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西門子開發(fā)出首艘電動汽車輪渡

 ·     渡船僅需10 分鐘即可完成充電過程

 ·     該渡船重量相較傳統(tǒng)渡船減半，大大節(jié)約能源使用

西門子攜手挪威造船廠Fjellstrand開發(fā)出了首艘電動汽車輪渡,。該船長 80 米,，可承載 120 輛汽車和 360 位乘客。從 2015 年起,，該輪渡將被用于跨挪威松恩峽灣的 Lavik 和 Oppedal 兩個城鎮(zhèn)之間的航線上,。

該渡船所采用的電池能在輪渡往返間隙進行充電，充電過程僅需10分鐘,。目前用于這條航線的汽車輪渡平均每年耗用近 100 萬升柴油,，排放 2,680 噸的二氧化碳，37 噸的氮氧化物,。為了參加由挪威交通部組織的招標,，Norled 公司特別打造了此款電動汽車輪渡。后,，Norled 公司贏得了從 2015 年至 2025 年此航線的經(jīng)營許可權,。

該汽車輪渡的船體根據(jù)電力驅動系統(tǒng)的要求進行了特殊設計。作為雙體船身即把2個瘦長的船體橫向連在一起組成的船,，其在水中受到的阻力相較傳統(tǒng)輪渡更小,。此外，兩個船身均采用鋁材制造,，而非傳統(tǒng)的鋼材,。該渡船沒有裝備柴油發(fā)動機，而是采用電機來驅動兩個螺旋槳,。電機由一個重達10 噸的電池組供電,。比起傳統(tǒng)設計,，新的設計使得該船的重量減半。目前該航線使用的傳統(tǒng)汽車輪渡,，其發(fā)動機的功率高達 1,500千瓦,，而新型渡船的電池功率僅需 800 千瓦。在正常情況下,，如果渡船以時速10 海里的航速航行，400 千瓦的電池功率就能夠滿足發(fā)動機的需求,。

新汽車輪渡的突出特點是僅用10 分鐘就可完成電池充電過程,。然而，位于航線兩端的兩個小鎮(zhèn)的電網(wǎng)無法在短時間內(nèi)提供足夠的電力,，輪渡公司為此在每個港口都安裝了電池組,，這些電池組可以在汽車輪渡返航期間通過當?shù)仉娋W(wǎng)慢慢充電。挪威政府目前已經(jīng)有意將航行時間在 30 分鐘以內(nèi)的渡船全部換成電動船,，這將把挪威大陸和沿海岸線的眾多島嶼通過數(shù)百條渡船連接起來,。

1 概述

    根據(jù)通訊接口的不同，SINAMICS S120的控制單元分兩類：

· 支持PROFINET IO的控制單元：CU310-2 PN,，CU320-2 PN

· 支持PROFIBUS DP的控制單元：CU310-2 DP,，CU320-2 DP

    對于支持PROFIBUS DP通訊的控制單元，可以使用Y-Link模板將CU3x0-2 DP接入到S7-400H冗余系統(tǒng)中,。

    對于支持PROFINET IO通訊的控制單元,，在固件版本V4.8之前，一直沒有相應的解決方案,。但從固件版本V4.8開始,，SINAMICS S120增加了一個新功能，開始支持與S7-400H冗余系統(tǒng)的PROFINET通訊,。一個帶有3個CU310-2 PN的S7-400H系統(tǒng)連接示意圖,，如圖1-1所示。

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圖1-1  連接示意圖：S7-400H與S120的PROFINET通訊

    S7-400H系統(tǒng)由兩個相互冗余的控制器組成,，兩個CPU一用一備,，雙方通過光纖連接，保持數(shù)據(jù)同步,。如果一個CPU故障停機,，另一個CPU會立即投用，這大大降低了系統(tǒng)停機的風險,，提高了系統(tǒng)可靠性,。S120配合S7-400H系統(tǒng)使用時，同樣具有以上優(yōu)點,，在一個CPU出現(xiàn)故障時S120無需停機,，在切換CPU的過程中,，上一個連接的設定值將被凍結并仍然有效。

    但是,，目前這種配置不支持PROFINET IRT模式,，不支持設備共享（Shared Device），而且只能使用控制單元的板載PN接口實現(xiàn)系統(tǒng)冗余,。

2 通訊連接與配置

2.1 硬件需求

在SINAMICS S120配合S7-400H系統(tǒng)進行PN通訊時,，需要以下硬件：

· SIMATIC S7-400H控制系統(tǒng)

帶有PROFINET接口的H-CPU，型號為 41xH

· SINAMICS S120控制單元

帶PROFINET接口的 控制單元,，CU310-2 PN 或 CU320-2 PN

2.2 通訊拓撲

S120與S7-400H的PROFINET冗余通訊連接有兩種拓撲結構,。

2.2.1 不使用交換機的通訊拓撲

不使用交換機時，可以將S120控制單元上的兩個PN接口分別與S7-400H系統(tǒng)的兩個CPU相連接,，如圖2-1所示,。

圖2-1 不使用交換機：S120與S7-400H的連接拓撲

2.2.2 使用交換機的通訊拓撲

可以使用交換機同時與S7-400H系統(tǒng)的兩個CPU相連接，S120控制單元只使用一個PN接口與交換機相連接,，如圖2-2所示,。

圖2-2 使用交換機：S120與S7-400H的連接拓撲

2.3  硬件組態(tài)示例

使用SIMATIC PCS7軟件可以完成項目硬件組態(tài)和后續(xù)調試。以2.2節(jié)中圖2-1與圖2-2的拓撲為例,，其硬件組態(tài)如圖2-3所示,。

圖2-3 硬件組態(tài)示例