系統(tǒng)和負(fù)載電源提供的連接梳形件，可迅速建立與 CPU 電源連接。 它也可以向其它 S7-300 系統(tǒng)部件、輸入/輸出模塊的輸入/輸出電路以及（如有必要）傳感器和執(zhí)行器提供 24 V 電源。 該電源通過(guò)了全面認(rèn)證（如 UL、ATEX 或 GL），可以通用（不適合室外應(yīng)用）。

設(shè)計(jì)

• 系統(tǒng)和負(fù)載電源可通過(guò)螺絲直接固定到 S7-300 標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上，并可直接安裝到 CPU 的左側(cè)（無(wú)需安裝間隙）。
• 診斷 LED 燈用于指示“輸出電壓 24 VDC 正常”。
• 更換模塊時(shí)，可使用 ON/OFF 開(kāi)關(guān)（運(yùn)行/待機(jī)）
• 輸入電壓連接電纜配有線鼻子組件

西門(mén)子CP243-1通訊模塊