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作為一家享譽(yù)世界，擁有在華140余年歷史的企業(yè)，西門子是最早一批進(jìn)入中國市場的電子及電氣產(chǎn)品供應(yīng)商。1979年，西門子向?qū)毶戒撹F廠提供了冷軋自動(dòng)化系統(tǒng)，其中就包括在當(dāng)年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上引起業(yè)界轟動(dòng)的SIMATIC S5PLC。時(shí)隔40年，西門子PLC產(chǎn)品始終在中國PLC市場競爭中位列前茅。探究其中的原因，西門子（中國）有限公司數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)工廠自動(dòng)化事業(yè)部PLC產(chǎn)品經(jīng)理于率浩認(rèn)為，持續(xù)創(chuàng)新是西門子贏得客戶、贏得市場的核心競爭力。

創(chuàng)新標(biāo)桿SiMatiC S7-1500

2013年3月12日，西門子全新一代 PLC產(chǎn)品 ——SIMATICS7-1500橫空出世。這個(gè)被稱作新一代控制器的產(chǎn)品完美集成于TIA博途軟件平臺(tái)，專為中高端設(shè)備和工廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)。其以高性能、高效率的優(yōu)勢脫穎而出，除了卓越的系統(tǒng)性能外，該控制器還能集成一系列功能，包括運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)信息安全，以及可實(shí)現(xiàn)便捷安全應(yīng)用的故障安全功能。其高效尤其體現(xiàn)在創(chuàng)新的設(shè)計(jì)使調(diào)試和安全操作簡單便捷，而集成于TIA博途的診斷功能通過簡單配置即可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的診斷，簡化工程組態(tài)，并降低項(xiàng)目成本。

西門子（中國）有限公司數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)工廠自動(dòng)化事業(yè)部PLC產(chǎn)品經(jīng)理 于率浩

據(jù)悉，SIMATIC S7-1500自上市以來發(fā)展良好，在中高端OEM和項(xiàng)目領(lǐng)域進(jìn)展迅速，來自客戶的反饋非常積極。

據(jù)于率浩介紹，雖然一經(jīng)上市就取得了客戶的認(rèn)可，但西門子依然持續(xù)投入研發(fā)新的1500系列：“西門子開發(fā)的全新SIMATIC S7-1500R/H系列冗余控制系列在2018年正式面世，西門子正是通過在新技術(shù)上的不斷投入，持續(xù)提升產(chǎn)品功能、性能，從而引領(lǐng)市場發(fā)展。”

據(jù)其介紹，基于標(biāo)準(zhǔn)型SIMATICS7-1500 CPU，SIMATIC S7-1500R/H采用透明化編程方式，使用TIAPortal STEP7編程語言進(jìn)行編程，把程序從標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)，無需額外工作。SIMATIC S7-1500 R/H憑借其高可用性，能夠有效防止數(shù)據(jù)丟失以及避免停機(jī)。此外，該系列控制系統(tǒng)采用PROFINET系統(tǒng)冗余的方式，可以充分利用PROFINET的高效、靈活、高性能的特點(diǎn)。

全新SIMATIC S7-1500冗余控制器涵蓋三種CPU，分別為CPU1513R、 CPU1515R和CPU1517H。其中，CPU1513R和CPU1515R適合中小型項(xiàng)目應(yīng)用。如果一個(gè)CPU失效，備用CPU將自動(dòng)接管程序控制工作，程序可以快速恢復(fù)運(yùn)行，以防止數(shù)據(jù)丟失。此外，基于PROFINET系統(tǒng)冗余的通訊方式還可以提高設(shè)備的可用性。支持PROFINETS2冗余功能的現(xiàn)場設(shè)備（例如ET 200SP/MP）通過PROFINET連接到冗余CPU，從而構(gòu)成PROFINET冗余通訊，即使發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷，現(xiàn)場設(shè)備也能繼續(xù)工作。具有相似的功能特性的CPU1517H性能更強(qiáng)，適合大型項(xiàng)目應(yīng)用。該系列CPU帶有專門的光纖同步模塊，可以實(shí)現(xiàn)快速、平滑的切換。未來，CPU1517H還將開發(fā)支持PROFINET冗余網(wǎng)絡(luò)。

于率浩特別強(qiáng)調(diào)，面向未來工業(yè)制造向智能制造發(fā)展的需求，SIMATIC S7-1500 R/H將不僅進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通訊方面的性能，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)以太網(wǎng)的全面支持，而且在信息安全、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等方面也會(huì)有所加強(qiáng)。

面向未來的前沿創(chuàng)新

對于自動(dòng)化企業(yè)而言，創(chuàng)新永遠(yuǎn)是其最為核心的競爭力，對于西門子來說同樣如此。其一百多年的發(fā)展史就是一部實(shí)實(shí)在在的創(chuàng)新史。而當(dāng)前，面對新一輪工業(yè)革命浪潮，于率浩表示：“西門子的創(chuàng)新已不僅僅停留在傳統(tǒng)PLC領(lǐng)域，在最前沿的技術(shù)領(lǐng)域，西門子也在不斷地拓展創(chuàng)新。”

大家都很關(guān)心未來智能工廠的樣子，西門子認(rèn)為自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展很大程度上會(huì)影響智能工廠的未來，尤其是三個(gè)趨勢，AI，邊緣計(jì)算和AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

2018年底，西門子推出一款用于SIMATICS7-1500控制器和ET 200MP I/O系統(tǒng)的，集成人工智能芯片的全新模塊：SIMATIC S7-1500 TMNPU（Neural Processing Unit-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元），配有人工智能芯片Intel Movidius MyriadXVision處理單元，因此能實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高效處理。該模塊可從SD卡上獲得經(jīng)過訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并配有USB3.1接口和千兆以太網(wǎng)端口。能夠以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)處理所連接的傳感器的數(shù)據(jù)或來自CPU程序的數(shù)據(jù)。例如使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以高效實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)工廠或圖像控制的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量控制。這樣就能實(shí)現(xiàn)更加高效、“更加類似于人”的行為。它所帶來的優(yōu)勢顯而易見，以取放應(yīng)用為例，移動(dòng)機(jī)器人必須能夠識(shí)別、抓取并放置隨意擺放在箱子中的部件。在質(zhì)檢方面也可帶來附加值：例如，利用聯(lián)網(wǎng)攝像頭所采集的圖像或數(shù)據(jù)來不斷訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以將關(guān)于產(chǎn)品或處理過程的濃度、顏色或質(zhì)量等參數(shù)直接傳輸給模塊，而這些參數(shù)都是曾經(jīng)依靠人類專業(yè)判斷的知識(shí)。隨著該模塊的推出，西門子將更多的未來技術(shù)整合到工業(yè)應(yīng)用之中。

此外，于率浩表示，西門子正致力于邊緣計(jì)算領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用：“現(xiàn)階段西門子已推出一系列基于PC的邊緣計(jì)算產(chǎn)品，未來我們在PLC的CPU上也將直接集成邊緣計(jì)算功能，以新技術(shù)不斷提升產(chǎn)品的功能。”

據(jù)其透露，在西門子安貝格EWA工廠，邊緣計(jì)算和人工智能技術(shù)已投入到實(shí)踐應(yīng)用中。

在 S7-300、ET200和其它知名SIMATIC產(chǎn)品的生產(chǎn)線中，西門子已部署一臺(tái)PCB切割機(jī)，用于按生產(chǎn)的需求切割印刷電路板。此處面臨的挑戰(zhàn)是，由于出現(xiàn)銑削粉塵，這臺(tái)切割機(jī)的主軸一次又一次地卡住，從而帶來機(jī)器停機(jī)導(dǎo)致的大量成本損失。為解決這一問題，西門子的應(yīng)對措施是部署人工智能和邊緣計(jì)算，借助這些技術(shù)，工廠能夠在故障發(fā)生前12小時(shí)至36小時(shí)預(yù)測出機(jī)器故障。為了訓(xùn)練這種人工智能算法，西門子首先在邊緣層上收集數(shù)據(jù)并將其全部傳輸?shù)皆贫耍岳肧iemens MindSphere中的可用計(jì)算能力來訓(xùn)練人工智能算法。一旦AI算法訓(xùn)練完成，再將其放入邊緣應(yīng)用并下載到機(jī)器附近的邊緣設(shè)備中。邊緣設(shè)備隨后會(huì)收集機(jī)器數(shù)據(jù)，如主軸速度和驅(qū)動(dòng)電流需求，通過機(jī)器學(xué)習(xí)來分析這些數(shù)據(jù)并檢測主軸是否存在異常情況。根據(jù)檢測到的異常情況，算法隨后會(huì)預(yù)測主軸的故障率，從而避免主軸故障。在生產(chǎn)現(xiàn)場的總共18個(gè)主軸配備了這種算法后，每年可節(jié)省總計(jì)20萬歐元。

毫無疑問，現(xiàn)在和將來，新的自動(dòng)化技術(shù)將進(jìn)一步賦能數(shù)字化企業(yè)和智能工廠。西門子將以多層面的持續(xù)創(chuàng)新致力于推進(jìn)新技術(shù)，幫助客戶應(yīng)對智能工廠日益增長的復(fù)雜性需求。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年6月刊