西門子拖拽軟線電纜

托起制造業的未來

——西門子助力培養未來制造業人才

為了*注重理論的課堂與產業實際之間的差距，西門子從知識、工具、素養和經驗等方面制定人才培養計劃，對工程人才培養提供支持，為中國未來制造業的高堂廣廈打下堅實地基。

北京化工大學的老師張貝克和同事曾經寫過一本“另類”的教材。書中，鍋爐化身卡通人物“小鍋”，和小伙伴們一起將枯燥的過程控制技術講述得生動形象。這讓學生們輕松愉快地了解并喜歡上了這門學問。

然而，張貝克卻并不滿足。“這本書雖然超過600頁，但我們要做的還遠遠不夠。”他說，“在課堂與產業之間存在著一定的差距。這是無法僅憑教師單方面的努力來填平的，也需要企業界在課程開發、教材編寫、實踐教學、教師培訓、學生競賽等人才培養的各個環節發揮更大作用。”

自動化=修自行車？
除了任教之外，張貝克還是中國系統仿真學會教育工作委員會主任及全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽的秘書處主任。自2006年*屆起，他便與大賽結緣，成為令無數參賽學子心懷感恩的啟蒙老師。

2013年，張貝克去一所大學舉行挑戰賽的宣講會。當時，一名自動化專業的學生站起來說，自己一直對畢業后的去向感到迷茫。師哥師姐還曾半開玩笑地告訴他，畢業后只能去修自行車。直到聽完宣講，他才了解原來自動化是門有趣而神奇的學問。說完，他向講臺的方向深深鞠了一躬。

SIEMENS 備件倉庫渠道
西門子可編程控制器：S7-200CN、S7-200SMART、S7-300、S7-400、 S7-1200、S7-1500、ET200、LOGO邏輯控制模塊 
 西門子HMI人機界面：TD200、TD400C、TP177A/B、MP277、MP377、 TP700、TP900、TP1200、TP1500、SMART700/1000 
        門子變頻器：MM420、MM430、MM440、G110、G120、6SE70工程變頻器 6RA70直流調速器、3RW30/40/44軟啟動器
    西門子數控系統：802C、802S、808D、802D/SL、810D、840D 
      西門子伺服驅動：611A、611D、611U、S120、NCU、PCU、伺服電機、低壓電機 
  西門子工業以太網：通訊網卡、通訊電纜、通訊接頭、總線連接器 工控機、交換機、自動化軟件等系列產品
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西門子拖拽軟線電纜

讓數字化工廠“一目了然”

西門子全新網絡管理軟件令工業網絡監控更輕松。

目前，生產流程正日趨數字化。從化工廠到各生產設施，機器、傳動裝置、傳感器及其它組件都實現了聯網。將這些系統生成的數據與軟件結合在一起，企業就能以數字化的形式展現生產環境。在計算機模擬和優化的幫助下，生產可變得更可靠、靈活和高效。而這一切的基礎則是順暢運行的通訊網絡。

然而，在工廠里，不同生產層級使用不同的聯網標準。因此，持續掌握所有設備的狀態并盡早探測中斷情況就成為了主要挑戰。全新的第13版Sinema Server軟件可提供較前版更佳的工廠生產環境概覽，而且是*款能用單個解決方案監控機器情況與產出的軟件。它能自動探測整個網絡中的所有組件并在網絡瀏覽器中清晰顯示它們的狀態。這項功能的實現是由于Sinema Server既能利用常見的簡易網絡管理協議（SNMP）又能利用基于應用的Profinet和Simatic等協議從移動設備直接讀取診斷數據。

全系統監控
在自動化程度很高的現代化工廠，網絡中有數以千計的獨立組件。除了生產機器及其控制器之外，這些組件還包括監控裝置的傳感器及計算機和服務器。迄今為止，生產工廠監控主要分為兩部分：自動化層面的監控，即監控機器通過Profinet行業標準進行的通訊，和跨生產通訊層面的監控，即監控獨立系統間的通訊。

Sinema Server V13能將這兩種監控結合在一起。它的軟件可自動探測網絡中所有的Profinet和以太網設備。因此，維護人員僅通過單個用戶界面就可全面了解整個網絡的狀況。而針對每個設備，軟件都可檢測出其設備制造商、組件型號、現狀、精確位置及裝載軟件版本等信息。它還能從西門子Simatic控制器及聯網設備中讀取更多信息，從而實現故障探測等功能。

此外，數據還能傳輸給外部應用。這些數據可在之后用于了解在特定位置使用了哪些組件或所有設備類型是否均使用了相同版本的軟件等。該軟件*實現了系統化追蹤不同通訊層級狀態間是否存在特定關系的功能。譬如，企業將能夠清楚地了解網絡傳輸干擾是否及如何影響生產可用性。

更少警報
Sinema Server V13的一個特殊功能是能將常規變化考慮在內。這種常規變化通常發生于機器人在具有自己網絡ID的不同工具間切換等情況下。這時，組件的狀態會從“庫存”變成“在用”。Sinema Server可自動將這種狀態變化標記為“非緊急”，并且不向維護人員發送警報通知，令他們的工作更為輕松。

Sinema Server還能將收集到的數據存入*檔案中，這使其能在之后對數據進行分析，而這些分析通常由于時間緊張而無法在系統正常運行過程中進行。這些網絡狀態的數據也能成為對優化網絡提供建議的基礎。

：康奎

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工作:

以“小”制“大”：美國電力網絡中的微電網

相比傳統系統，智能微電網可以令分布式發電設施的運行更可靠高效。西門子正在參與一項紐約州的社區能源彈性基金項目，并為加州的一個印第安保留地優化發電。

西門子正與美國客戶攜手合作，讓發電設施靠近用電場所。這一舉措增加了電網中分布式能源所占比例。許多主要用電客戶，如軍事基地、大學、大型商業場所等，都希望投資建設現場發電設施。對這些客戶來說，擁有距離較近且能由供電方獨立控制的發電設施能夠帶來更高的供應彈性和能源安全性。而微電網設計和控制軟件可以輕松集成并優化現有的能源基礎設施、可再生能源發電及用電場所的功能，為未來電網擴張提供了具有延展性的基礎設施布局。

西門子致力于分布式能源和微電網的開發，并已在紐約州的微電網基金項目中獲得了17個獎項。紐約州州長科莫已撥出3000多萬美元的專款用于該州的社區能源供應彈性微電網項目。在項目*階段，西門子攜手合作伙伴咨詢公司Booz Allen Hamilton以及軟件公司Power Analytics對微電網的技術及商業可行性開發進行投資。對這些智能電力網絡進行評估將有助于相關方為社區提供更清潔、可靠和經濟的電能。

更靈活且易調控的微電網
美國擁有總長約1060萬公里的電力線，其中一些已有近百歲“高齡”。這些電力線路的總長是德國電力線路總長（約180萬公里）的5倍以上。因此，監控并確保大型電網的穩定性不僅非常耗時，而且成本高昂。這些成本zui終將由用戶承擔。相比傳統系統，獨立的微電網更為靈活且易于調控，因為它們不會受到附近電網波動的影響。

利用美國Xebec公司的變壓吸附系統將沼氣升級為純氫的設施。圖片由Blue Lake Rancheria提供。

紐約州能源研究和開發署（NYSERDA）負責管理該州的微電網項目。項目共分為三個階段：可行性研究階段、詳細設計階段和項目實施階段。*階段旨在評估微電網解決方案的技術可行性以及商業可行性。在此階段，項目小組將會提出、、發電方式與裝機容量，確定必要的電網基礎設施升級，列出供電方扮演的角色及微電網解決方案的成本。這一階段的研究將討論微電網中分布式可再生能源（如光伏和生物氣設施）的使用與優化管理，這也將有助于提升分布式能源在電網中所占比例。*階段的可行性研究預計將在2016年*季度完成。

適用于所有社區的智能微電網
2016年秋季，一套微電網將在美國的一塊印第安保留地內投入運營。這塊微電網位于加州的Blue Lake Rancheria，由西門子與同在加州的洪堡州立大學Schatz能源研究中心和電力公司Pacific Gas & Electric合作開發。該微電網很快將向保留地內的建筑物供電，覆蓋建筑包括酒店、賭場和占地0.4平方公里的紅十字會緊急避難所。

為了生產環保電力，該微電網將加入一套輸出為0.5 MW的光伏陣列、一套生物質設施、柴油發電機和工作容量為950 kWh的電池儲能系統。該光伏陣列是加州洪堡縣zui大的光伏陣列，每年將能夠減少約150噸的二氧化碳排放。

西門子主要負責指導保留地內微電網的電力和熱能供應系統的系統架構設計。西門子充分考慮了場地內不同的需求及特殊要求，包括地理位置和不同負載規模等。系統架構將支持可再生能源發電及對電力基礎設施組件的高級控制。

在Blue Lake Rancheria，西門子將提供zui為關鍵的微電網系統組件之一——控制軟件。西門子充分利用了它在電力設施控制中心軟件領域的專業知識，開發出、、的微電網控制解決方案以滿足微電網客戶的特定需求。該軟件負責系統的管理和控制，并可以實現預期益處。

無需全天候值守人員
西門子Spectrum Power Microgrid Management軟件解決方案的一大優勢是令微電網運行無需全天候值守人員。微電網內的所有基礎設施（包括發電和電網組件）都通過該軟件的SCADA平臺進行監控和控制。SCADA平臺是一套計算機系統，它能夠快速整合、儲存、通信并實時提供所有數據。簡而言之，該網絡控制系統能夠執行控制任務并優化微電網的能源管理。高級控制功能（如天氣和負載、、）可以完成對發電和用電情況的、、，實現以降低成本或減排為主的。、系統平衡。西門子*的微電網軟件提供了一個靈活、可擴展的平臺，以動態、節能的方式控制分布式發電和儲能系統。該軟件可使系統快速應對干擾并與當地電力公司進行通信，降低保留地的停電風險。

對電網來說，*的控制系統非常重要，因為風能和太陽能等可再生能源在電網中所占比重的不斷提升正在帶來更大的電網波動，并提高了用于確保可靠電力供應的成本。另外，“產銷合一者”越來越多。“產銷合一者”包括在使用電力的同時也向電網輸送電力的樓宇或電動車等。它們需要作為分散的單元被整合到電網內。盡管能源結構日趨復雜，西門子正在開發微電網，以確保能源得到高效的傳輸和分配。

建設濱海生產工廠，降低海上風能成本

西門子計劃通過在沿海區域生產風機葉片來降低海上風機成本。譬如，公司將在倫敦以北約300公里處，位于英格蘭東部沿海的赫爾地區建設全新的生產組裝工廠。

西門子將聯合英國聯合港口公司（ABP）投資3.71億歐元建設位于漢伯河北岸的港口生產基地。該基地所在地同時也是漢伯河流入北海的入海口。該工廠將于2016年冬季開始生產長達75米的單鑄轉子葉片。建成之后，工廠能創造大約800個工作崗位，而除這些崗位之外，在港口運營方面還將新增大約200個雇員。由于該工廠瀕臨北海并靠近Race Bank等大型海上風電場，它的建成將有望降低相關的風電物流成本，從而降低海上風電價格。

英國海上風電市場被視為歐洲zui有前景的市場之一。整個歐洲的大部分海上風機都安裝在英國，其次是丹麥和德國。

得益于其地理位置，英國非常適合并且也大力支持建設海上風電場。歐洲近三分之二的海上風電都產自北海。近年來，英國的風電裝機容量已經增至大約5吉瓦，而到2020年則有望達到10吉瓦。

在西門子房地資產管理集團的監督下，全新的物流中心和服務中心以及生產工廠正在亞歷山大碼頭開建，共占地54萬平米，相當于大約75個足球場的面積。

瀕臨北海的全新風機葉片生產組裝廠將創造1000個工作崗位

由于轉子葉片體積龐大，工廠地基必須進行加固，以承受重型機械的份量。為此，需要在地面打入網狀基樁。其中，30米的鋼樁用于強化全新的港口岸壁，而25米的混凝土樁用來加固地基。為了保證地面承載能力達到要求，公司在僅僅兩棟建筑物內就打入了大約5000根樁，使地面的承載能力翻倍。

除此之外，轉子葉片也必須滿足非常嚴苛的穩定性要求。因此，它的制造需要采用特殊技術，即西門子獲得的“整體葉片”制造工藝。工人在類似鑄模的長模具中交替填入玻璃纖維布和輕木，然后用液態環氧樹脂將所有東西粘在一起，硬化后就成了單鑄無縫轉子葉片。

西門子將從赫爾向Race Bank等風電場供貨。Race Bank風電場共有91臺由西門子生產的性能強化的6兆瓦風機，裝機容量達580兆瓦。英國聯合港口公司簽訂的租賃協議為期40年，這也凸顯了這個項目的*性。

西門子推出*無油蒸汽輪機

西門子推出*臺無油蒸汽輪機。這項新技術的核心是軸承利用磁力作用將重達數噸的轉子懸浮起來。對于必須采取特殊安全防范措施的行業來說，這是一個很有吸引力的選擇。

如今的輪機轉子使用潤滑油來避免軸承過熱。但由于工作溫度很高，必須借助油泵，使潤滑油在軸承系統內持續循環。為此，西門子推出*臺無油蒸汽輪機。這項新技術的核心是軸承利用磁力作用將重達數噸的轉子懸浮起來。無油蒸汽輪機不再需要數百升軸承潤滑油，而是僅需大約三升潤滑油，給控制蒸汽供給的閥門致動器使用。因此，對于必須采取特殊安全防范措施的行業，它是一個很有吸引力的選擇。譬如，必須遵守嚴格消防法規的石油和天然氣行業，以及位于保護區附近，必須滿足特殊環境保護標準的設施。坐落于柏林南部、德國與波蘭交界處的Vattenfall公司Jänschwalde燃煤電廠正在對采用磁懸浮軸承的10,000千瓦蒸汽輪機原型進行測試。

輪機所驅動的機器（如發電機或壓縮機）也使用磁懸浮軸承的話，更能凸顯無油蒸汽輪機的主要優點。這項新技術不要求配備潤滑油管理系統，因而不再需要油罐、油路、油泵、廢油處置系統，以及消防和環保方面的安全防范措施。無油蒸汽輪機的運行效率也更高，因為轉子與軸承之間沒有接觸，這意味著幾乎不產生摩擦力。取決于輪機設計，可以達到效率提升1%。

空冷技術

目前，通過可控電磁體來生成磁力的主動磁懸浮軸承已用于壓縮機和電機等設備。然而，直到現在，這項技術并未用于蒸汽輪機。原因之一是高溫構成主要障礙。流入輪機的蒸汽通常在500攝氏度以上。西門子工程師借助一個現已獲得的特殊冷卻系統，攻克了這一難題。通過使用緊湊型液壓系統，閥門致動器所需潤滑油量也有所減少。

在主動磁懸浮軸承中，轉子位置由傳感器記錄并通過高性能磁場調節系統控制。SIMOTICS系統可補償作用在轉子上的全部重量和力量。得益于這項技術，主動磁懸浮軸承也為在線監測轉子開啟了可能性。

西門子與地處Jänschwalde電廠以南的齊陶/格利茨應用技術大學合作，在西門子SST-600工業蒸汽機中實現了磁懸浮軸承系統。在齊陶/格利茨應用技術大學設立試驗站，以開發和優化磁懸浮軸承。Jänschwalde電廠運行原型機是其12臺給水泵驅動輪機中的一臺。其他輪機均為相同類型，但是配備常規潤滑油軸承。每臺輪機輸出功率約為1萬千瓦，運行速度zui高達5,700 轉/分。一般而言，轉子重量不超過10噸、輸出功率在45千瓦到4萬千瓦之間的西門子蒸汽輪機，均適于采用磁懸浮軸承技術。

西門子開發飛機牽引車，打造節油先鋒

采用西門子動力總成的新型飛機牽引車，能*節省飛機燃油并提供強勁動力。

迄今為止，飛機在跑道與航站樓之間滑行一直需依靠其自身發動機。然而，這非常不經濟，飛機滑行可能會消耗多達1公噸燃油——具體取決于飛機大小和滑行距離。使用可與飛機前輪相連接，并將飛機拖至跑道的柴電牽引車，則能大大提高能效。這樣一來，飛機在抵達跑道之前，無需啟動其發動機。

經過全面測試之后，漢莎航空目前已在法蘭克福機場中使用這種名為TaxiBot的飛機牽引車。據漢莎航空，得益于使用TaxiBot飛機牽引車，僅在法蘭克福機場，漢莎航空就每年就能節省約11,000公噸燃油。TaxiBot是由西門子與法國TLD集團、以色列航空工業公司和漢莎工程公司等聯合開展的合作項目。

TaxiBot不僅能降低油耗和排放，而且可以減輕飛機發動機的壓力，從而延長其維護周期。此外，牽引車產生的噪音比噴氣發動機小。目前，TaxiBot已用于牽引窄體客機（單通道客機），如空客A320和波音737。牽引車產生的噪音，僅為飛機滑行時產生的噪音的一半。算上其自身能耗，窄體型號TaxiBot每次執行起飛牽引，可以zui多節省150公斤燃油。按計劃，很快將開始在法國沙托魯（Chateauroux）機場，對寬體型號TaxiBot進行測試，包括用于牽引空客A380和波音747-400。一輛寬體型號TaxiBot在牽引重達600公噸的寬體噴氣式飛機時，zui多可以節省1公噸燃油。

目前，TaxiBot已用于牽引窄體客機（單通道客機），如空客A320和波音737。

算上其自身能耗，窄體型號TaxiBot每次執行起飛牽引，可以zui多節省150公斤燃油。

TaxiBot的4對車輪（窄體型號）或6對車輪（寬體型號）由電機驅動。

寬體型號的每一個車輪都配備有驅動電機。

西門子柴電混合驅動裝置提供動力

TaxiBot真是力大無窮——窄體型號的驅動輸出功率達500千瓦左右（約合800馬力），而寬體型號的輸出功率更是高達1,000千瓦（超過1,350馬力）。TaxiBot的4對車輪（窄體機型）或6對車輪（寬體機型）由電機驅動。寬體型號的每一個車輪都配有驅動電機。

西門子為TaxiBot牽引車提供動力總成，包括發電機、電機、變頻器、電子元件和軟件等。盡管其中許多組件都基于適用于公交車ELFA混合驅動系統，但它們均已針對TaxiBot的特定需求，經過專門開發或改良，包括提供更高扭矩和更短響應時間等。出于安全考慮，該系統采用雙電機冗余設計，這意味著有兩臺柴油發電機驅動兩臺發電機來進行發電。變頻器將電能轉換為電機可利用的形式。取決于其型號，牽引車可能配備6個或16個變流器。寬體型號TaxiBot系統甚至可以在發生故障時，拆分為三個部分進行工作。這確保三分之二的驅動系統仍可正常工作。當發生諸如短路等故障時，西門子開發的電子裝置將自動切斷三分之一的驅動系統。

為每對車輪配備電機的車輪模塊，也是一項全新研發成果。另外，西門子工程師利用了永磁電機，與常規電機相比，其運行效率更高，優化了寬體型號TaxiBot的技術。不僅如此，電機被*集成到車輪模塊中。另一個新特性是TaxiBot可以單獨控制其每個車輪的電機。這個優點在TaxiBot牽引車原地轉彎或緩慢行駛時顯現了出來，因為在飛機的巨大負荷下，轉動車輪需要很大的力量。為做到這一點，寬體型號TaxiBot可以分別向一組車輪中的兩個車輪施加不同強度的力，或者在相反的方向上驅動這兩個車輪。

在TaxiBot開發過程中需要考慮一個重要因素，即按照法律要求，飛行員應保持對飛機的*控制權。譬如，牽引車將不能自行制動重達數百噸的飛機。當飛行員通過飛機的主起落架將飛機制動時，TaxiBot可在130毫秒之內做出響應，隨即制動，前輪將不會受到任何應力。牽引車與飛機前輪相連，飛行員做出的轉向以及制動操作，通過特殊交互界面，將指令傳達給牽引車車輪。。西門子也同時開發了用于控制車輪的軟件。