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產品概述

概述

SIMATIC Safety 故障安全系統(tǒng)

SIMATIC Safety 故障安全系統(tǒng)不但可以在機器和人員保護方面（例如，對機床和加工機械的

急停設備）進行相應的安全保護，在過程工業(yè)（例如，對儀表和控制以及燃燒器的安全設備進

行安全防護）領域也可進行各種安全防護。

警告

SIMATIC Safety F 系統(tǒng)用于控制具有安全狀態(tài)的過程，可通過停機立即達到該狀態(tài)。

SIMATIC Safety 只能用于控制立即關閉不會造成人身傷害或環(huán)境損害的過程。

在實現安全應用（包括創(chuàng)建安全相關項目數據）時，必須考慮與應用相關的標準、指令和準

則。特別是，包括描述軟件創(chuàng)建過程的標準（例如， IEC 61508-3 或 ISO 13849-1）。

(S062)

可達到的安全要求

SIMATIC Safety F 系統(tǒng)可滿足以下安全要求：

● 符合 IEC 61508:2010 的安全完整性等級 SIL3

● 符合 ISO 13849-1:2015 或 EN ISO 13849-1:2015 的性能等級 (PL) e 和類別 4

SIMATIC Safety 的安全功能原理

通常，通過軟件中的安全功能確保功能安全。SIMATIC Safety 系統(tǒng)通過執(zhí)行安全功能，確保

在發(fā)生危險時系統(tǒng)轉入安全狀態(tài)或保持為安全狀態(tài)。安全功能主要包含在以下組件中：

● F-CPU 中安全相關的用戶程序（安全程序）中

● 故障安全輸入和輸出 (F-I/O) 中

F-I/O 可確?，F場信息的安全處理（傳感器：如，急停按鈕、光柵以及用于電機控制的執(zhí)行器

等）。根據安全完整性等級的要求，這些傳感器中配備有進行安全處理所需的各種硬件和軟件

組件。用戶僅需對用戶安全功能進行編程。過程的安全功能則可通過用戶安全功能或故障響應

功能實現。發(fā)生錯誤時，如果 F 系統(tǒng)無法再執(zhí)行實際的用戶安全功能，則將執(zhí)行故障響應功

能，例如，關斷相關輸出并在必要時將 F-CPU 切換為 STOP 模式。

用戶安全功能和故障響應功能的示例

如果壓力過大，則 F 系統(tǒng)將打開閥門（用戶安全功能）。F-CPU 中發(fā)生危險故障時，將取消

激活所有輸出（故障響應功能），并打開閥門，從而使其它執(zhí)行器也處于安全狀態(tài)。而對于非

故障 F 系統(tǒng)，則將只打開閥門。

西門子Dp接頭的接線方法：
1、電纜接法
PROFIBUS電纜很簡單的,就只有兩根線在里面, -根紅的一根綠的,然后外面有層。接線的時候,
要把層接好,不能和里面的電線接觸到。要分清楚進去的和出去的線分別是個,假如是- -串的,就
是一根總線下去,中間不斷地接入分站,西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明這個是很常用的方法。在總線的兩頭的兩個接頭,線都要接在進
去的那個孔里,不能是出的那個孔,然后這兩個兩頭的接頭,要把它們的開關置為ON狀態(tài),這時候就只
有進去的那個接線是通的,而出去的那個接線是斷的。其余中間的接頭,都置為OFF ,它們的進出兩個接
線都是通的(記憶方法: ON表示接入終端電阻,以兩端的接頭撥至ON ; OFF表示斷開終端電阻,以
中間的接頭要撥至OFF )。
西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明
2、電纜的測量
接好了線以后呢,還要用萬用表量一量, 看這個線是不是通的。假如你這根線上只有一個接頭,你量它的
收發(fā)兩個針上面的電阻值,如果是220歐姆,那么就是對的,假如你這根線已經做好了,連了- -串的接
口,你就要從一端開始逐個檢查了。個單獨接線的接口,是ON狀態(tài),然后你把鄰近的 個接口的
開關也置為ON ,那么這個接口以后的部分就斷了。西門子總線電纜接頭6ES7392-1AJ00-0AA0參數及規(guī)格說明現在測*邊上,就是單線接的那個接口,之后的測量
也-直都是測這個接口, 測它的收發(fā)兩個針,和剛才- -樣,假如電阻是110歐姆(被并聯了),那么這段
線路就是通的,然后把中間剛才那個改動為ON的接口改回到OFF ,然后是下一一個接口改為N....就這么
測下去,如果個的電阻不是110歐姆了, 就是那一段的線路出問題了。
西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明
3、常見故障
(1)終端DP頭接線錯誤,或終端電阻設置錯誤。
(2) DP頭接線不牢,接完線用上面的方法測試一遍。
(3)硬件配置和從站號設置問題。

帶編程口的DP總線連接器只是一個帶編程端口接頭，即可以當普通標準網絡接頭用于DP從站之間的連接頭，更多的是用于安裝在PLC的MPI端口，用于上載、程序和監(jiān)控PLC等。打開你的硬件組態(tài)界面，西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明雙擊相應的CPU，出現其屬性界面，在子項Communication通信）中，PLC操作系統(tǒng)自動為PG或PC保留了一個連接資源，可以在任何時候連接到PLC的MPI接口，而不影響網絡通信西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明

西門子PLC通訊模塊MPI與DP接口的區(qū)別？西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明

MPI是多點接口的簡稱！MPI是不需要軟件支持的！它在PLC只能實現少量的數據交換！MPI的物理層是RS-485。MPI和DP都是PROFIBUS,底層都是485，只是MPI不開放，DP開放。MPI是上位機，電腦編程，柜子和柜子之間使用的，PROFIBUS DP..這是西門子的現場總線。?，F場I/O模塊用的！新手想學的話給你一本書《深入淺出西門子S7-300PLC》PROFIBUS DP并不是西門子*的通訊方式，是一種開放的通訊標準，有很多廠家支持，具有傳輸距離遠，通訊可靠，組網簡單等優(yōu)點，方便實用。
而MPI是西門子專用的一種通訊方式，只西門子內部設備使用，沒有開放性，需要專用通訊電纜和接口，其它廠家基本不支持。

DP接頭的話，用萬用表可以測量，一般3腳是A+，8腳是B-。西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明 你可以檢查一下DP頭上有一個紅色的撥碼開關，設備如果在通訊總線的中間，此開關應該在OFF位置，若設備在總線的末端，則開關應在ON的位置。其他的變頻器也一樣。

應用場合
如果CPU中已組態(tài)了DP從站或IO設備,但是這些DP從站或I0設備實際并不存在或不是當前需要的, CPU仍然會不斷地訪問這些DP從站或IO設備。如果禁止這些DP從站, CPU將停止訪問它們。這樣PROFIBUS DP可以縮短DP總線周期,隨之帶來的故障也不再出現。
西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明

西門子Dp接頭的接線方法：
1、電纜接法
PROFIBUS電纜很簡單的,就只有兩根線在里面, -根紅的一根綠的,然后外面有層。接線的時候,
要把層接好,不能和里面的電線接觸到。要分清楚進去的和出去的線分別是個,假如是- -串的,就
是一根總線下去,中間不斷地接入分站,西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明這個是很常用的方法。在總線的兩頭的兩個接頭,線都要接在進
去的那個孔里,不能是出的那個孔,然后這兩個兩頭的接頭,要把它們的開關置為ON狀態(tài),這時候就只
有進去的那個接線是通的,而出去的那個接線是斷的。其余中間的接頭,都置為OFF ,它們的進出兩個接
線都是通的(記憶方法: ON表示接入終端電阻,以兩端的接頭撥至ON ; OFF表示斷開終端電阻,以
中間的接頭要撥至OFF )。
西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明
2、電纜的測量
接好了線以后呢,還要用萬用表量一量, 看這個線是不是通的。假如你這根線上只有一個接頭,你量它的
收發(fā)兩個針上面的電阻值,如果是220歐姆,那么就是對的,假如你這根線已經做好了,連了- -串的接
口,你就要從一端開始逐個檢查了。個單獨接線的接口,是ON狀態(tài),然后你把鄰近的 個接口的
開關也置為ON ,那么這個接口以后的部分就斷了。西門子總線電纜接頭6ES7392-1AJ00-0AA0參數及規(guī)格說明現在測*邊上,就是單線接的那個接口,之后的測量
也-直都是測這個接口, 測它的收發(fā)兩個針,和剛才- -樣,假如電阻是110歐姆(被并聯了),那么這段
線路就是通的,然后把中間剛才那個改動為ON的接口改回到OFF ,然后是下一一個接口改為N....就這么
測下去,如果個的電阻不是110歐姆了, 就是那一段的線路出問題了。
西門子總線電纜接頭參數及規(guī)格說明
3、常見故障
(1)終端DP頭接線錯誤,或終端電阻設置錯誤。
(2) DP頭接線不牢,接完線用上面的方法測試一遍。
(3)硬件配置和從站號設置問題。

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目前工業(yè)生產工藝中消耗的初級能源約有一半被白白浪費掉。尤其是在余熱方面，眼下幾乎沒有任何經濟上切合實際、技術上成熟的能源回收方法。西門子正在潛心研究能夠巧妙地利用大部分此類能源的途徑。

鋼鐵無處不在。若沒有了鋼鐵，難以想象機械工程、汽車制造，乃至整個工業(yè)世界會是什么樣子。2011年，全球原鋼產量達到15億公噸左右，這個數字意味著消耗大量能源來支撐。即便是通過回收利用金屬廢料生產的鋼材，例如利用電弧爐來回收，每公噸鋼也需要消耗約370度電。在這種電弧爐中，若干電極之間會放出電弧。由此產生的熱量使鋼材發(fā)生融化。然后呢？電弧爐的出鋼口釋放出溫度高達1700℃的混合氣體，這些原本可以用來發(fā)電的巨量余熱就這樣浪費掉了。

在奧地利林茨的西門子奧鋼聯鋼鐵科技有限公司，收集這些余熱正是Alexander Fleischanderl所帶領的團隊目前研究的目標。但這并非易事。從材料入爐到整個熔煉過程，再到“出鋼”，需要45到60分鐘的時間，具體時長視系統(tǒng)而定。在此期間，廢氣溫度和流速千差萬別，這對工程師提出了巨大挑戰(zhàn)。Fleischanderl指出，“要確保高效地運轉，渦輪機必須有持續(xù)的蒸汽供應。為保障蒸汽供應，我們在煉鋼爐和渦輪機之間引入了熱存儲系統(tǒng)。”

這種熱存儲功能是通過熔點很低的鹽混合物（也被用于太陽能熱電聯產裝置）來實現的。鹽混合物通過熱交換器系統(tǒng)從廢氣中吸取熱量。在第二個回路中，水流過加熱的鹽混合物，生成能為渦輪機提供動力的蒸汽，渦輪機則生產出電力。第二個回路是持續(xù)的過程，它獨立于煉鋼爐作業(yè)循環(huán)。

Fleischanderl介紹道，“鹽熔體的優(yōu)勢是它們不需要壓力、存儲能力強并且對環(huán)境無害。”因此，系統(tǒng)運轉時無需價格不菲的高壓容器，易于建造和獲得審批，同時操作安全。此外，由于鹽的溫度高達500℃，該工藝的能效等級也高達24%，遠遠超過能效等級只有17%的蒸汽蓄熱器。

上圖：在莫斯科，科學家們利用有機朗肯循環(huán)技術來回收大量余熱。

據Fleischanderl估計，全球市場約有300個此類系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的成本在3000萬歐元左右。他指出，“融化金屬廢料所需的電力有多達20%可以從余熱中回收。通過這種方式，可使生產每公噸鋼材所排放的二氧化碳約減少40 公斤。當前系統(tǒng)的二氧化碳排放量約為270公斤，其中220公斤是因電力生產而來。這意味著，對于一個典型的120公噸級煉鋼爐，每年的二氧化碳排量可降低3萬公噸。”

西門子的專家們目前正在對不同的容器材料和鹽混合物進行測試，同時自2012年2月開始，一個試點系統(tǒng)也已經在德國的一家鋼鐵廠開始運行。商用熱能回收系統(tǒng)有望于2013年面市。

但是目前大部分工業(yè)余熱并未得到有價值的利用。愛爾蘭根西門子中央研究院的Martin Tackenberg博士稱，“如今工業(yè)生產工藝和發(fā)電過程中消耗的初級能源約有一半被浪費。對于溫度在300℃以下的余熱而言，尤其如此，目前幾乎沒有任何經濟上切合實際而技術上成熟的相應工藝。”考慮到這一現狀，西門子在一個側重于熱管理的特殊項目中，廣泛探索了一系列工藝，并篩選出20個可能會帶來巨大的熱回收利用潛力的方案。在從大約80個用例選出的方案中，具潛力的項目有4個，這些項目均可應用有機朗肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle，ORC）技術。ORC技術尤其適用于以下余熱利用領域：玻璃工業(yè)的高爐余熱、柴油機或汽油機的余熱、精煉廠的天然氣燃除余熱和壓縮站燃氣輪機的余熱。與傳統(tǒng)的蒸汽回路工藝相比，ORC中循環(huán)的并非水，而是一種有機介質，它能確保回路以較低的余熱溫度和功耗實現優(yōu)效率，并且非常適用于緊湊型設計。

易揮發(fā)的介質。在與莫斯科動力工程學院和莫斯科國立大學聯合開展的ORC研究項目中，西門子采用了美國3M公司出產的一種新型工作介質，該介質由碳、氟和氧組成，在正常壓力下溫度達到49℃時便會蒸發(fā)。Tackenberg指出，“更為重要的是，這種有機介質對于環(huán)境*無污染。在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，這一優(yōu)勢對于西門子而言非常重要。”*個示范系統(tǒng)于2011年11月在莫斯科國立大學開始投入運轉，該系統(tǒng)的輸出功率為1.2千瓦。另有一個加大規(guī)模的示范系統(tǒng)預定將于2012年秋季在德國玻璃纖維制造商Lauscha的工廠投入運轉，其輸出功率為100千瓦。該示范系統(tǒng)將利用玻璃纖維生產線產生的高溫余熱發(fā)電——發(fā)電溫度只有220℃。Tackenberg表示，“此ORC單元每年將額外產出約80萬度電，能效達到20%左右，這個產能價值約相當于8萬歐元。在此案例中，每千瓦電能的投入成本約為2200歐元。因此，這個系統(tǒng)在不到三年時間內，就可以逐步收回成本。”據他估計，ORC解決方案的年度市場額可達30億歐元左右。

上圖：圖為紅外顯示的ORC工藝，該工藝可以在低溫條件下發(fā)電。

用余熱凈化水。余熱不僅可以發(fā)電，它還可以用來對水進行凈化。這正是西門子EvaCon（蒸發(fā)和冷凝）工藝背后的理念。愛爾蘭根西門子中央研究院的EvaCon項目經理Thomas Hammer博士解釋道，“工業(yè)生產工藝產生的余熱往往溫度太低，無法實現經濟劃算的發(fā)電。EvaCon可以利用溫度在65℃到90℃之間的余熱來進行水凈化。”

在此應用中，廢水經過加熱、蒸發(fā)，然后進入冷凝器，蒸汽在冷凝器中重新液化為水。Hammer介紹道，“這就是從高濃度廢水分離潔凈水的過程，最終得到的是去礦物質水。”潛在的熱源包括造紙廠、瓶裝飲料廠等等，這些地方產生的廢水在污水處理廠無法立即得到處理。利用EvaCon不僅可以生產出新的潔凈水，同時亦可以減輕污水處理的負擔。

西門子中央研究院的研究人員目前正在探索用于蒸發(fā)器和冷凝器的設計和材料。預計在2012年9月將推出一個雛形，用以示范這一工藝的工業(yè)規(guī)模應用。Tackenberg估計EvaCon有望在2015底以前做好面市準備，屆時它將成為一款炙手可熱的產品。Tackenberg介紹說：“從年度來看，如果一家飲料生產商每小時需要使用8立方米滅菌沖洗水，并處理掉伴生廢水，那么目前它每年因此而為每個裝瓶作業(yè)線支出的成本約為50萬歐元。利用EvaCon來實現廢水的再處理，每年可以節(jié)約37萬歐元左右。因此，假如系統(tǒng)的建設成本為32.5萬歐元，那么這個投入在不到一年內就可以逐步收回。”西門子中央研究院與西門子工業(yè)的食品與飲料業(yè)務部合作推廣EvaCon，目前已經將該工藝推介到紐約的百事公司。

機器之幸。在另一個項目中，西門子研究人員研究了未來的潛熱存儲單元如何確保機器的“熱舒適度”。在此類存儲設備中，熱不會引起溫度的升高，而是促發(fā)形態(tài)轉變，例如冰融化成水，只要還剩有最后一點冰未融盡，溫度就會保持在0℃，高精度的機床尤其需要復雜的熱管理。為了防止由于機床和產品的熱膨脹而導致不合格品增多，在運轉期間，機床需要冷卻，而在啟動前則要將其預熱。潛熱存儲單元可以吸收生產期間產生的多余熱能，然后在機器閑置時將這些熱能重新釋放到機器中。Tackenberg指出，“這種方法可以顯著降低冷卻成本，同時啟動時也不再需要額外用電。”

上述項目仍處于起步階段，所以究竟何種材料才是潛熱存儲的選擇目前尚未可知。如此看來，西門子的ORC和EvaCon解決方案很可能要先于潛熱存儲單元一步，在實際應用中一展拳腳了。Tackenberg預計，截至2020年，在這些解決方案及其他研發(fā)成果的作用下，工業(yè)濃煙中溢出的礦物初級能源余熱比例將從高達50%降至40%左右。

據西門子和McKinsey聯合開展的一項研究顯示，僅ORC 技術應用一項就可以帶來1.1至 2.5千兆瓦的可用余熱發(fā)電潛力。這對于氣候和此類解決方案的供應商而言都是一大益事。西門子無疑是其中的受益者之一。