西门子代理商 西门子6ES7321-1EL00-OAAO 西门子6ES7321-1EL00-OAAO

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配备 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

• ET 200 分布式 I/O 设备
• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
• SIMATIC S7-300
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• 现场设备

通过 AS-Interface 进行过程通信

S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

更多信息，请参见通信处理器。

通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

• 20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
• 打印机
• 机器人控制
• 扫描器，条码阅读器，等

特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

• MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局数据：
  “全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。
  例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
• 内部通信总线(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
• 功能强大的通信技术：
  • 多达 32 个 MPI 节点。
  • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
  • 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
  • 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 灵活的组态选项：
  可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的化调整。例如，任意两个MPI节点之间最多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

研发增强实力

通过为价值链的每个环节做出贡献，西门子的全球研究机构——西门子中央研究院正在助力公司赢得和保持技术优势。

表面看来，动辄重达数百吨的燃气轮机，与有机发光二极管、直驱式风力发电机或电动交通系统似乎并没有多少共同之处。但有一点是相同的。所有这些技术在未来的主要市场中都将成为高度创新的领域。西门子俨然已经成为引领这些领域向前发展的技术先锋。在这种先发优势的背后，是由来自西门子全球分支机构的各领域专家组成的庞大网络。

作为公司的全球研究机构，西门子中央研究院在创新方面发挥着关键的作用，其研发工作涉足一系列技术领域，并开展所谓的“灯塔项目”。很少有企业像西门子这样在如此众多的领域开展应用研究。

西门子中央研究院为研发工作提供全程支持，从初期创意到试产和技术试点，无所不包。该机构聚集了材料、电子、机电、传感器系统、软件、制造、测试技术和分析系统领域的专家。此外，西门子中央研究院还聘用工艺专家，这些专家与西门子各业务领域的其他专家们互通有无，协同工作。

正是在这种综合性专业实力的强大支持下，西门子才得以掌握像燃气轮机这种刷新能效纪录的复杂新系统。“对于西门子这样的综合性高科技公司而言，技术整合能力具有举足轻重的战略重要性。”西门子*技术官、中央研究院院长何睿琦（Klaus Helmrich）称，“当今很多市场的一个显著特点就是创新周期越来越短，技术整合能力使我们不仅能够在这些市场中保持竞争优势，还能积极塑造市场。”

携手合作伙伴。正如三篇附文的案例所述，从研发、生产到原型和产品的试验，西门子中央研究院的工作贯穿整个创新价值链。西门子中央研究院之所以能够涵盖如此广泛的工作领域，有两个原因。*，该机构大约2000名科研人员和4000名软件开发人员与西门子业务部门2.3 万名研发人员密切合作；第二，研究院与世界各地的高校和研究所携手合作。通过这种方式，西门子可以在能够找到合作伙伴的地方实现项目整合。比如，西门子已经在八所名校设立了西门子知识交流中心（CKI），包括加州大学伯克利分校、北京的清华大学、慕尼黑理工大学和德国亚琛工业大学等。这些大学的研究领域对于西门子具有重要的战略意义。

以亚琛工业大学为例，西门子将在今后4年内出资600万欧元，支持该校研究稀有材料及其环保开采方式。此外，西门子还在探索旨在降低自身对潜在短缺原材料依赖性的途径。这方面的工作包括有关新型回收利用方法和替代物质的研究。为此，西门子中央研究院于2011年10月启动了“可持续发展材料管理”灯塔项目。其他项目则侧重于生物科技、电动交通和热能。

为了探索西门子未来可能会面临的问题，西门子中央研究院的科技与创新管理部对战略创新给予了大力支持。该部门与西门子各业务领域的核心技术专家密切合作，定期分析新商机，从而判断它们对于公司的重要性，其间它们将参考来自多个渠道的信息，其中包括《未来之窗》项目的研究结果。《未来之窗》是西门子探索未来发展态势的战略性研究工具。在创新过程中，中央研究院和合作部门将深入分析潜在的颠覆性创新——结合新的业务模式，这些创新能够*改变整个市场。最终在获得管理层批准后，此类创新将被列为中央研究院的灯塔项目。

每个灯塔项目的最终目标是由西门子的某个业务部门实现成果转化。比如，西门子工业正在探索将利用可再生能源生产的过剩电能转化为氢燃料的工业化生产流程。而通过逆向运行质子交换膜燃料电池（PEM）实现氢电解的构想，最初便来自于西门子中央研究院。同样，西门子中央研究院的“智能电网”灯塔项目小组也已开发出一款软件。目前西门子基础设施和城市业务领域正在德国一家电力公司对该软件进行测试。

只有采用这种遍地开花的方式，西门子的全球研究机构才能始终走在创新的前沿，并帮助整个公司制定正确的技术战略。“西门子中央研究院必须完成三项基本使命。”何睿琦表示，“它必须保障西门子赖以发展的技术基础，从技术上影响未来世界的走向，以及通过形成较广泛的合力来增强这家综合性高科技公司的实力。”只有中央研究院成功了，西门子才能继续立足于其核心支柱之一——创新推动下的竞争优势。

案例1：打破能效纪录的超精确燃气轮机

当燃气轮机与蒸汽轮机联合发力的时候，燃气轮机就成了较绿色的矿物燃料发电系统。这是因为联合循环发电厂可以快速调高产量，以十分灵活的方式提供电力，它们堪称是可再生能源发电的理想补充。西门子的一款巨无霸燃气轮机在联合循环发电厂中可实现高达60.75%的能效，刷新了能源效率世界纪录。该电厂的产能为578兆瓦，可满足柏林所有家庭用户的用电需求。尽管这台轮机的重量堪比一架加满油的空客A380，其组件的运转却像时钟一样精确。来自全球各地的大约750名研究人员、工程师和技术工人耗费十年之力，才开发出这台轮机。西门子中央研究院在这个项目上投入了大量人力和物力。

研究。西门子中央研究院的陶瓷专家对新型耐用材料进行研究，以期找到可以应用于轮机叶片隔热层的新材料。他们利用特殊的试验方法和模拟技术来分析不同金属在轮机高温气体中的性能，并算出系统能承受的负荷极限。根据这一研究的结果，能源业务领域的合作伙伴得以将燃气轮机的运行温度提高150℃左右，能效提高约1.5个百分点。与此同时，西门子中央研究院的机器学习专家还开发了神经网络和预测模型，从而使氮氧化合物和一氧化碳的排放量双双降低。这使得轮机更加环保，同时降低了其废气处理成本。

开发。运用模型化的设计方法，西门子中央研究院进行了一系列模拟，并实施了可改进轮机开发的优化措施。开发人员应用多种算法来优化轮机叶片的空气动力学特性。为减轻由于燃烧室内燃烧不稳而引起的机械应力，西门子中央研究院进行了压力波动的热声效应模拟。此外，通过利用模拟来研究轮机叶片的使用寿命，还可以提高叶片的耐用性。西门子中央研究院的传感器专家与其他专家合作，持续监控燃气轮机的内部温度并测量氮氧化合物排放量。唯有如此，轮机才能保持的运行状态。通过测量废气温度，专家们还为燃气轮机的改装提供支持。要想借助一系列优化措施来提升轮机的能效，专家们必须首先确保系统的任何部件都不会发生过热情况。

制造。西门子中央研究院专家在一种焊接工艺的开发中发挥了关键作用。这种自动化工艺不仅节约了时间和材料，同时还改进了焊缝的质量。在轮机叶片维修方面，他们的激光焊接专业技术同样大有可为。此外，还有一项技术可以简化叶片的回收利用。在修复轮机叶片时，必须首先清除上面的所有沉积物。目前清除工作是利用高纯盐酸来完成的。但是若采用西门子中央研究院的一项电化学技术，这一过程将变得既简单又节约成本。另外，新的方法更易于把控，从而降低了去除覆盖层过程中意外损坏叶片的风险。

试验。西门子中央研究院的专家携手西门子能源的合作伙伴，开发出一种用于对轮机叶片进行无损检测的平台。在各种试验中，检测人员对叶片在整个生命周期内的状况予以评估。系统的后续设计可利用这些评估结果，用以优化现有的概念。生产专家们还可以利用该系统来检测交付的叶片。西门子能源的维修团队则可以利用该系统监控燃气轮机的运行状况。为了实现系统实时监控，西门子中央研究院的研究人员开发出一个名为Seneca的强大工具，它可以对燃气轮机内数千个传感器记录的数据加以评估。除压力外，这些传感器还监控温度、振动及诸多其他变量。Seneca每秒钟要向位于世界各地的100个计算中心传输来自每台燃气轮机的大约5000个数值。在线系统会对500到1000个行为模型进行对比，若有任何背离设计规范的偏差，便以图表形式显示出来。

案例2：直驱式风力发电机

结实耐用、无磨损、维护要求更低的轮机，让海上风电场取得关键的竞争优势。西门子可提供直驱式风力发电机。不同于复杂的机械系统，此类轮机采用永磁发电机，可将动能直接转化为电能。西门子中央研究院对*台3.1兆瓦直驱风力发电机的研发做出了重大贡献。比如，该院的专家在发电机的设计阶段进行了二维和三维模拟，并创建了数字原型。这使一支跨部门团队能够最大限度缩小定子与发电机旋转件之间的空气间隙，从而在确保最大稳定性的同时，降低功率损耗。中央研究院还与公司业务部门的专家合作，利用其他三维模型来设计制冷系统，并将其集成到发电机中。为最大限度提高制造的成本效益，西门子中央研究院的专家还开发出一种装配系统，按照该设计就能以适合批量生产的方式安装和隔离磁体。采用上述措施后，发电机制造成本可以减半，并且3.1兆瓦级轮机的重量也从73吨减至50吨左右。如果算上机舱和叶片，西门子6兆瓦级轮机系统的总重量为350吨左右，是市场上同类产品中最轻的机型。西门子中央研究院的生产专家根据西门子生产系统的原则，为发电机的最终组装创建了一个模块化工厂概念。发电机的生产非常灵活，并且得以优化，结果制造时间与原型相比得以减半，还不到850小时。西门子中央研究院还在批量生产开始之前检测了发电机的冷却系统，以确保其正常工作。

3：发光塑料

有机发光二极管与其同类产品LED一样，将成为未来人工照明的主流。OLED由极薄的塑料薄膜组成，当电流通过时这些塑料薄膜就会发光。2009年底，西门子的子公司欧司朗推出了Orbeos，这是*款商业化的OLED。从一开始，西门子中央研究院就参与了这一新技术的研究、开发、生产和试验的所有环节。*批原型于15年以前在德国爱尔兰根的一个洁净实验室诞生，随后该实验室继续小批量生产OLED，并对其质量进行测试。西门子中央研究院的专家们开发出*批OLED部件和生产工艺——尤其是用于合成和处理塑料的工艺。此外，研究人员还努力研发柔性OLED，以及用于封装对空气和湿度高度敏感的系统的有效方法。最近，研究人员又在开发合成材料，以期降低材料成本，从而使OLED更具竞争优势。2011年，欧司朗宣布已研发出刷新能效记录的OLED产品。在这个产品中，欧司朗采用了西门子中央研究院开发的一种价格低廉的合成材料。在另一个项目中，西门子中央研究院的专家目前正在研究一种能够改进荷移特征的特殊物质。

案例4：电动交通

过去四年来，西门子中央研究院的“eCar”灯塔项目为电动交通的发展做出了重大贡献。西门子最近的一项研发成果是混合电动飞机，已于2011年夏季完成首航。它实质上是一架滑翔机，由西门子生产的电机驱动。飞机的电池由一个始终保持运行状态的小型内燃机供电，这使得飞机的油耗和排放较之传统飞机减少25%左右。

研究。西门子中央研究院的专家与汽车制造商Ruf合作，以保时捷911为基础开发出一款电动跑车。利用一种*的试验台，专家可以对电机正常运行时的性能进行分析和改进。今年春季，专家们首开先河，在一款名为Roding的跑车中安装了高性能的大扭矩轮毂电机。这些“智能车轮”可发挥驱动和制动系统的双重功能，它由电机、电力电子元件和控制系统组成。附加的制动电路提高了安全性。两个电机的应用使系统可以独立驱动每个车轮。另外，研究人员目前还在开发一种应用于汽车的全新通信架构。无论配备何种硬件，都能以软件形势实现新的信息娱乐和驾驶辅助功能。在与宝马的合作中，西门子中央研究院的专家们开发出一种充电系统，该系统利用磁感应原理，通过放置在地面上的金属盘为宝马ActiveE充电，车体与金属盘之间无需任何接触。这种无线充电的能效与有线充电相差无几，但是更为便捷。换言之，它可以提高人们对电动汽车的接受度。

开发。为确保感应充电的操作便利性，这个系统必须能够帮助驾驶员将车辆停在合适的位置，并且“知道”何时可以开始充电。为实现上述功能，西门子中央研究院的专家开发出众多无线传输组件，由他们来完成多种任务。例如，它们可以“唤醒”充电系统；微调车辆位置；传输数据；以及在充电过程中监控空气间隙——这个间隙有若干厘米宽。研究人员还开发出具有*功率密度的动力系。这个动力系由转换器、电机和控制系统组成，已经在多类车辆中得到应用。在加速期间，原型电机在30秒内就能产生125千瓦的电能，最高扭矩可达230牛顿米。电机的持续发电能力为60千瓦。在该系统的设计过程中，研究人员利用各类工具来模拟相关电磁场之间复杂的交互作用、热力学过程和机械结构强度。用于驱动车辆的电力电子元件同时也负责为其充电。专家们还运用新的概念使电动机的功率密度提高了两倍，而能源专家们则在开发充电硬件。截至目前，专家们已经成功改进了转换器的能效，简化了电力电子元件的生产。与此同时，蓄能专家已开发出一种可用来预测锂离子电池运行性能的模拟模型。为使用户能够随时判断电池的潜在性能，该模型还预测电池在多种情景下的热行为。另外，西门子中央研究院的研究人员目前正在开发只需要少量甚至不需要使用稀土金属的新磁体材料。专家们还希望通过回收技术来实现这些宝贵材料的再利用。西门子中央研究院的产品生命周期管理（PLM）专家正在优化制造工艺，以使电动机达到汽车行业的要求。

制造。占电动汽车成本比例最高的是电池。要显著降低这一成本，的方法就是提高功率密度和实现电池的批量生产。西门子向电池生产商提供生产此类电池所需的工业自动化专业技术。除提出相应的自动化概念外，他们还开发出一套质量和工艺控制系统。该过程涵盖诸多功能，其中就包括以最小的容差，喷涂极薄且几近于均匀的涂层。这一程序需要针对每家制造商单独优化。

试验。西门子中央研究院的专家目前正在开展多个项目，以了解人们在日常生活中如何使用和评价电动车辆。为实现这一目标，他们还组建了西门子自己的试验车队。2010年秋季，公司向员工借出20辆小型电动汽车，租车员工一直在试验这些车辆。2011年秋季以来，西门子还在林运营着一支拼车车队，以研究驾驶人员对电动车辆的接受度及其他问题。