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行 业：机械 电工电气 工控系统及装备
发布时间：2021-02-04
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数字化世界
能不能以远程方式控制和维护成千上万的建筑物和机器？当然可以。这是一个庞大的技术、经济和社会新全景的组成部分。在这里，现实世界的几乎所有实物都有数字的对应。
古籍、地籍册，到数不胜数的各种工业设施组件和城市构筑物，现实世界里的事物纷纷有了数字化对应物。随着这一趋势的愈演愈烈，数字世界不仅从物质层面，而且从机能层面复制了现实世界。因此，我们不仅能调用详尽的数字化图像――譬如，工厂车间里的机器配置图，而且，还可以从实际出发，模拟在这样的环境中对工人而言安全的安装位置和符合人机工程学的配置。西门子PLC代理商当然，这归功于以生物测定学为基础、能精准表征人类特性的技术的发展。
与此类似，随着奥地利维也纳Aspern区建设的如火如荼，西门子研究院（CT）开发的系统正使用生成的图像，来跟踪、记录在这片占地240公顷的工地上所进行的施工活动。这种能自动将当前数据与以往数据进行比对的系统，也被广泛用于跟踪工厂内部的变化，以保证数字版的规划方案符合新的实际情况。
秘诀：软件。这种对象和功能均朝数字世界大规模迁移的现象背后，是什么在起支撑作用呢？使这一切成为可能的秘诀，当然是软件。软件，在几乎每个技术领域都起到了重要作用，这一点从西门子公司研发预算的40%都用于软件开发上便可见一斑。西门子研究院的工作集中在跨领域项目和诸如改进架构、降低复杂度等根本性的问题上，它雇佣了大约4500名程序员和软件架构师。在整个公司，西门子总共雇佣了大约1.75万名软件，他们聚集在各种各样的项目上，从模拟“好奇号”火星探测仪，到创新发电厂的控制系统；从用于优化铁路系统的显示屏幕，到面向操作室的图像、数据融合解决方案等等，不一而足。西门子PLC代理商
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当今世界，数字化技术大行其道，软件扮演关键角色的例子比比皆是。譬如，在纽伦堡附近，有一座生产Simatic可编程逻辑控制器（PLC）的西门子工厂。在这里，西门子的NX和Teamcenter软件系统每天要追踪大约5000万道生产工序的结果，从焊接温度到拾取-贴装速度，无所不包。这座工厂的生产合格率能高达99.9988%，这些跟踪信息功不可没。通过联网系统，这些信息被发送到工厂的研发部门，用于优化现有及规划中的生产线及生产工艺。
这座工厂的自动化程度非常高，因此被誉为朝第四次工业革命迈出步的楷模——在第四次工业革命的愿景中，为了自动优化生产工艺，现实世界和虚拟世界将相互吸取经验。这座工厂凭借率而享有卓著声誉，当之无愧地成为了其他工厂的榜样。譬如，在地处中国西部的成都，一座几乎是这座德国工厂的翻版的工厂正在帮助满足中国对PLC的旺盛需求。从汽车生产线到采矿机械，PLC可以用于控制几乎一切工业设备。西门子PLC代理商
将现实世界与虚拟世界融为一体的开发实例不计其数，全世界大的光学望远镜的生产便是其中之一。为了加快开发进度，制造商使用了西门子NX软件对用于生产直径达1.5米的望远镜镜片的机器进行三维模拟，然后将模拟数据与生产系统集成。这样，只用了短短一年半的时间，就开发出了这台抛光精度高达30纳米的机器。
在手术室里融合可移植成像。现实世界的数字化步伐也在阔步迈向领域。譬如，在位于新泽西州普林斯顿的西门子美国研究院，研究人员正与来自西门子的合作，将术前三维计算机断层扫描成像和核磁共振成像与手术室或介入室里的其他成像设备生成的实时图像相融合。其思路是将高分辨率的三维成像用作引导底图，并将所有其他模式的成像融合到其中。
多模数据融合将不于成像。研究人员预计，诸如患者实时监测数据，甚至一些官能的现场模拟数据等信息，将被整合到一张可能很快就将支持无线移植的融合实时成像中。事实上，在这个愿景中，融合数据集的可移植性是关键。可移植图像将支持视觉、心理活动与手眼协调的融合，甚至可能被用在增强了的现实环境中，从而允许将诊断信息重叠到他/她的实际视野上。鉴于可移植性的诸多益处，西门子研究人员正在开发有关技术，以促进超快速可视化解决方案的获取――包括量身定制流式传输和针对应用的视频压缩解决方案。
不论对象是工业环境还是环境，硬件还是软件，数字世界里的大多数系统在设计时都考虑了自动、预防性维护和远程维修等需求。譬如说，西门子PLC代理商现在，西门子的通用远程服务平台（cRSP）就跟踪了大约25万个系统，从摩天大楼和燃气轮机，到255座城市的交通控制中心，不胜枚举。它还了大约12万台设备，并提供维修服务。每个月，这些系统总共要生成差不多10兆兆字节的数据。但随着所系统精密度的日益增长，其诊断传感器和软件驱动的功能也与日俱增。因此，预计，到2020年，cRSP每个月将需要处理大约80兆兆字节的数据。为了增强安全性，同时保证有足够的能力来应对这些海量数据，西门子正在开发新一代结构。
通过对基础设施和知识的整合和虚拟化，基于云计算的服务可降低费用。
新经济。在越来越多系统的和维护功能朝着数字世界迁移的同时，与这些功能有关的实物基础设施本身也在经历数字化。譬如，为什么每一座城市都要具备自有交通管理中心呢？在德国，已有10座城市基本上将这项功能外包给了一家西门子服务中心。由于可以通过基于云计算的互联网服务获取其所有交通数据，每一座城市都能对当地影响交通的事件进行规划和管理，而无需部署成本不菲的实物设施，也无需进行相关维护。
IT基础设施也直冲云霄。自动化系统生成的数据量非常之庞大，就连西门子这样的大型企业也面临着数据存储量日益增长的挑战。同时，作为虚拟IT解决方案的云计算具有强烈的吸引力。考虑到这一点，西门子研究院正支持公司各业务部门开展一项计划，旨在探索产品设计新途径，以期既能充分利用云存储系统里的海量数据，又不降低安全性。通过对基础设施和知识的整合和虚拟化，基于云计算的服务可降低费用。事实上，据市场情报提供商国际数据公司（IDC）预计，IT服务朝云计算系统的迁移将是缔造所谓“智能数据”经济的决
定性因素。
产品、服务和知识的快速数字化进程将带来巨大益处，这一点毋庸置疑。每个人都能有切身感受的一个关键领域是我们与的关系。比利时eGovlab公司的董事兼创始成员Vasilis Koulolias设想，电子政务将是制度下一步的发展趋势。他预言道，“这意味着朝更睿智、、更具代表性的转变；这将为合作、共同创造和相互交流降低成本。”
虽然这个数字化的美丽潜力无限，但是我们在朝着它迈进的同时必须小心谨慎。正如麻省理工学院数字化商务中心Erik Brynjolfssen教授在接受我们的采访时所指出的那样，自动化系统正日益瞄准蓝领和的工作岗位。Brynjolfssen说：“利用数字化技术，可以创造无穷的财富。但这些财富既可能被集中在少数人手里，也可能为数十亿人创造广泛的机会。我们有能力创造全人类的共同繁荣，但如果我们坐视不管、放任自流，那么这样的繁荣景象永远不会到来。”西门子PLC代理商
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眼见为实
西门子基金会希望利用能够产生巨大影响的简单解决方案，如一美元眼镜，帮助发展中国家的人们过上更加幸福美好的生活。
有的人天生视力不好。在非洲西部国家布基纳法索，小Raduda就是一位先天弱视者。自出生以来，这个10岁的小姑娘一直备受先天视发育不良之苦。她说：“在学校，我总是要比别人花更多的时间来读书。”她对未来的期望是：能用不同的目力看世界。
据世界卫生组织（WHO）发布的数据，全球有超过1.5亿弱视患者，并且这个数字还在不断增长，Raduda只是其中之一。眼镜可以弥补视力不足。尽管在工业化国家，人们常常将眼镜视作一种饰品，但在一些发展中国家和新兴经济体，眼镜却是稀缺商品。这里的人们日均生活费通常不足两美元，根本买不起一副眼镜。然而，据世界卫生组织称，贫困国家每年因视力缺陷而招致的收入损失却高达1200亿美元左右。
Martin Aufmuth是德国爱尔兰根一所中学的教师，三年前，当他听说发展中国家眼镜太贵的问题时，便下定决心要做点什么来改变这种状况。他说：“很长一段时间以来，我一直在参与发展援助计划。”他提出的解决方案是：“一美元眼镜”。
他的一美元眼镜是用价值约一美元的材料制成的。在需要这种廉价眼镜的国家，经过培训的验光配镜师可以轻松、快速地配制出一副这样的眼镜。Aufmuth表示：“仅需10分钟，就能做出镜片毛坯，并且无需用电。”镜架则是借助一个特制的弯折器，利用具有优良柔韧性和强度的弹簧钢手工制作而成。可以轻松地将由聚碳酸酯玻璃制成的预制防碎镜片装到镜架中。
来自德国的志愿者组织EinDollarBrille e.V.及其他非营利性机构，在目标国家当地组织了培训课程，对验光配镜师进行关于装配、调节和销售这种眼镜的培训。Aufmuth说：“截至目前，我们已经在三个国家开展了验光配镜师培训：布基纳法索、卢旺达和玻利维亚。”完成培训后，验光配镜师将带着各式各样的镜片和成品镜架走村串户。这些在当地注册的验光配镜师或将首行验光，然后为佩戴者调试好眼镜，无需使用任何额外的工具。每一位验光配镜师的镜片盒里都装有屈光度从-6.0到+6.0不等的25种镜片，从而可以满足多种不同视力等级的需求。为了保证当地生产商和销售商能够以此谋生，这种眼镜的售价，相当于所在国家日工资的两到三倍。譬如，在卢旺达，取决于眼镜类型，其售价约为3至6美元。由于眼镜销售收入不仅足以购置新的原材料，而且能够维持生计，这门生意得以维系。为了尽力降低成本，镜片均为沿垂直轴对称。这样一来，每个镜片都既可以装入镜框左侧，也可以装入镜框右侧；因而，仅需制作和打磨一种标准形状的镜片。
贫困国家每年因视力缺陷而招致的收入损失高达1200亿美元左右。
生活质量。从2012年开展销售廉价视力矫正眼镜的试点计划以来，目前只有几百人购买了这种眼镜，不过已经有超过30位“一美元眼镜”验光配镜师在当地接受了培训，因此，今后将有越来越多的人佩戴这种廉价眼镜。
2013年，“一美元眼镜”发明，荣获了西门子基金会颁发的“赋权奖（empowering people. Award）”。这个奖项旨在推广简单而又能对生活质量产生深远影响的工程设计解决方案。在理想情况下，这些发明可以被融合到创业模式中，从而开辟新的收入来源。
由来自世界各地的商界、科学界及发展合作领域人士组成的国际评委会，从800多个参赛项目中选中了“一美元眼镜”。Aufmuth获得了5万欧元奖金，这笔资金将有助于他进一步改进这个发明。
二等奖得主是来自乌干达的Moses Kizza Musaazi博士，他的发明是“Maka卫生巾”，一种采用天然原材料，在当地制造的廉价的可生物降解的卫生巾。这个发明也旨在保护贫困国家的妇女，防止疾病和歧视。他的发明获得了3万欧元奖金。
英国Celsius Global Solutions公司的David Osborne捧走了三等奖2万欧元奖金。他的发明是“Jompy烧水壶”，这个装置装满水后放在炉子与锅之间。在烹饪过程中，流经这个装置的水将变得很烫，足以杀灭。这样一来，从该装置流出来的水就能用作饮用水。Jompy烧水壶考虑到了这样一个事实，那就是：在发达国家引用水这样习以为常的东西，在肯尼亚和乌干达等国家却来之不易。
西门子设立“赋权奖”的宗旨是，发掘能够解决问题的技术和创业手段，并促进这些解决方案的广泛应用，以改善人们的生活条件。归功于这些发明，特别是别具一格的“一美元眼镜”，小Raduda现在也能过上更加幸福美好的生活——而不必花很多钱。
结合我做工程经验，我认为FB主要是为了实现功能时调用的，比如我想实现PID调节，那么我必须要调用FB41,。
而FC主要是具体编程时调用的，同样我为了实现PID调节，需要在FC里调用FB41.
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以可再生能源为支柱
德国联邦环境部资助的一个研究项目表明，如果将可再生能源发电设施与蓄电系统和备用电厂等联网，便可以在未来保障德国的电能供应。当然，这样做要花费多少成本，则另当别论。
对德国的电力用户而言，2050年2月1日是个好日子。这，北部海岸刮起大风，风势强劲，海上风电场和安装在陆地上的风电机组，都卯足了劲，转个不停。同时，这，还阳光灿烂，主要分布在南部地区的光伏发电模块，也在全力工作。在一间控制室的显示屏上，可以从一张图表上看到，这的平均可再生能源发电量为8000万千瓦，正午时份的高发电量，则高达1.2亿千瓦。
在这样的场景中，仅靠利用风力和阳光等可再生能源生产的电能，便足以满足整个德国的工业、贸易、商业和居家等用电需求。在德国，用电量大的是柏林、汉堡和鲁尔地区的几座城市。不过，归功于新的输电线路，像这样的人口密集地区，也并未遇到任何麻烦。
如果有时候风力不够强劲，或者太阳躲在云层之后，那么，采用甲烷和沼气系统来发电的备用电厂，也将出现在这幅场景中——不过今天不需要它们出场。控制室里的工作人员认为，这是利用过剩电能为遍布全国的蓄电系统充电，以及利用“电转气”系统生产可输送至天然气管网或重新变为电能的甲烷气体的理想日子。
西门子PLC代理商一个几乎完全基于可再生能源的基础设施，能不能像如今的矿物燃料电厂那样，不论用电需求是增加还是减少，都能始终确保电网的稳定性和可靠性呢？换句话说，技术解决方案，能不能担起抵消风力发电和太阳能发电与生俱来的波动性的重任？
在一个名为“联合电厂”的合作项目中，科学家针对这些问题给出了。西门子研究人员Philipp Wolfrum博士和Florian Steinke博士表示：“完全采用可再生能源发电，是有可能实现电力平衡的。其中至关重要的因素是，借助面向分布式电厂的智能电能控制系统，在短的时间内作出积极而准确的响应。”这是从西门子研究院与来自科学界、商界的合作伙伴所共同开展的模拟中得出的结论。
风大，太阳足。控制系统认为，原则上，到2050年，可再生能源发电厂确实可以保持德国电网的频率和电压的稳定，保证提供可靠的服务，同时也能生产出足够的负荷均衡电能，在任何时刻，都能始终提供正好需要的发电量。在他们的研究项目中，他们假定风力发电量占总发电量的大部分——在本例中，占比为60%。此外，光伏发电系统生产的电能约占五分之一，生物能占10%。其余10%则来自水力发电和地热发电。
这种电能供应系统模型是基于这样一个假设：年用电需求几乎与当前一样，即6000亿度左右。模型涵盖了额外的用电设备，如电动汽车和新的蓄电系统，而且也考虑了德国联邦所预期的能效提升，以及工业系统和生产工艺的优化和需求管理的可能性。
这个模型还假设，德国联邦拟于2032年实行的《网络开发计划》会如期实施，这样一来，比如说，未来的海上风电场将并入电网，而且还将建造高压直流输电线路，主要用于从德国北部向南部，远距离传输所生产的电能。 西门子PLC代理商
根据2007年的天气和用电需求数据，研究人员按100米空间分辨率，逐小时估算了整个国家在一年内的发电量和需求量。弗劳恩霍夫风电和电力系统技术研究所（IWES）的进行了广泛深入的位置分析，包括地方局部发电的可能性，以查明新建风电场和光伏电站的空间分布，以及可再生能源发电系统向电网输送的电能、用电需求（包括负荷管理）、电厂和蓄电系统的使用等情况。
但这些分析本身并不足以电能供应是可靠且稳定的。如今，电网运营商不得不保证所谓的“配套服务”。除维持稳定的频率和电压之外，还包括拥塞管理，以及在发生断电时快速恢复供电。虚拟联合电厂必须表明，它能随时提供这些服务，它能平衡供应和需求，它能保持稳定的50赫兹频率——这是欧洲通行的频率值。这一点不可或缺，因为稍有偏差，就会导致电网崩溃。
通过模拟，项目合作伙伴得以确定发电峰值、发电量的过剩和不足、以及将这个系统置于极端情况下（如个别输电线路故障时）会发生的情况。模拟结果表明，电压和频率的稳定性、拥塞管理以及服务可靠性等在所设想的未来系统中均可实现。然而，要达成这些目标，必须调整项目的一些技术条件。譬如，未来，光伏电站和风电场所采用的基于逆变器的发电机，应能更迅速地提供负荷均衡电能，其响应速度应比目前电力系统所要求的要快。这样，才能进一步确保电网稳定，从而补偿当风速缓慢甚或无风时不可避免的发电量降低。
研究人员逐公顷、逐小时地分析了整个德国的发电和用电情况。
