湖南嘉普云自動化設備有限公司

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長沙嘉普云全制動化設備有限公司是一家專業(yè)從事數控模塊銷售及服務的企業(yè),為客戶提供全線的工業(yè)自動化控制與監(jiān)控產品,。長沙嘉普云全制動化設備有限公司秉承開放的思維理念,，專業(yè)的技術素質,，致力于引進工業(yè)自動化設備及儀器儀表,、為廣大客戶提供專業(yè)的自動化產品銷售和成套的系統(tǒng)解決方案。我們是專業(yè)的自動化產品和過程儀表服務商,。   

主營產品：可編程序控制器:S7-300,，S7-400，S7-1200,，S7-200,，S7-200CN，S7-288,，S7-1500,ET200,,，S5全系列可編程序控制器；人機界面6AV,，網絡通訊6GK,，開關電源6EP，變頻器6SL,，伺服數控,，低壓電氣，軟啟動,，電機等系列.

西門子810D數控伺服操作面板

西門子810D控制面板例如：可以方便的使用 DIN編程技術和 ISO 代碼進行編程,，的產品可靠性，數字控制器,，可編程控制器,，人機操作界面,，輸入/輸出單元一體化設計的系統(tǒng)結構，由各種循環(huán)和輪廓編程提供的擴展編程幫助技術,，通過DRIVE-CLiQ 接口實現的數字式驅動技術提供了統(tǒng)一的數字式接口標準,，各種驅動功能按照模塊化設計，可以根據性能要求和智能化要求靈活安排

西門子數控系統(tǒng)是西門子集團旗下自動化與驅動集團的產品,，西門子數控系統(tǒng)SINUMERIK發(fā)展了很多代,。目前在廣泛使用的主要有802、810,、840等幾種類型,。

用一個簡要的圖表對西門子各系統(tǒng)的定位作描述如下：

西門子各系統(tǒng)的性價比較

1) 802D

（請參閱：802D 簡明調試指南）

具有免維護性能的SINUMERIK802D，其核心部件 - PCU （面板控制單元）將CNC,、PLC,、人機界面和通訊等功能集成于一體?？煽啃愿?、易于安裝。

SINUMERIK 802D

SINUMERIK 802D

SINUMERIK802D可控制4個進給軸和一個數字或模擬主軸,。通過生產現場總線PROFIBUS將驅動器,、輸入輸出模塊連接起來。

模塊化的驅動裝置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服電機,，為機床提供了全數字化的動力,。

通過視窗化的調試工具軟件，可以便捷地設置驅動參數,，并對驅動器的控制參數進行動態(tài)優(yōu)化,。

SINUMERIK802D集成了內置PLC系統(tǒng)，對機床進行邏輯控制,。采用標準的PLC的編程語言Micro/WIN進行控制邏輯設計,。并且隨機提供標準的PLC子程序庫和實例程序，簡化了制造廠設計過程,，縮短了設計周期,。

2) 810D

（請參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡明調試手冊 - 2006版本）

在數字化控制的領域中，SINUMERIK 810D次將CNC和驅動控制集成在一塊板子上,。

快速的循環(huán)處理能力,，使其在模塊加工中獨顯威力。

SINUMERIK 810D NC軟件選件的一系列突出優(yōu)勢可以幫助您在競爭中脫穎而出,。例如提前預測功能,，可以在集成控制系統(tǒng)上實現快速控制。

另一個例子是坐標變換功能,。固定點停止可以用來卡緊工件或定義簡單參考點,。模擬量控制控制模擬信號輸出;

刀具管理也是另一種功能強大的管理軟件選件,。

樣條插補功能(A，B,，C樣條)用來產生平滑過渡,；壓縮功能用來壓縮NC記錄；多項式插補功能可以提高810D/810DE運行速度,。

溫度補償功能保證您的數控系統(tǒng)在這種高技術,、高速度運行狀態(tài)下保持正常溫度。此外,，系統(tǒng)還為您提供鉆,、銑、車等加工循環(huán),。 SINUMERIK 840D

3) 840D

SINUMERIK 840D數字NC系統(tǒng)用于各種復雜加工,它在復雜的系統(tǒng)平臺上,，通過系統(tǒng)設定而適于各種控制技術。840D與SINUMERIK_611數字驅動系統(tǒng)和SIMATIC7可編程控制器一起,，構成全數字控制系統(tǒng),，它適于各種復雜加工任務的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動態(tài)品質和控制精度,。

西門子810D控制面板產品功能

控制類型

采用32位微處理器,、實現CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內部集成式PLC控制,。,。

機床配置

可實現鉆,、車,、銑、磨,、切害,、沖、激光加工和搬運設備的控制,，備有全數字化的SIMDRIVE611數字驅動模塊：多可以控制31個進給軸和主軸．進給和快速進給的速度范圍為100-9999mm/min,。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補,、控制值互聯和曲線表插補,，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件,。此外還具備進給軸和主鈾同步操作的功能,。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自動)、JOG(手動),、示教（TEACH IN） 手動輸入運行（MDA） ,，自動方式：程序的自動運行,，加工程序中斷后，從斷點恢復運行,；可進行進給保持及主軸停止,，跳段功能，單段功能,，空運轉,。

輪廓和補償

840D可根據用戶程序進行輪廓的沖突檢測、刀具半徑補償的進入和退出策略及交點計算,、刀具長度補償,、螺距誤差補償棚測量系統(tǒng)誤差補償、反向間隙補償,、過象限誤差補償等,。

NC編程

840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標準(德國工業(yè)標準)，具有高級語言編程特色的程序編輯器,，可進行公制,、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時進行,，系統(tǒng)具備1．5兆字節(jié)的用戶內存,，用于零件程序、刀具偏置,、補償的存儲,。

PLC編程

840D的集成式PLC*以標準sIMAncs7模塊為基礎，PLC程序和數據內存可擴展到288KB,，u/o模塊可擴展副2048個輸入/輸出點,、PLC程序能以*的采樣速率數據輸入，向數控機床發(fā)送運動停止/起動等指令,。

銷售西門子810D數控伺服操作面板

操作部分硬件

840D系統(tǒng)提供了標準的PC軟件,、硬盤、奔騰處理器,，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面,。此外，2個通用接過RS232可使主機與外設進行通信,，用戶還可通過磁盤驅動器接口和打印機并聯接口完成程序存儲,、讀入及打印工作。

顯示部分

840D提供了多言種的顯示功能,，用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語自轉換為一種語言,，系統(tǒng)提供的話言有中文、英語、德語,、西班牙語,、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊,、電動機軸位置,、操作狀態(tài)等信息。

2.1 西門子數控系統(tǒng)的基本構成

請參閱：SIEMENS數控系統(tǒng)操作部件

SIEMENS用于數控系統(tǒng)的HMI軟件

西門子數控系統(tǒng)有很多種型號,，首先我們來觀察一下802D所構成的實物圖,，SINUMERIK 802D是個集成的單元，它是由NC以及PLC和人機界面（HMI）組成,，通過PROFIBUS總線連接驅動裝置以及輸入輸出模板,，完控制功能。

而在西門子的數控產品中較有特點,，較有代表性的系統(tǒng)應該是840D系統(tǒng),。因此，我們可以通過了解西門子840D系統(tǒng),，來了解西門子數控系統(tǒng)的結構,。首先通過以下的實物圖觀察840D系統(tǒng)。

2.2西門子810D系統(tǒng)的結構組成 （請參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡明調試手冊 - 2006版本）

SINUMERIK840D是由數控及驅動單元（CCU或NCU）,，MMC,PLC模塊三部分組成,，由于在集成系統(tǒng)時，總是將SIMODRIVE611D驅動和數控單元(CCU或NCU)并排放在一起,，并用設備總線互相連接,，因此在說明時將二者劃歸一處。

1. 人機界面

人機交換界面負責NC數據的輸入和顯示,它由MMC和OP組成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Opeon panel)單元,，MMC,MCP(Mach Panel)三部分,。MMC實際上就是一臺計算機，有自己獨立的CPU,還可以帶硬盤,，帶軟驅,；OP單元正是這臺計算機的顯示器,，而西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機中,。

（1）MMC(Mn)

較常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰,，可以帶硬盤,，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子的操作面板OP10,、OP10S,、OP10C、OP12、OP15等而開發(fā)的MMC模塊,，目前有三種PCU模塊——PCU20,、PCU50、PCU70, PCU20對應于MMC100.2,，不帶硬盤,，但可以帶軟驅；PCU50,、PCU70對應于MMC103,可以帶硬盤,，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI,。

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級HMI,。一般標準供貨時，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級HMI,。

（2）OP(Operation pannel)

OP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤,。根據用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元,，如： OP030,OP031,OP032,OP032S等,，其中OP031較為常用。

（3）,、MCP(Machine cool pannel)

MCP是專門為數控機床而配置的,，它也是OPI上的一個節(jié)點，根據應用場合不同,，其布局也不同,，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種,。對810D和840D,，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關設定,。

對于SINUMERIK840D應用了MPI（Multiple Point Ice）總線技術,，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構成的網絡中的一個節(jié)點,。為提高人機交互的效率,，又有OPI（Op

2. it)數控單元

SINUMERIK840D的數控單元被稱為NCU（）單元（在810D中稱為CCU（coit））：中央控制單元,負責NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.

根據選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12軸),，NCU573.2(31軸)等若干種,，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片,，包括相應的數控軟件和PLC控制軟件,，并且?guī)в蠱PI或Profibus接口,，RS232接口，手輪及測量接口,，PCMCIA卡插槽等,，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅動模塊均排列在其右側,。

數字驅動

（請參閱：Simodrive 611 Universal 產品介紹）

數字伺服：運動控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅動和1FT6(1FK6)電機組成,。

SINUMERIK840D配置的驅動一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分：電源模塊+驅動模塊（功率模塊）。

電源模塊：主要為NC和給驅動裝置提供控制和動力電源,，產生母線電壓,，同時監(jiān)測電源和模塊狀態(tài)。根據容量不同,，凡小于15KW均不帶饋入裝置,，極為U/E電源模塊；凡大于15KW均需帶饋入裝置,，記為I/RF電源模塊,，通過模塊上的訂貨號或標記可識別。

611D數字驅動:是新一代數字控制總線驅動的交流驅動,，它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種,，相應的進給伺服電機可采用1FT6或者1FK6系列，編碼器信號為1Vpp正弦波,，可實現全閉環(huán)控制,。主軸伺服電機為1PH7系列。

4. PLC模塊

SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊,，在同一條導軌上從左到右依次為電源模塊（Power Supply）,，CPU模塊，接口模塊（Interface Module）及信號模塊（Signal Module）,。PLC模塊的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的,。

電源模塊（PS）是為PLC和NC提供電源的+24V和+5V。

接口模塊（IM）是用于級之間互連的,。

信號模塊（SM）使用與機床PLC輸入/輸出的模塊,，有輸入型和輸出型兩種。

元件

西門子810D控制面板系統(tǒng)集成和連接以下元件：大可以連接2個電子手輪,，小型手持單元,，通過I/O 模塊PP 72/48 或通過 MCPA模塊控制的機床操作面板，MCPA 模塊被插入安裝在PCU 210的后背板,。MCPA 模塊可以連接機床控制面板,，同時具有用于模擬主軸的模擬接口。大可以連接3個I/O模塊PP 72/48,。

發(fā)展歷史編輯

在1960-1964，西門子的工業(yè)數控系統(tǒng)在市場上出現。這一代的西門子數控系統(tǒng)以繼電器控制為基礎,，主要以模擬量控制和編碼器為基礎,。在1964年，西門子為其數控系統(tǒng)注冊品牌 SINUMERIK.

在1965-1972,，西門子以上一代的數控系統(tǒng)為基礎,，推出用于車床，銑床,，和磨床的基于晶體管技術的硬件,。

SINUMERIK 550系統(tǒng)

SINUMERIK 550系統(tǒng)

在1973-1981，西門子推出在SINUMERIK 550系統(tǒng),。這一代系統(tǒng)開始應用微型計算機和微處理器,。在此系統(tǒng)中，PLC（可編程邏輯控制器）集成到控制器,。

SINUMERIK 3系統(tǒng)

SINUMERIK 3系統(tǒng)

在1982-1983,，西門子推出SINUMERIK 3系統(tǒng)

SINUMERIK 840C系統(tǒng)

SINUMERIK 840C系統(tǒng)

在1984-1994，西門子推出SINUMERIK 840C系統(tǒng),。西門子從此時起開始開放NC數控自定義功能,，公布PC和HMI開放式軟件包。此時的西門子敏銳地掌握了數控機床業(yè)界的顯著趨勢：開放性,?；谙到y(tǒng)的開放性，西門子顯著地擴大了其OEM機床制造商定制他們的設備的可能性,。

SINUMERIK 840D系統(tǒng)

在1996 - 2000西門子推出SINUMERIK 840D系統(tǒng),、SINUMERIK 810D系統(tǒng)、SINUMERIK 802D系統(tǒng),。人與機器相關的安全集成功能已經集成到軟件之中,。面向圖形界面編程的ShopMill和ShopTurn能夠幫助操作工以少的培訓快速上手，易于操作和編程,。

故障及維修：

西門子810D報故障維修,西門子810D數控系統(tǒng)開不了機維修,，西門子810D數控系統(tǒng)按鍵失靈維修，西門子810D數控系統(tǒng)報故障代碼維修,，西門子810D數控系統(tǒng)機床不工作維修,，西門子810D數控系統(tǒng)NCU壞維修，西門子810D數控系統(tǒng)伺服電機壞維修,，西門子810D數控系統(tǒng)驅動器壞維修,，西門子810D數控系統(tǒng)電源模塊壞維修，西門子810D數控系統(tǒng)伺服控制器壞維修

西門子810D數控系統(tǒng)開不了機維修,西門子810D數控系統(tǒng)開不了機維修,，西門子810D數控系統(tǒng)按鍵失靈維修,，西門子810D數控系統(tǒng)報故障代碼維修,，西門子810D數控系統(tǒng)機床不工作維修，西門子810D數控系統(tǒng)NCU壞維修,，西門子810D數控系統(tǒng)伺服電機壞維修,，西門子810D數控系統(tǒng)驅動器壞維修，西門子810D數控系統(tǒng)電源模塊壞維修,，西門子810D數控系統(tǒng)伺服控制器壞維修

西門子810D數控系統(tǒng)開不了機維修西門子數控加工中心810D上電后,，操作界面上顯示，指示燈一直閃爍,，系統(tǒng)起動不了,。1.1故障分析：對于這種*代碼的故障，需要從原理上來把握,。SIMUMERIK 810D的數據分為三種：NCK數據,、MMC數據和PLC數據。其中NCK主要完成傳統(tǒng)NC控制功能,，如加工程序塊的預處理,、插補運算、連接伺服驅動單元,、實現位置控制等功能,；MMC主要完成人機通訊功能，如控制整個系統(tǒng)的操作,、顯示及外部數據交換,、加工程序的輸入輸出、系統(tǒng)自診斷,，模擬加工等功能,；PLC主要完成由用戶來編制的控制程序，如機床的操作顯示,、運行控制,、監(jiān)控機床故障等功能。機床的起動順序是PLC←→NCK←→MMC,。1.2故障原因：a.NCK通信線路故障,；b.PLC與MMC之間通信故障；c.NCK機床數據丟失,；d.PLC數據有故障存在,。1.3故障排除的方法與步驟：a.仔細檢查起動中所有的指示燈及報警信號，發(fā)現機床背面NCU上報警燈（紅燈）亮,，同時PLC輸出模塊上故障燈（紅燈）也亮,；b.檢查NCK通信線路以及周邊線路均正常；西門子810D數控系統(tǒng)開不了機維修c.經以上檢查后分析判斷可能是NCK機床數據丟失了,。據此進行系統(tǒng)總清,，其中包括NC總清與PLC總清,。*行NC總清，再進行PLC總清,；NC總清：（1）系統(tǒng)上電重啟后,，將S3開關從“0”撥到“1”,；（2）按NCU上的RESET鍵（數碼管閃爍“5”“6”）,；（3）當數碼管顯示的值為“6”后，將S3開關由“1”撥回到“0”,；（4）NCK被清空,，標準的機床數據被裝載到機床中。PLC總清：（1）S4開關從“0”撥到“2”（PR綠燈滅,，PS紅燈亮）,；（2）S4開關從“2”撥到“3”（PS紅燈先滅后亮，在PS燈重新亮起之后的3秒內完成下一步）,；（3）S4開關從“3”撥到“2”,，再從“2”→“3”→“2”，（PS紅燈開始閃爍,，證明PLC正在清空中）,；西門子810D數控系統(tǒng)開不了機維修4）當PS紅燈停止閃爍后，S4開關從“2”撥到“0”,，（PR綠燈亮,，PS紅燈滅），表明PLC被清空,。d.系統(tǒng)總清完畢,，重新啟動并回裝NCK與PLC數據，故障排除,。2例2：系統(tǒng)能正常起動,，但不能正常運行。運行后,，操作界面上顯示主軸報警,，內容為：“21612通道1軸S1/SP1 VDI信號‘伺服使能’位移時被復位”，機床停止不動作,。2.1故障分析：系統(tǒng)起動正常,，表明PLC檢測到所有的設備，主要是輸入輸出設備均正常,。但是正常工作需要許多其它的外部條件,，只有這些條件都滿足后，系統(tǒng)才能正常工作,。當進行加工時,，系統(tǒng)首*行自檢,，發(fā)現故障后，馬上進行報警,。2.2故障原因：a.編碼器線路斷路或短路,；b.編碼器已損壞；c.編碼器信號受到干擾,；d.加工編制的程序有問題,。2.3故障排除的方法與步驟：a.檢查編碼器線路（控制柜側），插頭等均正常,；b.檢查編碼器周邊密封良好,；c.檢查編碼器線路（主軸電機側），均無短路或斷路現象,；d.取下編碼器,，接上5 V直流電源，手動旋轉編碼器軸,，使用示波器觀察其波形,，發(fā)現無零相脈沖輸出信號，可以斷定是編碼器故障,。e.后分析編碼器損壞的原因,，是因為加工時主軸進給量過大，還有刀具太長,，造成劇烈振動致使編碼器損壞,；f.更換同一型號的編碼器（型號為ERN:1387.020-2048-G3）后，故障排除,。3例3：電腦向西門子數控加工中心810D進行實時傳輸數據故障,，操作界面上顯示：RS232傳輸錯誤，不能與系統(tǒng)合拍,，因而導致程序丟失現象,。3.1故障分析：由于810D系統(tǒng)不帶硬盤，所以在遇到大的加工程序的時候,，系統(tǒng)只能采用實時傳輸模式,，即程序輸入到緩存后，達到25436字節(jié)左右后,，暫停傳送程序,。如果從電腦發(fā)送程序到緩存后，如果不能暫停,，那么發(fā)送的數據只能被丟棄,。當有數據被丟棄，西門子系統(tǒng)就會報警，造成RS232傳輸故障,。3.2故障原因：a.RS232通信設置不正確,；b.RS232接口有問題；c.通信信號受到干擾,；d.系統(tǒng)電源電壓不穩(wěn)定,。3.3故障排除的方法與步驟：a.檢查RS232通信設置，均為西門子的默認設置,，正常,；b.更換新的RS232通信線纜與電腦，故障依舊,；c.檢查周圍并沒有干擾源,；d.更改RS232參數設置,，以確保數據的正常傳輸,。經過大量試驗，總結出一組穩(wěn)定的通訊數據設置,，具體方法如下：分別在810D操作面板上,、數據傳送軟件和設備管理器中，進行以下參數更改,，并保存設置,。“數據位8位”更改為7位；“奇偶校驗無”更改為“偶校驗”,；“停止位1位”更改為“停止位2位”,。e.修改后，重新傳送文件,，故障消失,。4例4：起動時，顯示700041故障,，一閃而過,，加工中心能夠加工，但偶爾會連續(xù)出現21612,、25201,、300508報警，致使機床停止加工,。上一篇：西門子伺服電機維修之報警故障下一篇：6SN1123維修更換驅動模塊測試技巧

在愛爾蘭根,，西門子研究人員正在研制未來的智能電網。這種電網不僅能將各種類型的用電設備和供電設施連接起來,，而且可以整合樓宇系統(tǒng)組件,。其思路是將所有能源系統(tǒng)合并起來，使之以盡可能高效的方式,，供應電能,、暖氣,、冷氣和飲用水。

Rolf Hellinger博士（左）和Sebastian Nielebock（右）率領的西門子智能電網團隊,，可以“建造”幾乎任何類型的智能電網,。

西門子開發(fā)工程師Sebastian Nielebock正在他的便攜式電腦上查看一長串數值。他說：“這些是光伏逆變器的參數,。我們正在優(yōu)化這些參數,，以確保不論在任何負載條件下，我們的小型電網都能保持穩(wěn)定,，并實優(yōu)運行,。”這個小型電網由一個機柜大小的電池和配備了用于將組件連接至電網的逆變器的控制機柜構成。這些組件包括蓄電裝置以及光伏發(fā)電設備和風電機組,。換句話說,，這個小型電網代表了向購物中心、醫(yī)院和酒店等輸送電能的典型配置——哪怕并未連接至電網,。取決于日照強度,，電池既可以臨時儲存過剩電能，也可以在需要的時候向獨立電網輸送電能,。如果需求大幅增長,，還可以快速啟用柴油發(fā)電機。

即便此刻太陽躲在云層背后,，柴油發(fā)電機也并未運行,，這個小型電網依然在起勁地工作。這是因為它并非一座大城市的電網,，而是設置在位于德國愛爾蘭根的西門子分布式多聯產發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)中心,。在這里，來自西門子中央研究院（CT）的研究人員可以在實驗室條件下,，對未來的智能電網進行試驗,。在面積達170平方米的實驗大廳里，實驗室的專家們可以創(chuàng)建幾乎任何類型的智能電網,。除電池機柜,、熱電聯產裝置、應急發(fā)電機,、地方電網調壓變壓器,、各式各樣的電力負載和數十個逆變器之外，這座設施還包含了兩臺制冷設備和一套飲用水凈化系統(tǒng),。由于應用場合各不相同,，這個實驗室的20名員工中包含了熱動力學專家和過程自動化專家，他們與電氣工程師和計算機科學家并肩合作。

目標是將多種不同類型的能源資源合并起來,，確保以高效,、環(huán)保的方式，供應電能,、暖氣,、冷氣和飲用水。

利用實驗室的眾多設備,，研究小組可以復制出各種類型的小規(guī)模智能電網,。譬如，柴油發(fā)電機可以扮演熱電聯產發(fā)電裝置或生物質反應堆的角色,。重要的是,，波動型電能和常規(guī)電能的比例，與所要模擬的實際電網情況相對應,。短短幾年之內,，這樣的智能電網將變得非常普遍。這是因為,，隨著電網從波動型發(fā)電設施吸納越來越多的電能,，將需要借助智能控制系統(tǒng)來確保分布式供電設施之間實現*的交互作用。不然的話,，則會發(fā)生可能導致嚴重損害的斷電事件。

而這正是Nielebock想要防止的?，F在,，他正在模擬在強烈的日照下，光伏發(fā)電設備的逆變器生產了大量電能的情況,。Nielebock解釋道：“如果這導致電網中的電能過剩,，結果將是電壓和頻率升高。我正在調節(jié)逆變器參數,，以確保其有助于維持電網穩(wěn)定,，而不只是盲目地以大輸出功率工作。”盡管如此,，如果發(fā)生斷電,，那么分布式供電設備，如電池和光伏發(fā)電裝置,，必須能夠啟動電網并恢復運行,。

這聽起來容易做起來難，因為所謂的“黑啟動”要求將所有組件同步,，實現同相運行,，逐步將電網電壓提高至預設值。必須均衡地將來自不同發(fā)電設施的電能輸送給各個負載。Nielebock解釋道：“如果內置控制器設置適當,，那么逆變器可以利用電壓和頻率數據自動完成同步,，從而確保穩(wěn)定運行。”就像樂團中的各種樂器在指揮家的指揮下實現同步一樣,，逆變器在智能電網中確立了秩序——因此,，柴油發(fā)電機生產的交流電能，與逆變器輸出的電能,，*協調*,。

像這樣的研究以富于前瞻性的眼光，審視了在朝著可再生能源和分布式發(fā)電設施過渡的進程中,，電網運營商將要面臨的挑戰(zhàn),。供電企業(yè)需要將不計其數的光伏發(fā)電設施、風電機組和生物質反應堆與常規(guī)電廠和蓄電裝置等連接起來,，以建立一個穩(wěn)定的電網,。為了確定這種系統(tǒng)的實際運行情況，自2011年起一直到2013年秋季,，西門子在德國南部Allgau地區(qū)的一座擁有2 500人口的Wildpoldsried鎮(zhèn),，對當地電網進行了細致深入的研究。鎮(zhèn)上的幾乎每幢房屋都在屋頂安裝了一個太陽能電池板,。除這些太陽能發(fā)電裝置之外,，這座小鎮(zhèn)的電力系統(tǒng)還包括了以生物質反應堆生產的燃氣為燃料的熱電聯產裝置，以及5臺風電機組,?？傮w來講，現在Wildpoldsried鎮(zhèn)的發(fā)電量是其耗電量的5倍以上,。

盡管這聽起來是件好事,，但對于地方電網運營商AüW公司而言，卻是個嚴重問題,，因為過剩電能造成了電力線不穩(wěn)定,。于是，AüW聯合西門子,、亞琛工業(yè)大學和肯普滕應用技術大學,，共同發(fā)起了IRENE（可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與電動交通系統(tǒng)整合）項目，對大型智能電網進行測試,。自項目啟動以來,，約200個測量裝置一直在提供關于電網總體運行情況的數據，而地方電網調壓變壓器,、蓄電裝置和遠程控制光伏逆變器等確保了電網穩(wěn)定,。

這個系統(tǒng)的核心組件是SOEASY——西門子提供的自組織電力自動化系統(tǒng),。SOEASY可以平衡供需。在這個系統(tǒng)中,，各個供電設施和用電設備均分別由一個個人能源代理（PEA）來代表,。譬如，系統(tǒng)軟件知道某臺光伏發(fā)電裝置的業(yè)主愿意接受的低電價,。然后,，軟件將報價提交給代表電網運營商的“平衡大師（Balance Master）”，后者將決定是否接受PEA的報價,。

在Allgau地區(qū)進行試驗之前,，在位于愛爾蘭根的開發(fā)中心，研究人員搭建了一個自有電網,，以研究電池,、光伏發(fā)電裝置和地方電網調壓變壓器之間的交互作用。現在,，研究人員正在分析更為復雜的智能電網,。Rolf Hellinger教授是開發(fā)中心所隸屬的能量轉換技術領域的負責人，他表示：“階段,，我們僅連接了用電設備和發(fā)電裝置,。下一步，是整合樓宇系統(tǒng)組件,，如空調系統(tǒng)使用的壓縮式制冷機,。”這能提高智能電網的靈活性，因為智能控制樓宇可以在需求較低時吸納過剩電能,。

廢熱驅動蒸發(fā)和冷凝過程,，生產出飲用水。

利用廢熱生產純凈水,。西門子研究人員的長遠目標是將多種不同類型的能源資源合并起來，如石油,、天然氣,、風電、太陽能,、生物質和廢熱等,，以確保這些能源資源以盡可能高效、環(huán)保的方式,，生產出電能,、暖氣、冷氣和飲用水,。他們也想將這些能源資源整合到多模態(tài)能源系統(tǒng)中,。熱轉換和分布式電力系統(tǒng)研究小組組長Jochen Schafer博士說：“在此之前,，大多數時候僅僅審視了這種系統(tǒng)的某一個側面，譬如,，將利用可再生能源生產的電能輸送到電網的方法,。與之相反的是，現在我們研究的是由眾多組件構成的電網,。我們也在研究這些組件相互之間的交互作用方式,，以及其對電網的總體穩(wěn)定性的影響。換句話說,，我們感興趣的是系統(tǒng)集成,，以及所有系統(tǒng)組件之間的相互作用。”

譬如,，研究人員尤為感興趣的是充分利用機器及其他工業(yè)設備產生的廢熱,。如今，人們很少以經濟可行的方式對廢熱,，特別是低溫廢熱,，加以利用。然而,，這種熱能包含了寶貴的能量,，譬如，可以用于回收處理廢水,，生產出飲用水,。為此，愛爾蘭根的西門子研究人員開發(fā)了EvaCon（蒸發(fā)和冷凝）系統(tǒng),，利用溫度在70到120攝氏度之間的廢熱來蒸發(fā)廢水,。所得到的蒸汽流被輸送到冷凝機中，通過凝結作用,，生產出純凈水和一些濃縮廢水,。然后再處理這些廢水。

在開發(fā)中心,，矗立著高5.5米的EvaCon原型機,。廢水經隔熱管道從右上方流入，再流經若干換熱器,。在這里,，廢熱被用來升高水溫。然后,，廢水緩緩流過蒸發(fā)器,，變成水蒸氣。風扇產生氣流,，攜帶水蒸氣向上運動,。在安裝了冷凝器的右側,，水蒸氣再次凝結。這聽起來可能很簡單,，但細節(jié)卻頗為復雜,。環(huán)境技術研究小組組長Manfred Baldauf博士說：“我們想使用少量的電能來輸送盡可能多的水蒸氣。為此,，我們需要精確調節(jié)溫度分布和氣量,。”下一步是建造一座純凈水產能達25立方米/小時的試驗設施。這足以處理飲料行業(yè)裝瓶過程產生的廢水,。此外,，EvaCon也可用于凈化釀造工藝和石油鉆探作業(yè)等產生的廢水。

然而,，針對某些情況還沒有經濟劃算地利用低溫廢熱的技術,。為此，研究人員制作了一個可將廢熱加熱至140攝氏度的熱泵——相比之下,，以往只能加熱至90攝氏度,。Schafer解釋道：“從根本上講，熱泵原理是相同的,，但我們的熱循環(huán)采用了一種特殊的工藝油,。這種工藝油適用于更高溫度，并且對環(huán)境無害,，安全,。”譬如，這種新熱泵可以將溫度在70到90攝氏度之間的工業(yè)廢熱或地熱,，加熱至130攝氏度——達到集中供暖系統(tǒng)的標準溫度,。這些熱能可用于為建筑物供暖。結合EvaCon及開發(fā)中心的其他設備,，新的熱泵有助于研究人員朝著保證不浪費任何能源資源的夢想更進一步,。

：可以方便的使用 DIN編程技術和 ISO 代碼進行編程，的產品可靠性,，數字控制器,，可編程控制器，人機操作界面,，輸入/輸出單元一體化設計的系統(tǒng)結構，由各種循環(huán)和輪廓編程提供的擴展編程幫助技術,，通過DRIVE-CLiQ 接口實現的數字式驅動技術提供了統(tǒng)一的數字式接口標準,，各種驅動功能按照模塊化設計，可以根據性能要求和智能化要求靈活安排