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SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統(tǒng)，可滿足中,、低端的性能要求,。

模塊化,、無風扇設計、易于實現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中,、低端應用中各種不同任務的經(jīng)濟,、用戶友好的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應用領(lǐng)域包括：

• 特殊機械,，
• 紡織機械,，
• 包裝機械，
• 一般機械設備制造,，
• 控制器制造,，
• 機床制造，
• 安裝系統(tǒng),，
• 電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè),。

多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊,，可允許用戶根據(jù)不同的應用選取相應模塊,。任務擴展時,，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級,。

SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：

• 具有高電磁兼容性和抗震性，可最大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域,。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自動化系統(tǒng)可使用在對安全要求較高的設備中,。其可對立即停車過程進行控制，因此不會對人身,、環(huán)境造成損害,。

S7-300F 滿足下列安全要求：

• 要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 類別 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，標準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中,。因此它可以創(chuàng)建一個全集成的控制系統(tǒng),，在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務共存的工廠中使用。使用相同的標準工具對整個工廠進行組態(tài)和編程,。

設計

S7-300

一般步驟

S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設計,。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以獨立地組合使用,。

一個系統(tǒng)包含下列組件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范圍,，包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU,。
• 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM),。
• 用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。
• 用于高速計數(shù),、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）,。

根據(jù)要求,，也可使用下列模塊：

• 用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。
• 接口模塊 (IM),，用于多層配置時連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU),。
  通過分布式中央控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊,。所有模塊均在外殼中運行,，并且無需風扇。
• SIPLUS 模塊可用于擴展的環(huán)境條件：
  適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度,、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件,。防直接日曬、雨淋或水濺,，在防護等級為 IP20 機柜內(nèi)使用時,，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機柜和 IP65 外殼,。

數(shù)據(jù)驅(qū)動列車運維新模式

不論是在亞特蘭大,、慕尼黑、莫斯科,、倫敦,、珀斯，還是在香港,，西門子的MindSphere鐵路應用中心都可利用復雜的交通數(shù)據(jù)流來進行預測性維護,，從而優(yōu)化列車運行。助力中心專家實現(xiàn)這一點的好幫手是Railigent,，借助這個新平臺,，他們能夠通過智能手段對鐵路系統(tǒng)數(shù)據(jù)加以利用，讓鐵路系統(tǒng)發(fā)揮更大價值,。

MindSphere鐵路應用中心負責人Gerhard Kress被列車所包圍——既有真實的列車,，也有虛擬的列車。他面前的顯示器上,，是一張列車示意圖,。在他的開放式辦公室內(nèi)，掛著一張白板,，白板上用紅筆和藍筆寫滿了描述列車運行的公式和方程,。向窗外望去，Kress能看到慕尼黑郊外Allach工業(yè)區(qū)鱗次櫛比的屋頂,。西門子在這里生產(chǎn)機車,，也在這里維修和保養(yǎng)機車——具體工作在僅相隔三節(jié)車廂距離的鐵路服務中心進行。列車維修車間的不同尋常之處在于,，通向這里的不只是兩條軌道,，還有兩個世界：虛擬世界和現(xiàn)實世界,。

鐵路技術(shù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

鐵路運輸早已邁出數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。傳統(tǒng)的列車保養(yǎng)包括定期在運行中心對列車進行檢查,、解決顯而易見的問題,，以及維護機器，數(shù)字技術(shù)開啟了通往更高層次服務的大門,。遠程或本地采集的傳感器數(shù)據(jù),、錯誤消息和日志文件，為MindSphere鐵路應用中心員工提供了*的詳盡的軌道列車及基礎(chǔ)設施信息,。

自2014年Allach中心開業(yè)以來,，陸續(xù)又有5個中心投入運行（分別在亞特蘭大、莫斯科,、倫敦,、珀斯和香港）。來自15個國家的機車,、高鐵和城際列車的數(shù)據(jù)流匯聚在這些中心,。通過將這些大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為智能數(shù)據(jù)，中心的程序員,、數(shù)據(jù)庫專家和項目執(zhí)行經(jīng)理,，為鐵路領(lǐng)域開發(fā)出了數(shù)據(jù)驅(qū)動型服務，在實時列車監(jiān)測,、磨損和組件故障預測以及復雜列車問題分析等方面 ,。

應運而生的Railigent平臺不僅可以描繪整個信息路徑——從軌道傳感器一直到發(fā)送至用戶智能手機的報告——而且能夠建議具體行動,。對于鐵路系統(tǒng)運營商及維護團隊而言,，其優(yōu)勢顯而易見，因為這個系統(tǒng)可以提高列車的可利用率,，延長服務壽命,，并大幅提高所有列車及基礎(chǔ)設施組件的維護和運行效率。Kress說：“在列車駛?cè)敕罩行闹?，我們已?jīng)知道需要做些什么,。”得益于此，列車可實現(xiàn)最高100%的可利用率,。

位于Allach的西門子鐵路服務中心,。

100節(jié)車廂多達2000億個數(shù)據(jù)點

事實上，數(shù)字技術(shù)為專家提供的遠不只是關(guān)于速度,、制動性能和里程等標準變量的信息,，也提供了諸如壓縮機性能、掛車重量以及自動控制過程狀態(tài)等其他信息,。不僅如此,，軌道狀態(tài),、坡度以及運行期間的天氣條件等信息，也與鐵路網(wǎng)絡中的列車發(fā)車頻次一并記錄下來,。Kress表示,，“未來的交通業(yè)務里，單單列車并非決定因素,。對于客戶而言,，關(guān)鍵在于列車的生命周期成本及其高效使用。只有借助從列車,、基礎(chǔ)設施和運行中得來的捆綁數(shù)據(jù),，才能取得成功。”

所有這一切形成了一片名副其實的數(shù)據(jù)*,。一個100節(jié)車廂的車隊每年可產(chǎn)生約1000到2000億個數(shù)據(jù)點,。而這只是開端。通過分析這些數(shù)據(jù),，Kress和他的團隊在探尋有意義的規(guī)律模式,。譬如，運用由此獲得的知識,，他們可以優(yōu)化運營維護,。又如，在機車與車廂相連時,，雖然報錯顯示制動失靈,，但可能這是正常情況。有了這樣的知識,，模型便可以區(qū)分重要因素和次要因素,，并識別因果鏈。得益于這種方法,，Kress和他的團隊現(xiàn)在能夠運用具有高度可靠性的預測模型,。舉例來講，在高速運轉(zhuǎn)下,，變速箱軸承會發(fā)生嚴重磨損,，MindSphere鐵路應用中心可以提前至少三天預測出問題，提高列車可利用率,，節(jié)省費用,。

西門子提供的高級數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)確保了RENFE運營的Velaro E高速列車可靠運行。

德國鐵路公司也對實現(xiàn)這樣的優(yōu)化感興趣,。2016年10月,，德國鐵路與西門子聯(lián)合啟用試點系統(tǒng)，對Velaro D（ICE 3）高速列車進行預測性維護和檢修。此外,，德國鐵路貨運公司不久前宣布,，將使用西門子提供的解決方案，進一步將它的列車車隊數(shù)字化,。其目標是在2020年之前,，為2000輛列車全部配備診斷技術(shù)。

高速且可靠

從西班牙國家鐵路公司（Renfe）運營的往返于馬德里和巴塞羅那之間的高鐵線路,，便可以看出這項服務是多么有效,。在這條線路上，Renfe可與一條航空路線競爭,。這條線路火車要用兩個半小時,，而飛機只用1小時20分鐘。然而,，Renfe保證,，如果火車晚點15分鐘以上，將向乘客全額退款,。為了保證這種高可靠性,，Renfe與西門子聯(lián)手創(chuàng)辦一家合資企業(yè)，對列車進行高級數(shù)據(jù)分析,。結(jié)果是,，約2300趟列車運行服務中，僅發(fā)生了一次與技術(shù)問題有關(guān)的重大延誤,。十幾年前這條線路剛剛開通時,，搭乘火車的旅客僅占20%，而現(xiàn)在這個比例已增至60%以上,。

MindSphere鐵路應用中心負責人Gerhard Kress,。

高級算法幫助Gerhard Kress和他同事預測何時可能發(fā)生潛在故障。

有了這些信息,，鐵路服務中心負責人Martina Stöttner和她的團隊可以制定維修計劃,，同時列車仍保持正常運行,。

當列車抵達服務中心時,，保養(yǎng)措施已準備就緒，只待執(zhí)行,。

隨之而來的是列車可利用率大大提高,。

西門子還在慕尼黑Allach區(qū)建造Vectron型機車。

一列Vectro列車行駛在挪威,。這列列車的模塊化結(jié)構(gòu)是世界,。

對所有列車相關(guān)信息進行數(shù)字化分析

MindSphere鐵路應用中心還有一個優(yōu)勢：它不僅能借鑒不同鐵路車隊提供的數(shù)據(jù)，而且可以運用不同運行條件的相關(guān)信息，不論這些車隊是在德國,、西班牙,，還是在俄羅斯。所有這一切都可以集成到一個信息工具箱,，用來提高列車的可靠性,。對于小規(guī)模運營商，這也是有利的,，因為通過與西門子這樣的服務提供商合作,，那些剛剛運營幾年，只有幾列自有或租賃列車的鐵路公司可以降低技術(shù)風險,。Kress說：“故障和磨損預測,、錯誤診斷，以及精心制定的維護周期計劃等,，這些只是開始,。在未來，鐵路服務中心將能夠通過有線方式下載列車的完整數(shù)據(jù)庫,，就像現(xiàn)在對飛機所做的那樣,，用來審核數(shù)據(jù)，排查異常,。”