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SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中、低端的性能要求。

模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、易于實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應(yīng)用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟(jì)、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

• 特殊機(jī)械，
• 紡織機(jī)械，
• 包裝機(jī)械，
• 一般機(jī)械設(shè)備制造，
• 控制器制造，
• 機(jī)床制造，
• 安裝系統(tǒng)，
• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

多種性能等級(jí)的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據(jù)不同的應(yīng)用選取相應(yīng)模塊。任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過使用附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行升級(jí)。

SIMATIC S7-300 是一個(gè)通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可最大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自動(dòng)化系統(tǒng)可使用在對(duì)安全要求較高的設(shè)備中。其可對(duì)立即停車過程進(jìn)行控制，因此不會(huì)對(duì)人身、環(huán)境造成損害。

S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級(jí) AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級(jí) SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，標(biāo)準(zhǔn)模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng)建一個(gè)全集成的控制系統(tǒng)，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠中使用。使用相同的標(biāo)準(zhǔn)工具對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行組態(tài)和編程。

設(shè)計(jì)

S7-300

一般步驟

S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。

一個(gè)系統(tǒng)包含下列組件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對(duì)應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口的 CPU。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號(hào)模塊 (SM)。
• 用于連接總線和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計(jì)數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）。

根據(jù)要求，也可使用下列模塊：

• 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負(fù)載電源模塊(PS)。
• 接口模塊 (IM)，用于多層配置時(shí)連接中央控制器 (CC) 和擴(kuò)展裝置 (EU)。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴(kuò)展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊。所有模塊均在外殼中運(yùn)行，并且無需風(fēng)扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴(kuò)展的環(huán)境條件：
  適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護(hù)等級(jí)為 IP20 機(jī)柜內(nèi)使用時(shí)，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機(jī)柜和 IP65 外殼。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)維新模式

不論是在亞特蘭大、慕尼黑、莫斯科、倫敦、珀斯，還是在香港，西門子的MindSphere鐵路應(yīng)用中心都可利用復(fù)雜的交通數(shù)據(jù)流來進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，從而優(yōu)化列車運(yùn)行。助力中心專家實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的好幫手是Railigent，借助這個(gè)新平臺(tái)，他們能夠通過智能手段對(duì)鐵路系統(tǒng)數(shù)據(jù)加以利用，讓鐵路系統(tǒng)發(fā)揮更大價(jià)值。

MindSphere鐵路應(yīng)用中心負(fù)責(zé)人Gerhard Kress被列車所包圍——既有真實(shí)的列車，也有虛擬的列車。他面前的顯示器上，是一張列車示意圖。在他的開放式辦公室內(nèi)，掛著一張白板，白板上用紅筆和藍(lán)筆寫滿了描述列車運(yùn)行的公式和方程。向窗外望去，Kress能看到慕尼黑郊外Allach工業(yè)區(qū)鱗次櫛比的屋頂。西門子在這里生產(chǎn)機(jī)車，也在這里維修和保養(yǎng)機(jī)車——具體工作在僅相隔三節(jié)車廂距離的鐵路服務(wù)中心進(jìn)行。列車維修車間的不同尋常之處在于，通向這里的不只是兩條軌道，還有兩個(gè)世界：虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界。

鐵路技術(shù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

鐵路運(yùn)輸早已邁出數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。傳統(tǒng)的列車保養(yǎng)包括定期在運(yùn)行中心對(duì)列車進(jìn)行檢查、解決顯而易見的問題，以及維護(hù)機(jī)器，數(shù)字技術(shù)開啟了通往更高層次服務(wù)的大門。遠(yuǎn)程或本地采集的傳感器數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤消息和日志文件，為MindSphere鐵路應(yīng)用中心員工提供了*的詳盡的軌道列車及基礎(chǔ)設(shè)施信息。

自2014年Allach中心開業(yè)以來，陸續(xù)又有5個(gè)中心投入運(yùn)行（分別在亞特蘭大、莫斯科、倫敦、珀斯和香港）。來自15個(gè)國家的機(jī)車、高鐵和城際列車的數(shù)據(jù)流匯聚在這些中心。通過將這些大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為智能數(shù)據(jù)，中心的程序員、數(shù)據(jù)庫專家和項(xiàng)目執(zhí)行經(jīng)理，為鐵路領(lǐng)域開發(fā)出了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型服務(wù)，在實(shí)時(shí)列車監(jiān)測(cè)、磨損和組件故障預(yù)測(cè)以及復(fù)雜列車問題分析等方面 。

應(yīng)運(yùn)而生的Railigent平臺(tái)不僅可以描繪整個(gè)信息路徑——從軌道傳感器一直到發(fā)送至用戶智能手機(jī)的報(bào)告——而且能夠建議具體行動(dòng)。對(duì)于鐵路系統(tǒng)運(yùn)營商及維護(hù)團(tuán)隊(duì)而言，其優(yōu)勢(shì)顯而易見，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)可以提高列車的可利用率，延長服務(wù)壽命，并大幅提高所有列車及基礎(chǔ)設(shè)施組件的維護(hù)和運(yùn)行效率。Kress說：“在列車駛?cè)敕?wù)中心之前，我們已經(jīng)知道需要做些什么。”得益于此，列車可實(shí)現(xiàn)最高100%的可利用率。

位于Allach的西門子鐵路服務(wù)中心。

100節(jié)車廂多達(dá)2000億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)

事實(shí)上，數(shù)字技術(shù)為專家提供的遠(yuǎn)不只是關(guān)于速度、制動(dòng)性能和里程等標(biāo)準(zhǔn)變量的信息，也提供了諸如壓縮機(jī)性能、掛車重量以及自動(dòng)控制過程狀態(tài)等其他信息。不僅如此，軌道狀態(tài)、坡度以及運(yùn)行期間的天氣條件等信息，也與鐵路網(wǎng)絡(luò)中的列車發(fā)車頻次一并記錄下來。Kress表示，“未來的交通業(yè)務(wù)里，單單列車并非決定因素。對(duì)于客戶而言，關(guān)鍵在于列車的生命周期成本及其高效使用。只有借助從列車、基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行中得來的捆綁數(shù)據(jù)，才能取得成功。”

所有這一切形成了一片名副其實(shí)的數(shù)據(jù)*。一個(gè)100節(jié)車廂的車隊(duì)每年可產(chǎn)生約1000到2000億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。而這只是開端。通過分析這些數(shù)據(jù)，Kress和他的團(tuán)隊(duì)在探尋有意義的規(guī)律模式。譬如，運(yùn)用由此獲得的知識(shí)，他們可以優(yōu)化運(yùn)營維護(hù)。又如，在機(jī)車與車廂相連時(shí)，雖然報(bào)錯(cuò)顯示制動(dòng)失靈，但可能這是正常情況。有了這樣的知識(shí)，模型便可以區(qū)分重要因素和次要因素，并識(shí)別因果鏈。得益于這種方法，Kress和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在能夠運(yùn)用具有高度可靠性的預(yù)測(cè)模型。舉例來講，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，變速箱軸承會(huì)發(fā)生嚴(yán)重磨損，MindSphere鐵路應(yīng)用中心可以提前至少三天預(yù)測(cè)出問題，提高列車可利用率，節(jié)省費(fèi)用。

西門子提供的高級(jí)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)確保了RENFE運(yùn)營的Velaro E高速列車可靠運(yùn)行。

德國鐵路公司也對(duì)實(shí)現(xiàn)這樣的優(yōu)化感興趣。2016年10月，德國鐵路與西門子聯(lián)合啟用試點(diǎn)系統(tǒng)，對(duì)Velaro D（ICE 3）高速列車進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)和檢修。此外，德國鐵路貨運(yùn)公司不久前宣布，將使用西門子提供的解決方案，進(jìn)一步將它的列車車隊(duì)數(shù)字化。其目標(biāo)是在2020年之前，為2000輛列車全部配備診斷技術(shù)。

高速且可靠

從西班牙國家鐵路公司（Renfe）運(yùn)營的往返于馬德里和巴塞羅那之間的高鐵線路，便可以看出這項(xiàng)服務(wù)是多么有效。在這條線路上，Renfe可與一條航空路線競爭。這條線路火車要用兩個(gè)半小時(shí)，而飛機(jī)只用1小時(shí)20分鐘。然而，Renfe保證，如果火車晚點(diǎn)15分鐘以上，將向乘客全額退款。為了保證這種高可靠性，Renfe與西門子聯(lián)手創(chuàng)辦一家合資企業(yè)，對(duì)列車進(jìn)行高級(jí)數(shù)據(jù)分析。結(jié)果是，約2300趟列車運(yùn)行服務(wù)中，僅發(fā)生了一次與技術(shù)問題有關(guān)的重大延誤。十幾年前這條線路剛剛開通時(shí)，搭乘火車的旅客僅占20%，而現(xiàn)在這個(gè)比例已增至60%以上。

MindSphere鐵路應(yīng)用中心負(fù)責(zé)人Gerhard Kress。

高級(jí)算法幫助Gerhard Kress和他同事預(yù)測(cè)何時(shí)可能發(fā)生潛在故障。

有了這些信息，鐵路服務(wù)中心負(fù)責(zé)人Martina Stöttner和她的團(tuán)隊(duì)可以制定維修計(jì)劃，同時(shí)列車仍保持正常運(yùn)行。

當(dāng)列車抵達(dá)服務(wù)中心時(shí)，保養(yǎng)措施已準(zhǔn)備就緒，只待執(zhí)行。

隨之而來的是列車可利用率大大提高。

西門子還在慕尼黑Allach區(qū)建造Vectron型機(jī)車。

一列Vectro列車行駛在挪威。這列列車的模塊化結(jié)構(gòu)是世界。

對(duì)所有列車相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化分析

MindSphere鐵路應(yīng)用中心還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：它不僅能借鑒不同鐵路車隊(duì)提供的數(shù)據(jù)，而且可以運(yùn)用不同運(yùn)行條件的相關(guān)信息，不論這些車隊(duì)是在德國、西班牙，還是在俄羅斯。所有這一切都可以集成到一個(gè)信息工具箱，用來提高列車的可靠性。對(duì)于小規(guī)模運(yùn)營商，這也是有利的，因?yàn)橥ㄟ^與西門子這樣的服務(wù)提供商合作，那些剛剛運(yùn)營幾年，只有幾列自有或租賃列車的鐵路公司可以降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。Kress說：“故障和磨損預(yù)測(cè)、錯(cuò)誤診斷，以及精心制定的維護(hù)周期計(jì)劃等，這些只是開始。在未來，鐵路服務(wù)中心將能夠通過有線方式下載列車的完整數(shù)據(jù)庫，就像現(xiàn)在對(duì)飛機(jī)所做的那樣，用來審核數(shù)據(jù)，排查異常。”