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湖南嘉普云自动化设备有限公司

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SIEMENS 湖南嘉普云自动化设备有限公司

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12月5-8日，西门子携数字化、绿色节能的船舶与海工行业解决方案与前沿技术亮相2017ZG国际海事技术学术会议及展览会（2017海事展）。针对船舶和海工行业的节能环保需求和数字化发展趋势，西门子展示了其为船舶行业的各类商品船打造的全集成系列化解决方案SISHIP；针对海工生产平台的数字化解决方案TopSides 4.0、先进的DP3闭环及eSiLoop解决方案等；此外，西门子还展示了产品生命周期管理软件（PLM）及其在船舶行业的应用。同期，西门子还分别与中远海运重工有限公司（中远海运重工）和上海外高桥造船海洋工程有限公司（SWSO）签署协议，达成战略合作伙伴关系。

“西门子在船舶领域历经130年的持续创新，我们的整体解决方案在确保GX、可靠和环保的船舶运营与海工作业的同时，还将引领船舶和海工领域的数字化发展趋势。”西门子（ZG）有限公司过程工业与驱动集团副总裁、过程工业解决方案业务总经理陈铮表示，“西门子涵盖了从产品、创新解决方案直至服务的全集成能力，为船舶和海工行业的绿色环保和数字化发展提供全面支持。”

西门子为船舶行业和海上油气行业提供的数字化解决方案包含EcoMAIN船舶综合管理系统和Topsides 4.0海工数字化解决方案

在西门子船舶行业全集成解决方案SISHIP下的EcoMAIN船舶综合管理系统是一个公共的多功能集成平台，可通过船舶的各类接口获取船舶运营的各项数据，并以统一的标准格式进行处理与呈现。比较典型的数据如：燃油消耗、排放、燃油加注、检修周期、文档与信息管理等，通过评估与分析处理以实现船舶运营的优化。船舶平台与岸基的服务器通过卫星通信，并基于西门子开放的工业云MindSphere，实现船队全生命周期的综合优化管理。

西门子也为海工生产平台提供从发电系统、配电系统、压缩模块、生产模块到自动化仪表系统、通讯系统的一站式解决方案以及全生命周期管理系统“Topsides 4.0”。“Topsides 4.0”依托西门子基于云的开放式物联网操作系统MindSphere，针对海工生产平台从概念设计到生产制造，再到调试交付和售后服务形成虚实结合的“数字化双胞胎”，为海工生产平台全生命周期的管理和决策提供支持，从而缩短设计建造周期3-9个月，10年内减少运营成本高达10亿欧元。目前，西门子Topsides 4.0理念已经应用于欧洲勘探开发公司Aker BP旗下的Ivar Aasen Field远洋平台，帮助该平台在一周内实现平稳运行，日开采原油达30000桶。

西门子DP3闭环及DP eSiLOOP闭环解决方案，BlueDrive PlusC直流电网电力推进系统，以及ESS能量存储及电池推进解决方案满足了船舶和海工行业的环保节能需求

西门子在率先将DP3闭环技术应用到实船并获得船级社认证。这一技术可有效减少主机运行和维护时间，提高主机操作灵活性和燃油经济性，减少温室及有害气体的排放。目前，西门子DP3闭环动力技术已经在十几条实船上得到集成应用，助力超深水双钻塔半潜式钻井平台“蓝鲸1号”在南ZG海上作业，成功开采可燃冰。而西门子DP eSiLOOP技术可节能达11%，使碳氧化物、氮氧化物减排达35%，并节省25%的建造成本。

作为船舶行业柴电推进系统的领航者，西门子提供全面的船舶推进系统解决方案，包括中压、低压、经济型等电力推进系统。而其中，BlueDrive PlusC直流电网电力推进系统则是西门子的又一重要创新。作为基于变速发电机和直流主母排技术的新一代电力推进系统，它大幅降低运营的燃油消耗，减少温室气体排放，油耗平均减少达20%；通过将主配电板与变频器的集成设计，在进一步提高了系统可靠性的同时，可节约空间和重量达40%。BlueDrive PlusC直流电网电力推进系统已在计划于2018交付的ZG大洋协会大洋综合资源调查船——“大洋二号”上得以应用。

基于电池的储能和推进解决方案重新定义了现代船舶推进的能源方式。西门子能量存储及电池推进解决方案Energy-storage solutions（ESS）可以增强船舶推动的灵活性、降低运营成本、提高环保性能。在挪威投入运营的首艘电池驱动的可运载汽车与乘客的电力推进渡轮，其全套的电力推进系统以及充电设备均由西门子提供，利用水力发电来为其所配备的锂电池充电，实现了真正意义上的零排放。

与ZG船舶和海工领域企业推进合作

12月7号，西门子与中远海运重工有限公司（中远海运重工）在上海签署协议，以建立全面战略合作伙伴关系。双方同意，在业务、设计、先进技术等方面加强合作，为对方提供优质GX的产品和服务，促进双方战略合作目标的实现。并将在船舶和海工领域、配套领域以及前沿技术等领域强强联合，共同推动ZG船舶和海洋工程装备行业的发展。

12月8号，西门子与上海外高桥造船海洋工程有限公司（SWSO）签署战略合作协议。双方达成共识，将在海洋工程及船舶领域的新船型开发、新技术共享、上部模块建造等方面开展全面合作。同时，双方还讨论了SWSO数字化工厂的规划，西门子将为对方提供全方位的支持。

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1. 概述

西门子驱动装置（SIMOVERT MasterDrives VC，MicroMaster 4 以及SIMOREG DC Master）除了具有与驱动基本应用有关的功能外，还具有强大的通讯功能。驱动通讯可以分为三种方式：

? PROFIBUS DP协议
? USS协议
? SIMOLINK协议（一般用来代替Peer to Peer协议，实现从站到从站的通讯）

PROFIBUS DP和USS协议属于主/从通讯，需要有PLC作为主站，驱动装置作为从站。

USS协议的主要优点是，其接口集成在基本装置中，不需要额外费用；主要缺点是通讯速度慢，只有基本通讯功能（PKW+PZD），多31个从站。

PROFIBUS DP协议的主要优点是，通讯速度快，除了基本功能之外还有一些附加功能（例如：非循环通讯，交叉通讯），站点数更多；主要缺点是需要另外购买作为选件的通讯模板（例如：CBP2或PROFIBUS模板）。

SIMOLINK协议（代替Peer to Peer协议）主要用来实现驱动装置与驱动装置之间的通讯。SIMOLINK协议也可以是主/从通讯，主站是S7-400（FM458+EXM448）或SIMADYN D。

这里我们主要介绍S7 PLC与驱动装置采用PROFIBUS DP协议进行通讯。
采用PROFIBUS DP协议通讯时，既可以利用STEP 7本身提供的功能，也可以使用TIA软件Drive ES。

本文档只介绍STEP 7本身提供的功能。有关Drive ES的功能将根据需要在以后的文档中再做介绍。

（关于 DriveES，可以参加西门子自动化与驱动培训ZX的培训课程D2403）

2. 必备条件

下面以S7-300 PLC与MasterDrives CUVC变频器的通讯为例：

主站：S7-300 CPU315-2DP可编程序控制器
从站：MasterDrives CUVC变频器 + CBP2 通讯模板
编程装置：PC + STEP 7 V5.4 + MPI接口（MPI Adapter 或CP5611卡）

装有STEP 7 V5.4 的PC机用于S7 CPU315-2DP的硬件组态与编程，通过MPI电缆与CPU315-2DP的MPI接口连接，用于硬件组态数据及程序的下载。CPU315-2DP的DP接口通过PROBIBUS 电缆与CUVC 变频器的CBP2 上的DP 接口连接，用于S7-300 与变频器的通讯。

网络连接如图1 所示。

图1：PC机、CPU315-2DP 与驱动装置的连接

3. 硬件组态

3.1. 新建项目
在SIMATIC Manager 中新建一个项目，名称为Drives_Comm。如图2 所示。

图2：新建项目，名称为Drives_Comm

3.2. 插入一个S7-300 主站
在项目名称Drives_Comm 下插入SIMATIC 300 Station，如图3 所示。

图3：在项目下插入一个S7-300 站

接下来对该站进行硬件组态：从硬件组态目录中依次插入机架、电源、CPU，设置CPU上PROFIBUS DP 接口的网络参数（可采用缺省设置，即：地址2，高地址126，波特率1.5 Mbps，协议DP）。如图4 所示。

图4：设置CPU 上PROFIBUS DP 接口的参数

按OK 键确认后得到主站的组态结果，如图5所示。

图5：主站的组态

3.3 插入一个MASTERDRIVE 从站
在PROFIBUS(1): DP master system (1) 总线上挂上MasterDrives 从站。

从站路径为：PROFIBUS DP >
                        SIMOVERT >
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx                 或
                        MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1

MASTERDRIVES/DC MASTER CBPx 与MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 的区别是，前者只能按照PPO 类型选择报文结构（即CBP 功能：循环通讯），后者还能选择更多的报文结构，以配合CBP2 的一些扩展功能（DPV1功能）。

（关于CBP2 模板的报文结构参见下面第7 部分）
（关于MM4 PROFIBUS 模板的报文结构参见下面第8 部分）

选择MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作为从站，地址设成3。如图6 所示。

图6：选择MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 作为3 号站

3.4. 在从站中插入“模板”
在驱动装置从站中插入类似于ET 200M 从站中的模板，以确定报文结构。
将右边窗口硬件目录中MASTERDRIVES/DC MASTER CBP2 DPV1 下面的 PPO 3: 0PKW, 2PZD插入左下窗口中的行（Slot 1）。该选项共占两行。意思是：PPO类型3，即：0个字参数数据（又叫PKW），2 个字过程数据（又叫PZD）。参数数据用于PLC 读/写变频器的参数，过程数据用于PLC 控制和监视生产过程。0 个字参数数据表示PLC 不能读/写驱动装置的参数，参数数据也不占用S7 的外设地址；2 个字过程数据表示PLC 和驱动装置交换2 个字过程数据，各占用S7-300 PLC 四个字节的外设地址。地址范围是输入字节256 - 259，输出字节256 -259。如图7 所示。

通常S7 传送到驱动装置的第1 个字是控制字，第2 个字是频率设定值；驱动装置传送到S7的第1 个字是状态字，第2 个字是频率实际值。这是简单的应用。

(关于CBP2 模板的其他选项的含义参见下面第7 部分)
(关于MM4 PROFIBUS 模板选项的含义参见下面第8 部分)

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