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西门子SM331模组
产品时间:2020-11-23
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西门子生产的设备和产品应该尽量减少对环境的影响。在过去的18年间,一项内部标准规定了研发人员必须遵守的准则。结果证明,凡是对环境有益的措施也为公司增加了利润。

40年来,环保在西门子扮演着极为重要的角色。Wolfgang Bloch博士说:“从1971年起,西门子就已经成立了中央环境保护办公室”,他现在是该办公室的负责人。这个办公室的目标就是使产品尽可能和环境兼容。但要保证工厂的资源消耗降低,产品不含任何有害物质,实现回收利用,又需要怎么做呢?

SN 36350为此提供了答案。SN 36350是西门子管理环境兼容产品和设备的内部标准。西门子所有开发人员被要求强制执行这一标准。1993年在德国掀起了一场广泛的讨论,主题是生产商和供应商回收旧电子器件的要求,在此背景下出台了该标准的*版。起初,这一标准的制定主要是针对有害物质以及被禁用的物质。但是,人们很快就明白,确保实现回收利用的关键在于简单的设计。产品含有的单独材料和零部件越少,就越容易实现对其材料的回收利用。

Bloch说:“近年来,资源和能源效率已经变得日益重要。”该标准甚至还是IEC62430(适用于电气和电子产品的环境型设计)的基础,后者于2009年由国际电工技术委员会发布。根据Bloch的说法,这项标准是非强制性的,但却体现了世界范围内的技术发展。2009年之前,没有任何其他与之相当的标准,但是现在已经有无数公司将其投入应用。Bloch说:“西门子是环境兼容产品设计方面的先驱。”

SN 36350中写明了处理有害物质和环境兼容包装的原则,以及《环境产品声明》。其他重要内容包括环境兼容的产品设计的20项指标清单,和工厂相关的12个规则——这些都考虑了产品的整个生命周期。根据这一标准,开发人员要保证产生尽可能少的废物,充分利用可回收利用或可再生的原材料。此外,产品应当容易修理,寿命更长,拆卸简便。

生产工厂的建筑也要使用环境兼容的材料。这些材料必须保证产生的噪声最小,排放的废气和产生的废物最少,并适于翻新。西门子医疗的环境官员Johann Russinger说:“开发人员必须深刻领会这些原则,最大限度地应用它们。”还要考虑到产品的研发时间表、预算、质量要求和功能,这就是为什么西门子医疗根据医疗器械的特定要求来调整SN 36350标准,从而将之融入他们的研发过程。

这种系统化的方法带来一些非凡的成就,比如Somatom Definition Flash计算机断层(CT)扫描仪。从2009年起,它就是市场上 一种有两个X射线源和两个探头的扫描仪。得益于此,在这台扫描仪上接受检查时,患者承受的痛楚特别小。比如,心脏检查只需要不到一秒钟的时间。这样,对小孩和婴幼儿的检查就容易多了,因为在检查过程中不再需要对他们进行全身麻醉。Russinger说:“以前的型号Somatom Definition荣获过西门子环境奖。但还能够对它进行改良,这让我们都感到惊讶。”

在规划阶段就要有明确的环境目标。对Somatom Definition Flash而言,这些目标包括辐射剂量、能耗以及有害物质。例如,新型号比旧型号使用的铅要少得多。扫描仪的研发团队实现了上述三个目标。比如,使用很多手段使心脏检查的辐射剂量减少了70%。一方面,加快了对身体扫描的速度。可以用不同的光谱工作的两个X射线源,大大改善了图像的质量,而不会增加辐射剂量。扫描仪是由心电图(ECG)带动的,这意味着在不到一秒钟的时间里心脏几乎还没有动的时候,扫描仪就记录下了它的图像。辐射剂量还受智能调节。甲状腺和女性胸部等敏感区不会被直接辐射,分析软件经完善后进一步减少了辐射剂量。

辐射剂量减少的同时,能耗也随之下降。与旧型号相比,根据检查类型的不同,新的扫描仪可以使能耗降低45%至85%。开发人员不能完全废弃铅屏蔽,因为要使患者免受不必要的X射线辐射,就需要这种重金属。但是,他们却使用青铜成功地减少了X射线防护屏中的铅,将铅含量从5.26公斤降低到1.45公斤。

回收利用也很关键。“97%的物质可以再次利用,”Russinger说。为了容易区分,要对各种材料进行记录,并准确地标记出塑料部分。在新设备中,多达60%的材料是重复利用的。Russinger承认这种环境因素现在还不是影响客户决策的决定性因素,毕竟要想对症下药,最重要的就要获得精确的诊断。他说:“但是,现在这些因素变得更重要了。如果两种设备在其他各方面都旗鼓相当,那么,能耗就会影响决策。”在运输成本和空间需求方面,较低的资源消耗也是一种优势。

减排90%。精心计划的环保措施还可以带来经济效益。比如,位于奥地利林茨的西门子奥钢联钢铁科技有限公司开发的新的废气处理技术,与西门子工业解决方案集团的Alexander Fleischanderl博士带领voestalpine Stahl团队合作,他们成功地将一座烧结装置的有害物排放量降低了90%以上,同时还实现了节能。这项成就荣获了2011年西门子环境奖。

烧结装置是炼钢厂的重要组成部分。在这里,磨得很细的铁矿经燃烧后被熔炼成较大的块状,专家称之为烧结,然后再投入到高炉中。烧结装置的废气包含了大量污染物:二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、重金属和有机化合物。为减少这些排放物,研发人员于2005年结合了两项开创性的技术。

首先,他们利用废气再循环减少了高达40%的废气。废气中温度最高的部分返回烧结装置中。一氧化碳和废气中的其他污染物,如二氧芑,在第二次流经烧结装置的过程中被燃烧,一些二氧化硫和颗粒物粒则凝结在烧结层中。废气再循环还有助于节能,因为废气温度已经很高了,不需要像一般情况下那样对气体进行预加热。还减少了需要处理的废气。随后在特殊的反应器里对剩余废气进行处理,使其不含任何残留的污染物。

开发人员选择了“干式工艺”,这不同于传统的废气净化过程,因为它不需要用水。这种办法不仅降低了能耗,还更有效地净化了废气,因为它将多个步骤结合起来了,包括过滤、吸附以及颗粒物再循环。西门子奥钢联的产品生命周期经理Robert Neuhold说:“和湿式工艺相比,排放量降低了10倍。”

环保措施可以为客户带来回报。用Eco-Care矩阵来做一个分析。这个矩阵可以综合考虑经济和环境的双重因素,是一个能够测量产品对环保影响的新工具。分析表明,和使用传统的废气处理技术相比,一个年产280万公吨烧结的装置现在每年的能源成本可以降低500万欧元。

Bloch和他的同事们正在不断地完善SN36350标准。他说:“我们目前正在将标准中的准则和项目管理过程结合起来。”此外,将来西门子研发人员还可以接受网上培训——从而保证环境保护像成本效率和质量管理一样融入他们的思维模式。

S7-300 CPU组态工业库
在集成S7-300 CPU的PCS 7系统项目中,S7-300 CPU及其对应的操作员面板是一相对独立的单项目,该项目可以在PCS 7项目中创建生成,也可以来自成套设备提供商。同时,相关的功能块还需要在OS上产生图标和操作面板,实现类似于APL功能块一样的操作。为此,集成的S7-300 CPU的程序需要基于IL S7库来组态。具体组态过程如下:

2.1 创建多项目框架
由于PCS 7的创建项目向导中没有集成S7-300 CPU的选项,所以需要按照手动的方式床架如下图所示框架的多项目。其中的“300_IL_St”单项目就是包含了S7-300 CPU站和操作员面板组态项目。
示例项目采用CPU 317-2DP和MP370,只见通过IE完成通讯连接。具体S7-300 CPU站点的组态与常规项目组态*。


图2-1 基本项目框架

在PCS 7软件环境中组态S7-300 CPU,还需要为其创建工厂层级,一方面可以和多项目中的其他项目结构保持*,另一方面也可以实现跨单项目的OS分配等功能。更多关于多项目的功能使用可以参考:

《如何通过多用户创建多项目》
下载中心文档编号: A0628  39708826

2.2 用户程序组态
针对S7-300 CPU进行编程,所使用的功能块必须要从“Industry Lib S7 V80”库中拖拽。在库中提供了通讯、控制、监控等常用功能,还包含了与操作员面板的接口功能块(“PANEL”)。
需要注意的是,由于PCS 7软件中不能提供基于S7-300 CPU的模块驱动,所以该库中无APL库类似的“Channel”功能块。


图2-2 Industry Lib PCS 7 V80

2.2.1 电机控制
在层级文件夹下创建CFC,双击打开,从“Industry Lib S7 V80”库中分别拖拽“S7Mot”(来自DRIVES)和“S7PMot”(来自PANEL),并按照如下图所示连接:


图2-3 S7PMot与S7Mot连接

CFC中功能块之间的连线过程较为简单,只需要将S7PMot的输出管脚“QOP_ACTIVE”、“QOP_RESET”“QOP_AUT_ON”、“QOP_MAN_ON”和“MSG_FILTER”分别连接到S7Mot块的同名输入管脚即可。
需要注意的是,为了实现在操作员面板上的指针连接,在S7程序Blocks文件夹中要新建一个自定义共享DB块,其中创建数据类型为INT的参数“Motor”,用于连接S7PMot接口功能块。对于需要操作员面板上显示的对象,据需要在该共享DB块中定义一个INT类型的变量。将“S7PMot”功能块的输出“IDBNR”连接到共享DB的“Motor”即可。


图2-4 创建共享DB

2.2.2 阀门控制
与电机控制一样,分别从库中拖放“S7Vlv”和“S7PVlv”两个功能块到CFC中,完成连线即可:


图2-5 S7Vlv和S7PVlv之间的连接

阀门的其他过程输入输出与常规编程*,只是不再使用驱动功能块而已。

2.2.2 PID控制
“IL for S7”库中还提供了PID控制功能块“S7PIDCon”,同时也提供了在操作员面板上使用的“S7PPID”接口功能块。具体连接更为简单:


图2-6 S7PIDCon和S7PPID之间的连接

“S7PPID”功能块要获取PID功能块的状态,只需要将“BlockCon”管脚与PID的任何一输出相连接即可,这一点与其他类型的功能块连接略有不同。

2.3 操作员面板组态
“IL for S7”成功安装完成之后,会在WinCCFlexible中集成一个“IL_S7_Flex_80”库文件(Program files SIEMENSSTEP7S7LIBS),其中包含了针对各类对象的块图标和面板,当在画面中添加面板和块图标时会自动创建变量、连接、文本列表等,用户只需要根据项目情况做适当调整即可。

 

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