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网络通信

S7-200 SMART CPU 模块本体集成1 个以太网接口和1 个RS485 接口，通过扩展CM01 信号板，其通信端口数量最多可增至3 个。可满足小型自动化设备连接触摸屏、变频器等第三方设备的众多需求。

• 以太网通信
  所有CPU 模块标配以太网接口，支持西门子S7 协议、TCP/IP 协议、有效支持多种终端连接：
  • 可作为程序下载端口（使用普通网线即可）
  • 与SMART LINE HMI 进行通信
  • 通过交换机与多台以太网设备进行通信，实现数据的快速交互
  • 最多支持4 个设备通信

• 串口通信
  S7-200 SMART CPU 模块均集成1 个RS485 接口，可以与变频器、触摸屏等第三方设备通信。如果需要额外的串口，可通过扩展CM01 信号板来实现，信号板支持RS232/RS485 自由转换，最多支持4 个设备。串口支持下列协议：
  • Modbus-RTU
  • PPI
  • USS
  • 自由口通信

• 与上位机的通信
  通过PC Access，操作人员可以轻松通过上位机读取S7-200 SMART 的数据，从而实现设备监控或者进行数据存档管理。
  （PC Access 是专门为S7-200 系列PLC 开发的OPC 服务器协议，专门用于小型PLC 与上位机交互的OPC 软件）

运动控制

三轴 100 kHz 高速脉冲输出，*实现精确定位.

• 运动控制基本功能
  • 标准型晶体管输出CPU 模块，ST40/ST60 提供3 轴100 kHz 高速脉冲输出，支持PWM（脉宽调制）和PTO 脉冲输出
  • 在PWM 方式中，输出脉冲的周期是固定的，脉冲的宽度或占空比由程序来调节，可以调节电机速度、阀门开度等
  • 在PTO 方式（运动控制）中，输出脉冲可以组态为多种工作模式，包括自动寻找原点，可实现对步进电机或伺服电机的控制，达到调速和定位的目的
  • CPU 本体上的Q0.0，Q0.1 和Q0.3 可组态为PWM 输出或高速脉冲输出，均可通过向导设置完成上述功能

• PWM 和运动控制向导设置
  为了简化您应用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WINSMART 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM、PTO 的组态。该向导可以生成位控指令，您可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置进行动态控制。
  PWM 向导设置根据用户选择的PWM 脉冲个数， 生成相应的PWMx_RUN 子程序框架用于编辑。
  运动控制向导最多提供3 轴脉冲输出的设置，脉冲输出速度从20 Hz 到100 kHz 可调。

• 运动控制功能特点
  • 提供可组态的测量系统，输入数据时既可以使用工程单位（如英寸或厘米），也可以使用脉冲数
  • 提供可组态的反冲补偿
  • 支持、相对和手动位控模式
  • 支持连续操作
  • 提供多达32 组运动动包络，每组包络最多可设置16 种速度
  • 提供4 种不同的参考点寻找模式，每种模式都可对起始的寻找方向和最终的接近方向进行选择

• 运动控制的监控
  为了帮助用户开发运动控制方案，STEP 7- Micro/WIN SMART 提供运动控制面板。其中的操作、组态和包络组态的设置使用户在开发过程的启动和测试阶段就能轻松监控运动控制功能的操作。
  • 使用运动控制面板可以验证运动控制功能接线是否正确，可以调整组态数据并测试每个移动包络
  • 显示位控操作的当前速度、当前位置和当前方向，以及输入和输出LED（脉冲LED 除外）的状态
  • 查看修改在CPU 模块中存储的位控操作的组态设置

编程

人性化软件，提升编程效率

STEP 7- Micro/WIN SMART 是专门为S7-200 SMART 开发的编程软件，能在Windows XP SP3/Windows 7 上运行，支持LAD、FBD、STL语言。安装文件小于100 MB。在沿用STEP 7- Micro/WIN 优秀编程理念的同时，更多的人性化设计使编程更容易上手，项目开发更加高效。

• 全新菜单设计
  摒弃了传统的下拉式菜单，采用了新颖的带状式菜单设计，所有菜单选项一览无余，形象的图标显示，操作更加方便快捷。
  双击菜单即可隐藏，给编程窗口提供更多的可视空间。

• 全移动式窗口设计
  软件界面中的所有窗口均可随意移动、并提供八种拖拽放置方式。
  主窗口、程序编辑窗口、输出窗口、变量表、状态图等窗口均可按照用户的习惯进行组合，最大限度的提高编程效率。

• 变量定义与程序注释
  用户可根据工艺需求自定义变量名，并且直接通过变量名进行调用，*享受高级编程语言的便利。根据实现的功能，特殊功能寄存器调用后自动命名，更加便捷。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 提供了完善的注释功能，能为程序块、编程网络、变量添加注释，大幅提高程序的可读性。当鼠标移动到指令块时，自动显示各管脚支持的数据类型。

• 强大的密码保护
  STEP 7- Micro/WIN SMART 不仅对计算机中的程序源提供密码保护，同时对CPU 模块中的程序也提供密码保护，满足用户对密码保护的不同需求，*保护用户的知识产权。
  STEP 7- Micro/WIN SMART 对程序源实现三重保护：包括为为工程、POU（程序组织单元）、数据页设置密码，只有授权的用户才能查看并修改相应的内容。
  编程软件对 CPU 模块里的程序提供4 级不同权限密码保护。

• 新颖的设置向导
  STEP 7- Micro/WIN SMART 集成了简易快捷的向导设置功能，只需按照向导提示设置每一步的参数即可完成复杂功能的设定。新的向导功能允许用户直接对其中某一步的功能进行设置，修改已设置的向导便无需重新设置每一步。
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从0到1.28%再到2.09%

西门子以创新理念实现对GC100压缩机的升级改造

为应对两万空分市场的激烈竞争，西门子对GC100压缩机进行了升级改造。升级版GC100压缩机的流量提高13.4%，效率提高2.09%，不仅满足了市场需求，还在价格优势与高效率两方面实现了高度优化。

“这个新产品将帮我们进一步打开市场！”

在西门子大厦的一间会议室里，张陈慧和王慧秀正站在贴满各种图表和幻灯片的墙边与同伴热烈地讨论着。

张陈慧和王慧秀是西门子中国研究院发电与天然气集团德莱赛兰业务部门压缩机研发小组的高级工程师与产品线经理。围在她们身边的有研发工程师、工程部技术人员、采购、销售、业务拓展和市场经理，每个人眼中都闪烁着热切的光芒。

点亮他们眼中光芒的正是这个团队刚刚共同研发完成的一款全新压缩机——升级版GC100。西门子GC100压缩机作为空气分离（空分）设备的核心，可对空气进行压缩，并与其它后续工艺流程相配套，最终从空气中分离出氧气、氮气及稀有气体等。这些气体将被广泛应用于生产和生活的方方面面，如钢铁冶炼、石油化工、医疗制药、精密仪器等。

升级版GC100正是张陈慧和同事们为两万空分（每小时压缩氧气量为20000标准立方米）市场量身打造的新产品。

从2015年8月立项，到2017年3月15日正式销售，这款产品经历了500多个日夜的精心打磨。“升级版GC100是一款经过千锤百炼的产品。”张陈慧无不自豪地说，“也正因如此，无论是它的效率、质量、灵活性，还是价格，都非常有竞争力。”

源于蛋糕的创新思考

升级版GC100的诞生源于一个与蛋糕相关的问题。

“多年来，两万空分市场这块‘蛋糕’一直摆在我们面前，但就是很难啃下来。”西门子发电与天然气集团德莱赛兰业务部门*周俊文说道。

作为齿轮压缩机的鼻祖，西门子的产品以*技术和可靠的性能享誉业内，但同时也面临着愈发激烈的市场竞争。针对两万空分市场，西门子有多款压缩机产品可以选择，其中以GC100和GC165两款标准化产品为主。然而，经过深入市场调研，周俊文和同事们发现这两款产品在价格和效率的平衡方面都很难*契合市场需求。

“那我们能不能研发一款具有竞争力的新品呢？”这是周俊文反复思考的问题。

“其实，西门子不仅有专业的研发团队和经验丰富的工程团队，还拥有生产制造能力*的西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司。我们相信啃下这块蛋糕并非不可能。”他笑着说。

带着这个想法，周俊文和同事们与张陈慧等压缩机研发小组的专家合作，决定分两阶段对现有的GC100进行升级改造，让新产品在价格优势和高效率两方面达到高度平衡。

别出心裁的1.28%

*阶段的主要任务是以最小的成本代价提升效率。

为找到效率损失点，张陈慧变身“挖宝小能手”。她与在德国总部负责GC100产品线的同事密切联系，从浩瀚的西门子资料库中找到了详细的产品资料，并通过仔细分析与计算，提出了一系列提高效率的解决方案，包括改变压缩机蜗壳形状、升级叶轮、使用形状更复杂的前导叶等等。然而，GC100是一款标准化产品，核心部件很难进行改动，这可怎么办呢？

张陈慧说：“在挖宝过程中，如果往深处挖行不通的话，就向周围拓展吧。”于是，她将目光转向了压缩机的外围设备——冷却器。

为准确了解冷却器大小与压缩机效率之间的关系，研究小组通过改变环境变量，以创新的思路巧妙地破解了计算压缩机效率的方程，最终发现只要稍微增加冷却器的大小，就能保证在总机组大小不变的情况下，提升压缩机的效率。

破解效率计算“黑箱”的过程虽然辛苦，但张陈慧和同事们却乐在其中。“GC100系列的产品就像乐高模型，每个部分都是一个标准化的‘积木’。要想搭出好的模型，就要使用合适的积木。而在破解效率方程后，我们调整每一块‘积木’时，心里都是踏实的。”张陈慧说。

2016年3月，*阶段研发结束。新的GC100效率提升了1.28%，而成本仅增加了0.8%。这款产品一经推出就很快得到了市场的认可，并在2016年10月获得了*个订单。

颠覆常规的2.09%

研发小组并没有就此停下脚步，而是计划在第二阶段进一步研发出一款在流量、价格和效率上都契合两万空分市场的产品，即升级版GC100。

为达成这一目标，张陈慧和同事们首先为升级版GC100重新选取了流量范围。在GC100涵盖的应用市场中，每个客户的需求都不一样。如何保证西门子的产品适合大部分客户呢？研发小组通过对市场内客户的流量需求进行调研、总结，得到了需求量最大的流量范围，并据此对升级版GC100所选用的叶轮基本级进行了*的考量，以在压缩空气能力方面保证升级版GC100能够满足80%以上的市场需求。

而在提高效率方面，研发小组还对目前西门子先进的叶轮基本级库进行了深入研究，选取了在两万空分市场流量范围内效率最高的几款叶轮，充分利用了叶轮基本级的高性能。而由于研发小组最终选取了尺寸较小的叶轮，压缩机整体尺寸减小，这也使成本降低成为可能。

升级版GC100压缩机模型图

为保证升级改造达到优效果，研究小组在项目推进过程中与德国总部的同事进行了反复讨论。仅为优化进口导叶控制方程，张陈慧与德国同事的往来邮件就多达60多封。“讨论到关键处，在班车上要抓着手机发邮件，半夜也要爬起来发邮件。”张陈慧回忆。

在项目进行过程中，研发团队与公司内多个部门通力合作。他们将销售、业务拓展与市场部提供的产品定位、市场现状与前瞻信息转化为具体的关键研发技术指标。基础概念性设计完成后，工程部会将虚拟设计转化为实际产品模型，完成产品制造工艺，并与西门子工业透平机械（葫芦岛）有限公司合作，形成完整的生产制造链。采购部门则根据工程部提出的技术要求，选择合适、成熟的供应商，形成立足于国内的产品原材料、配套设备供应链，再由服务部门提供成熟的用户现场服务规范。最终，这款升级版的产品由销售推向市场，接受市场的检验，实现它的真正价值。

为了让项目跟紧不断变化的市场需求，产品线经理王慧秀每个月都会组织项目例会，召集所有相关方互相沟通需求，共同探讨解决方案。

“GC100压缩机的研发完成于十几年前。随着技术进步与市场变化，它已无法适应现今的客户需求，而停止研发就等于让这款曾经性能优良的产品逐渐淡出市场，十分可惜。”王慧秀说，“因此，我们直接从市场需求出发，量身打造优产品，保证了产品的竞争力，也突出了GC100自身的特色，使它的市场定位更清晰。”

2017年3月15日，升级版GC100正式投入市场。相比未做任何改动的GC100，升级版GC100的流量提高了13.4%，效率提高了2.09%。

项目小组的每个人对这款新产品都充满信心。根据预测，升级版GC100在2017财年将售出1台，在2018财年将售出3台（占*的20%），在2019财年将售出3到4台（占*的25%）。

“这是GC100产品效率提升的一小步，但却是研发模式转型的一大步。”在说起压缩机产品时，已经从业十余年的张陈慧的眼睛总是闪闪发光，“在将来，我们也想针对四万和六万空分市场做类似的升级改造。我们的压缩机会做得越来越好。”