西門(mén)子DQ 8:數(shù)字量輸出模塊,可控硅

S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)具有模塊化的結(jié)構(gòu)，可包含zui多 32 個(gè)模塊。 它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨(dú)立地組合使用。S7-1500 自動(dòng)化系統(tǒng)支持單層配置，其中的所有模塊均安裝在一個(gè)安裝導(dǎo)軌上（請(qǐng)參見(jiàn)手冊(cè)以了解前提條件）。

一個(gè)系統(tǒng)包含下列組件：

• 控制器：
  CPU 具有不同性能等級(jí)，并具有集成 PROFINET 接口或 PROFINET 和 PROFIBUS 接口，用于連接分布式 I/O 或用于編程設(shè)備、操作裝置、其它 SIMATIC 控制器或第三方設(shè)備間的通

提供有大量功能，支持用戶的 S7-1500 編程、調(diào)試和維護(hù)等工作。

西門(mén)子DQ 8:數(shù)字量輸出模塊,可控硅

• 性能 

• 指令處理速度更快, 取決于 CPU 型號(hào)、語(yǔ)言擴(kuò)展和新的數(shù)據(jù)類(lèi)型

• 代碼生成得到優(yōu)化，響應(yīng)時(shí)間顯著縮短

• 集成技術(shù)

• 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) PLCopen 運(yùn)動(dòng)控制塊，簡(jiǎn)便、快速地對(duì)運(yùn)動(dòng)序列進(jìn)行編程

• 運(yùn)動(dòng)控制功能支持速度控制軸、定位軸、相對(duì)同步操作（在沒(méi)有位置同步規(guī)范的條件下實(shí)現(xiàn)同步）以及外部編碼器、凸輪和探頭。

• CPU 技術(shù)中還集成了諸如同步操作（利用位置同步規(guī)范進(jìn)行同步）凸輪系統(tǒng)等擴(kuò)展的運(yùn)動(dòng)控制功能。

• 方便的診斷和調(diào)試工具提供了驅(qū)動(dòng)器調(diào)試支持

• 向組態(tài)系統(tǒng)和人機(jī)界面自動(dòng)發(fā)送報(bào)警消息：簡(jiǎn)化的故障排除步驟節(jié)省了調(diào)試時(shí)的時(shí)間與工作量。

• 等時(shí)同步模式

• 將分布式信號(hào)采集、信號(hào)傳輸和程序執(zhí)行與具有恒定總線循環(huán)時(shí)間的 PROFIBUS 和 PROFINET 的循環(huán)進(jìn)行同步耦合：
  采集輸入信號(hào)并進(jìn)行處理，按固定時(shí)間間隔（恒定總線循環(huán)時(shí)間）將輸出信號(hào)輸出。同時(shí)創(chuàng)建了前后*的部分過(guò)程圖像。

• 由于分布式 I/O 以恒定總線循環(huán)時(shí)間進(jìn)行同步信號(hào)處理，可實(shí)現(xiàn)精確可重現(xiàn)的確定過(guò)程響應(yīng)時(shí)間

• 在分布式自動(dòng)化解決方案中，SIMATIC S7-1500 還可執(zhí)行高速處理操作，并可取得*的精度和重現(xiàn)性。這意味著可在提供且恒定的質(zhì)量的同時(shí)提高產(chǎn)量。

• 提供了用于完成運(yùn)動(dòng)控制、測(cè)量值采集、高速控制等復(fù)雜任務(wù)的全面組件。

• 集成安全功能

• 通過(guò)密碼進(jìn)行知識(shí)保護(hù)，防止未經(jīng)*而讀取和修改程序塊（與 STEP 7 相結(jié)合）

• 通過(guò)復(fù)制保護(hù)
  來(lái)提高保護(hù)程度，防止未經(jīng)*而復(fù)制程序塊：通過(guò)復(fù)制保護(hù)，可將 SIMATIC 存儲(chǔ)卡上的程序塊與其序列號(hào)綁定，以便只有在將配置的存儲(chǔ)卡插到 CPU 中時(shí)，該程序塊才可運(yùn)行。

• 4 級(jí)*方式：
  可向用戶組分配不同訪問(wèn)權(quán)限。通過(guò)新的保護(hù)級(jí)別 4，還可以限制與 HMI 設(shè)備之間的通信。由于操作保護(hù)得到改進(jìn)，控制器可以檢測(cè)到組態(tài)數(shù)據(jù)的更改或未經(jīng)允許的傳輸。

• 設(shè)計(jì)與操作

• 帶集成顯示屏的 CPU：
  可方便地分析集中和分布式模塊的狀態(tài)，或不使用編程設(shè)備而設(shè)置或更改 IP 地址。系統(tǒng)診斷信息和用戶報(bào)警在顯示屏上以普通文本形式顯示，有助于快速有效地響應(yīng)產(chǎn)生的錯(cuò)誤消息。菜單和消息文本在顯示屏上可以多種語(yǔ)言顯示。

• 集成系統(tǒng)診斷

• 系統(tǒng)診斷信息在顯示屏上以純文本格式持續(xù)顯示，TIA Portal，HMI 設(shè)備和 web 服務(wù)器，包括驅(qū)動(dòng)器中的消息，在CPU停止運(yùn)行的狀態(tài)下均有可能。此功能是作為一個(gè)系統(tǒng)功能集成在 CPU 固件中，無(wú)需由用戶單獨(dú)組態(tài)。若配置了新硬件組件，則自動(dòng)更新診斷信息。

• 通過(guò)質(zhì)量信息，直接在用戶程序中進(jìn)行簡(jiǎn)單快速的診斷：
  通過(guò)激活模塊的質(zhì)量信息 (QI)，可直接在用戶程序中查詢和評(píng)估所提供過(guò)程值的有效性。此時(shí)，訪問(wèn)是通過(guò)過(guò)程映像并使用簡(jiǎn)單二進(jìn)制或加載命令進(jìn)行的。先決條件是可在 TIA Portal 中對(duì)模塊進(jìn)行診斷，并對(duì)質(zhì)量信息進(jìn)行組態(tài)。

• 支持 SIMATIC ProDiag S7-1500 – 用于輕松創(chuàng)建機(jī)器診斷與工廠診斷。它提升了可用性，并支持就地的故障分析和故障排除功能。

• 通過(guò) SIMATIC STEP 7 Professional V12 組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)

• SIMATIC S7-1500 控制器系列可在 Totally Integrated Automation Portal 平臺(tái)中使用 STEP 7 Professional V12 或更高版本來(lái)編程。SIMATIC STEP 7 Professional V12 是 SIMATIC S7-1500 的直觀組態(tài)系統(tǒng)。

• 兼容性

• 移植：
  與 SIMATIC STEP 7 Professional V13 集成的一個(gè)移植工具可幫助從 S7-300/S7-400 切換到 S7-1500 控制器，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序代碼。無(wú)法自動(dòng)轉(zhuǎn)換的程序代碼將會(huì)記錄下來(lái)，并可以手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整?？蛻糁С猪?yè)面的下載區(qū)域中還以獨(dú)立工具的形式提供了該移植工具。STEP 7 V11 項(xiàng)目可在兼容模式下繼續(xù)和 STEP 7 V12 組合使用 。S7-1200 程序也可以通過(guò)復(fù)制/粘貼手段轉(zhuǎn)移至 S7-1500

• SIMATIC 存儲(chǔ)卡(用來(lái)運(yùn)行 CPU)

• SIMATIC 存儲(chǔ)卡用作插入式裝載存儲(chǔ)器，或用于更新固件。STEP 7 項(xiàng)目（包括注釋和符號(hào)、附加文件或 csv 文件（用于配方和歸檔））也可存儲(chǔ)在 SIMATIC 存儲(chǔ)卡上?？赏ㄟ^(guò)用戶程序和 SIMATIC 存儲(chǔ)卡上的系統(tǒng)函數(shù)來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊，并存儲(chǔ)或讀取數(shù)據(jù)。

• Safety Integrated（S7-1500F 控制器的功能選項(xiàng)）

• “STEP 7 Safety Advanced"選件包；
  用于對(duì) S7-1500F 控制器的安全相關(guān)程序部分進(jìn)行編程。
  選件包中包括所有用來(lái)創(chuàng)建 F 程序的所有功能和塊。STEP 7 Safety Advanced V12 可在 SIMATIC STEP 7 Professional V12 SP1 下運(yùn)行。

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及早預(yù)警

盡管諸如能源系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)等高級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施讓我們的生活變得越來(lái)越舒適，但不論任何時(shí)候，只要它們發(fā)生故障，其后果會(huì)非常嚴(yán)重。為了防止運(yùn)行中斷，西門(mén)子正在與合作伙伴共同分析傳感器數(shù)據(jù)，以幫助盡早探明技術(shù)問(wèn)題。其目標(biāo)是打造*的穩(wěn)健系統(tǒng)。

在范圍內(nèi)，信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)大大增加了需要儲(chǔ)存起來(lái)的數(shù)據(jù)量。這些數(shù)據(jù)不僅包括Facebook等社交媒體平臺(tái)上生成的信息，如圖片、文字和視頻，而且也有企業(yè)員工保存在公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，以及由傳感器生成并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到數(shù)據(jù)庫(kù)中的機(jī)器數(shù)據(jù)。

西門(mén)子軟件平臺(tái)連接了各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而有助于防止燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)發(fā)生故障。

據(jù)Forrester公司IT市場(chǎng)研究人員開(kāi)展的調(diào)查，從2006年到2012年，數(shù)據(jù)量增加了10倍。2012年，數(shù)據(jù)量*增至2.5澤字節(jié)以上。這是一個(gè)難以想象的巨大數(shù)字，后面有21個(gè)零。如果將這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到CD光盤(pán)中，那么，所使用的全部光盤(pán)摞在一起，可以從地球到月亮往返5次以上。而數(shù)據(jù)量還在持續(xù)快速增長(zhǎng)。IDC市場(chǎng)研究人員執(zhí)行的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，到2020年，僅在西歐地區(qū)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量就有望增至5澤字節(jié)。一個(gè)艾字節(jié)等于10億千兆字節(jié)，相當(dāng)于裝滿200億個(gè)文件柜的紙質(zhì)文檔所包含的數(shù)據(jù)量。一個(gè)澤字節(jié)等于1000個(gè)艾字節(jié)。

數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)如此迅猛的原因之一是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益興起。特別是智能中的應(yīng)用程序生成了大量信息。每天有大約2.5澤字節(jié)數(shù)據(jù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上傳輸并保存到平臺(tái)上。

迄今為止，這些海量數(shù)據(jù)在很大程度上尚未得到有效的開(kāi)發(fā)利用。然而，歸功于能夠分析大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的“大數(shù)據(jù)"技術(shù)，這種狀況即將改觀。這項(xiàng)技術(shù)利用能夠在對(duì)人類(lèi)而言似乎是虛擬混沌的大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)出人意料的模式和新的相互關(guān)系的算法，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。根據(jù)這些信息，企業(yè)可以得出新的洞見(jiàn)，不僅能優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品、工廠和客戶關(guān)系，而且可以管理復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)優(yōu)化服務(wù)和維護(hù)。其目的是將關(guān)于機(jī)器和設(shè)備狀況的傳感器數(shù)據(jù)，與關(guān)于錯(cuò)誤消息和質(zhì)量保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的信息相結(jié)合。

得益于這樣的信息融合，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以盡早檢測(cè)出故障，以便在故障發(fā)生之前，更換缺陷組件，解決問(wèn)題。譬如，在燃?xì)獍l(fā)電廠，運(yùn)動(dòng)傳感器可以測(cè)定出關(guān)于輪機(jī)磨損情況的參數(shù)值，然后，傳感器會(huì)將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。后者將分析這些數(shù)據(jù)，并且如果發(fā)現(xiàn)，譬如超出了諸如燃燒室zui高允許溫度等臨界限值，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警。在位于慕尼黑的西門(mén)子*研究院（CT），Steffen Lamparter博士是業(yè)務(wù)分析與監(jiān)控部門(mén)的專(zhuān)家，他說(shuō)：“這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)有效。"

未來(lái)，研究人員很可能將這些數(shù)據(jù)與更多信息相結(jié)合并進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。這些信息涉及多種不同參數(shù)，包括發(fā)電量和電機(jī)電流變化。據(jù)保守估計(jì)，這樣做可以將技術(shù)人員獲取相關(guān)數(shù)據(jù)所需用時(shí)縮短至少25%。Lamparter指出：“因?yàn)槠骄?，技術(shù)人員的工作時(shí)間有80%是用在收集數(shù)據(jù)上，我們預(yù)計(jì)，每年僅輪機(jī)檢修一項(xiàng)就可節(jié)省超過(guò)100萬(wàn)歐元。"

已經(jīng)在對(duì)西門(mén)子推出的H-Class燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行這樣的實(shí)時(shí)分析。西門(mén)子調(diào)試工程師可以隨時(shí)隨地立即從新近交付的輪機(jī)調(diào)取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。每一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)都配備1500個(gè)傳感器，用于以秒為間隔精確測(cè)定諸如溫度、壓力、氣體成分和發(fā)電功率等等關(guān)鍵工作參數(shù)值。

不論是燃?xì)廨啓C(jī)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電輪機(jī)，還是其他系統(tǒng)，憑借西門(mén)子積累的豐富維修經(jīng)驗(yàn)，西門(mén)子可以通過(guò)在運(yùn)行數(shù)據(jù)和錯(cuò)誤消息中執(zhí)行智能搜索，得出更多洞見(jiàn)。然后，可以利用這些洞見(jiàn)來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化個(gè)別系統(tǒng)。西門(mén)子打算創(chuàng)建一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助專(zhuān)家系統(tǒng)，用于分析設(shè)施故障與設(shè)施組件之間的相互關(guān)系。Lamparter解釋道：“未來(lái)，設(shè)計(jì)人員在為新設(shè)施遴選組件時(shí)，將能夠獲取這些數(shù)據(jù)。通過(guò)這些信息，他們可以了解到組件的實(shí)際運(yùn)行情況。"這樣一來(lái)，所打造的設(shè)施從一開(kāi)始就更加穩(wěn)健。

從復(fù)雜數(shù)據(jù)中識(shí)別出模式。目前，歐洲開(kāi)展的一個(gè)名為“Optique"的研究項(xiàng)目也在開(kāi)發(fā)這樣的方法和技術(shù)。在這個(gè)項(xiàng)目中，10個(gè)合作伙伴——包括像西門(mén)子和挪威石油企業(yè)Statoil公司這樣的企業(yè)，以及歐洲各大高校的研究人員——正在開(kāi)發(fā)用于提高復(fù)雜數(shù)據(jù)庫(kù)搜索效率的基本技術(shù)。

該項(xiàng)目旨在將不同數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)庫(kù)彼此連接起來(lái)，并賦予其一定的智能性。其計(jì)劃是使用強(qiáng)大的算法，以就在不久前還被視為不可思議的速度和質(zhì)量水平，發(fā)現(xiàn)出人意料的模式和相互關(guān)系。

未來(lái)，在理想條件下，公司員工將能夠使用言簡(jiǎn)意賅的問(wèn)題，在由數(shù)百個(gè)相互連接起來(lái)的、結(jié)構(gòu)互不相同的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成的龐大數(shù)據(jù)池中搜索信息。搜索結(jié)果將有助于員工作出決定。而要想使其發(fā)生，我們還面臨重大的挑戰(zhàn)，這是因?yàn)樾畔⒌姆植继匦院腿狈y(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。

雖然Statoil公司的主要興趣點(diǎn)是在勘探新油田方面加強(qiáng)利用數(shù)據(jù)庫(kù)，而Optique項(xiàng)目的西門(mén)子應(yīng)用實(shí)例代表Mikhail Roshchin博士則希望優(yōu)化利用數(shù)據(jù)，以改善發(fā)電廠輪機(jī)的預(yù)防性維護(hù)。他的目標(biāo)是提高未來(lái)的電力網(wǎng)絡(luò)的抗故障性能。西門(mén)子已經(jīng)在向客戶提供預(yù)防性輪機(jī)維護(hù)服務(wù)。Roshchin在報(bào)告中指出，“西門(mén)子的能源服務(wù)、石油和天然氣以及電廠等業(yè)務(wù)部門(mén)正在通過(guò)部署專(zhuān)門(mén)的軟件平臺(tái)，達(dá)成這一點(diǎn)。"現(xiàn)在，西門(mén)子打算通過(guò)連接更多數(shù)據(jù)源，優(yōu)化其預(yù)防性維護(hù)服務(wù)。

Lamparter解釋道：“在這個(gè)項(xiàng)目中，我們的主要任務(wù)并非處理海量數(shù)據(jù)。輪機(jī)維護(hù)服務(wù)每天僅產(chǎn)生30千兆字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)池總?cè)萘繛?0兆兆字節(jié)。"將不同數(shù)據(jù)庫(kù)整合起來(lái)，并同時(shí)將之與一個(gè)不斷變化、膨脹的數(shù)據(jù)池連接起來(lái)，提出了一個(gè)遠(yuǎn)為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。Lamparter說(shuō)：“因此，我們不得不持續(xù)不斷地更新計(jì)算。這是一個(gè)艱巨的任務(wù)，特別是當(dāng)需要盡可能地實(shí)時(shí)獲得結(jié)果時(shí)。"

挑戰(zhàn)：必須將多種不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)整合、互連起來(lái)，而數(shù)據(jù)池則在不斷變化和膨脹。

智能評(píng)估工具。必須采用其他方法，將諸如文本格式的錯(cuò)誤消息等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，與諸如機(jī)器參數(shù)值等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，相結(jié)合。譬如，西門(mén)子文本識(shí)別分析技術(shù)和圖像分析技術(shù)可以將文本、語(yǔ)音、視頻和圖像等文件轉(zhuǎn)換為可以分析的數(shù)據(jù)，使之有史以來(lái)*次在決策過(guò)程中發(fā)揮作用。然而，在這方面，要解決的難題是從邏輯上將各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)源和格式相互起來(lái)，以便得出關(guān)于缺陷和故障原因的結(jié)論。

在解釋這個(gè)研究項(xiàng)目的另一個(gè)目標(biāo)時(shí)，Lamparter的同事Thomas Hubauer說(shuō)：“為了提高分析有效性，甚至為單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)配備了智能評(píng)估工具。"因此，譬如，關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的計(jì)算可能不再要求將所有數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)池。相反，僅需要與有關(guān)查詢相關(guān)的樣本空間。根據(jù)樣本空間，可以計(jì)算出平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差等等數(shù)據(jù)。

不過(guò)，目前專(zhuān)家依然需要其IT同事的幫助，才能從不同數(shù)據(jù)庫(kù)獲得信息。這是因?yàn)椋仨毷紫冗x中現(xiàn)有信息并將之加載到特殊數(shù)據(jù)空間中，才能進(jìn)行搜索。這要求專(zhuān)門(mén)知識(shí)，不精通IT技術(shù)的人難以勝任。然而，這種情況也將改變，因?yàn)椤爸挥袑?zhuān)家自己知道，什么才是真正對(duì)他們有益的。"Hubauer如是道。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)搜索必須變得像使用這樣的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎一樣簡(jiǎn)單。

Optique研究項(xiàng)目尚處于早期階段。這個(gè)項(xiàng)目已于2012年11月啟動(dòng)，將于2016年年底結(jié)束。西門(mén)子對(duì)這個(gè)項(xiàng)目寄予了很高的期望。西門(mén)子*研究院的Gerhard Kress說(shuō)：“我們預(yù)計(jì)，研究結(jié)果將可轉(zhuǎn)用于其他大數(shù)據(jù)應(yīng)用。"Kress負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)西門(mén)子開(kāi)展的大數(shù)據(jù)項(xiàng)目。

與西門(mén)子能源的同事一樣，西門(mén)子醫(yī)療的專(zhuān)家采用類(lèi)似方法開(kāi)發(fā)了用于計(jì)算諸如CT掃描儀X射線管等關(guān)鍵組件的缺陷概率的專(zhuān)家系統(tǒng)。Kress說(shuō)：“在決定系統(tǒng)可用性和圖像質(zhì)量方面，X射線管起到了至關(guān)重要的作用。TubeGuard能夠在早期可靠地預(yù)測(cè)故障。"

有鑒于此，計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備配備了傳感器，用于監(jiān)測(cè)諸如射線管電流、陽(yáng)極轉(zhuǎn)速和油溫等關(guān)鍵參數(shù)。監(jiān)測(cè)軟件可以持續(xù)不斷地將運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至西門(mén)子服務(wù)中心。Kress說(shuō)：“有了這些數(shù)據(jù)，我們同事可以使用復(fù)雜算法來(lái)計(jì)算出數(shù)日內(nèi)發(fā)生故障的可能性。"得益于此，檢修工作人員可以及時(shí)與放射檢查醫(yī)師預(yù)約更換缺陷組件，而不會(huì)打斷其工作。

Kress表示：“這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)非常有效。"未來(lái)，海量數(shù)據(jù)和不同數(shù)據(jù)庫(kù)的組合將為開(kāi)創(chuàng)面向諸如過(guò)程分析等程序的新業(yè)務(wù)模式創(chuàng)造條件。在談到這個(gè)系統(tǒng)的可能應(yīng)用時(shí)，Kress說(shuō)：“我們可以在大數(shù)據(jù)池中發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，識(shí)別出有助于改進(jìn)醫(yī)生辦公室工作流程和程序的相互關(guān)系。這進(jìn)而有助于穩(wěn)定醫(yī)療成本。"然而，在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)之前，還需要開(kāi)展大量研究工作。