德国西门子模块中国总代理商在各个行业的应用愈来愈广，PLC与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。同时传统的水塔供水方式暴露了很多缺点：水的二次污染，用水高低峰的不平衡，管道阀门易损坏，维修保养费用过高等等。

在此条件下各种恒压供水方式应运而生，其中由变频器、 PLC控制的方式尤为普遍，这种方式的特点：系统稳定，功能强大，变频器用于供水更加节能，所以广泛应用在多层住宅小区生活消防供水系统中。

现在好多场合也有应用，比如中央空调系统、供水加压站、集中供热等，这种方式经受了时间的考验，已有很多的应用实例。本文介绍的系统在宝鸡某电厂家属区已从98年运行至今，系统稳定，性能可靠，得到了用户的肯定和好评。

*后造成的结果是“各自为政”，相互之间无法进行信息共享与业务集成，从而形成一个个“信息孤岛”。为了避免这类问题，西门子结合河钢石钢的现场痛点，为其提供了数字化工厂的顶层设计咨询，核心是要把数字化理念融入工厂从设计阶段到建设阶段再到运维阶段的全流程，从而帮助河钢石钢做到生产透明、降本增效、优化运维以及节能降耗。建设过程中，西门子还利用虚拟仿真技术搭建了河钢石钢新区的数字化双胞胎，提前完成了工艺流程验证及工厂布局优化。

数字化工厂的建设是一项全局工程，涉及理念、技术、架构以及人才等方方面面。西门子为河钢石钢提供的咨询服务能够帮助其优化基地的资源配置，即通过抽丝剥茧的梳理，从源头上消除冗余和浪费，真正实现降本增效。比如，多个部门能否通过流程的优化整合为一个部门？产品检验、铁水捞渣、行车操作等环节能否通过自动化或远程的方式实现？在优化方案实施后，这些问题都迎刃而解。今年10月底，河钢石钢新区正式投产，开启了崭新的数字化航程。

河钢石钢新区指挥中心

打造数字化“无人”料场

如果说数字化咨询是帮助企业找到痛点的“医”，那么完整的数字化方案就是帮助企业解决问题的“药”。在河钢唐钢新区的“无人”料场，西门子的数字化“良药”正在为传统钢铁企业注入新动力。

过去的开放式料场普遍存在着粉尘问题。在漫天的粉尘之中，工人需要全天候轮班进行堆料、取料等操作，不敢有一丝懈怠。这种模式不仅会对操作工人的健康造成不利影响，而且可能导致供料产品质量的不稳定。当前，料场的封闭式管理已经被纳入国家环保政策要求，无人化成为大势所趋。

2018年，西门子与河钢就河钢唐钢新区先进料场数字化无人控制系统项目签署协议，为其提供自动化设备和包括**计划排程系统（APS）、大机无人化系统（MOM）在内的软件工具，以软硬件一体的数字化料场管理解决方案支持河钢打造中国钢铁行业规模*大、系统*复杂的料场之一，树立行业**。

如今，在面积大约1平方公里的偌大料场中，几乎看不到人员踪迹。来自矿山或港口的原料被接卸下来后，直接通过长达 270 公里的皮带传输系统实现归库，近 20 台大型堆取料机不知疲倦地自动进行着堆料、取料任务。整个过程做到了外部信息的自动感知、数据的自动计算以及运营指令的自动发出。

一般情况下，同等规模的料场需要近千名工人来运维，而河钢唐钢新区仅需数名员工即可维持料场的正常运转，而且效率更高、环保更优、控制更精、稳定性更强，同时也有利于在后疫情时代降低人员交叉感染风险。

河钢唐钢新区数字化“无人”料场

探索数字化“深水区”

河钢在数字化领域的探索卓有成效，但这家钢铁行业的**企业并没有止步于此，而是继续向数字化“深水区”探索。2019年6月，河钢成为中国首家接入西门子 MindSpher德国西门子模块中国总代理商e 工业物联网即服务解决方案的钢铁企业，基于 MindSphere 的智慧轧机解决方案正帮助河钢集团衡板公司（河钢衡板）优化轧机运行。

对河钢衡板而言，其首要关心的莫过于轧机的稳定运行，因为一旦轧机出问题，轧出来的钢卷在某个位置出现残缺或裂纹，就会影响产品的销售价格，甚至损害市场对企业的信任。此外，河钢衡板希望提升轧机日常运维的效率，减少设备的停机时间。*后，在稳定和高效的基础上，企业还追求节能降耗，以降低生产成本，提升环境效益。

借助西门子的解决方案，河钢衡板为其轧机建立了虚拟世界里的数字化双胞胎，可实时采集设备运行过程中的轴承、电机等设备的振动、温度、张力、电耗等关键参数，并将它们传输至 MindSphere 平台进行分析。

基于分析结果，河钢衡板能够以数据指导生产，制定*优的维护计划，甚至预测可能发生的潜在故障。在西门子大数据和云计算技术的赋能下，企业可以降低对工人经验的依赖，实现轧机的科学维护，提高生产效率、产品质量以及成品率。在项目完成后，成品率可超过 99% 。

西门子与河钢集团共同推进西门子 MindSphere 在中国制造业领域的应用。

“钢铁向材料”的转型升级

作为世界*大的钢铁材料制造和综合服务商之一，河钢未来既要继续发力，将钢铁主业做精做强，也要瞄准钢铁向材料转变的高端制造领域，以及与钢铁有关的新兴产业。为此，河钢发力增材制造和新材料领域，成立与增材制造相关的新业务板块。

2019年3月，西门子与河钢签署增材制造战略合作协议，以及增材制造业务咨询服务合同。双方将在增材制造研发和产业化、人才培养等方向展开合作，共同建设河钢增材制造实验室，并将河钢旗下的河钢工业技术公司打造成为中国增材制造技术产业化的**企业。

不远的将来，也许汽车发动机这种复杂的部件不再需要由上千个零件组装而成，河钢可以直接通过增材制造技术将钢铁粉末一体成型，并且*终产品还具有更好的结构设计、更高的强度和更优异的质量。而西门子提供的 Teamcenter、NX、Simcenter 等与虚拟仿真相关的软件平台，则可以帮助河钢预先模拟增材制造过程和产品性能，减少试错成本并提高研发效率。

系统组成

1、原理框图：参见图一所示。

2、系统概述：

该系统由四台大泵(22KW)与一台小泵(5.5KW)组成;PLC部分由西门子可编程控制器S7-200系列的CPU226，文本显示器TD200组成;变频器采用三菱FR-A540系列，功率22KW。

用户所需的生活用水压力、消防用水压力、运行方式等参数在TD200文本显示器上设定，压力传感器把用户管网压力转换为0-10V标准信号送进 PLC模拟量模块EM235，PLC通过采样程序及PID闭环程序与用户设定压力构成闭环，运算后转换为PLC模拟量输出信号送给变频器，调节水泵电机转速，达到恒压供水的目的。

该系统有各个泵的运行时间累计功能，通过PLC的数据区保持可以断电记忆。每次起动时先起动1#小泵，当用水量超过一台泵的供水能力时，PLC 通过程序实现泵的延时上行切换，切换原则为当前未运行的大泵累计运行时间*少的先投入;当压力超过时，PLC通过程序实现泵的延时下行切换，切换原则为当前正在运行的大泵运行时间*多的先撤出。直到满足设定压力为止。追求的*终目标为压力恒定。

当供水负载变化时，变频器的输出电压与频率变化自动调节泵的电机转速，实现恒压供水。

德国西门子模块中国总代理商

系统还可通过PLC的实时时钟自动定时供水，用户在TD200上设定每天*多6段(段数也可设定)定时供水，比如早上6：00到8：30，中午11：20到1：30等。

系统可动态显示各种参数，如设定压力，运行压力，水位高度，运行方式，实时时间，日历，各个泵的运行时间累计(**到秒)，运行状态，故障信息等等。为了不使系统中TD200画面显得死板，在PLC程序中控制TD200中的画面定时切换，动态显示。

系统还有故障自诊断功能，各泵发生过载、缺相、短路、传感器断线、传感器短路、水位下限、水压超高、水压超低、变频器故障等，都会有声光报警，TD200上同时显示故障类型，通知设备维修人员处理，并可记忆故障发生时间及班次，以便追查原因及相关责任。

3、工作原理：

3.1 自动手动方式

(1)手动运行时，可按下按钮起动停止水泵在工频状态下运行，完全脱离开PLC及变频器的控制，该功能主要用在检修及自动系统出现故障时的应急供水方式中。

(2)自动运行时，全部泵的运行依程序自动工作。

上行过程：当在自动运行方式时，按下TD200上的起动软健，系统先起动

1#小泵，PLC程序控制模拟量模块EM235给定变频器一固定频率输出，此时若用 PID运算输出直接控制变频器则(设定压力大，运行压力为零，所以运算输出*大)变频器依设定的上升时间运行，升速太快，系统冲击很大。等泵运行一会儿，管网压力积累后，再用PID运算输出控制变频器。具体时间和频率与管网系统有关，在现场调试时这两个参数在TD200上设定调整。管网越大，时间越长。

当 1#小泵到达50HZ后，系统压力仍偏低，则延时一段时间后，系统靠PLC程序把1#泵切换到工频运行，同时由PLC输出一个开关量给变频器的MRS端子，变频器瞬间禁止输出，此时PLC把运行时间*少的泵变频接触器接通后，撤掉禁止输出，相应的泵变频起动运行;延时切断1#小泵，系统中相应的一台大泵变频运行，压力自动调节，若系统压力平衡，则频率稳定在一个相对的范围，若频率到达50HZ后压力仍然偏低，则再投入一台大泵，比较剩下的泵的累计运行时间，时间少的先行投入，以此类推。注意，上行中，只要有一台大泵运行，则1#小泵要断开，大泵与小泵同时运行时，小泵的效率很低。

高科技企业致力于将苏州基地打造成为世界的第三代半导体全产业链研发生产平台，满产后将实现月产8英寸硅基氮化镓

晶圆65000片，产品将为5G移动通信、数据中心、无人驾驶、手机快充等战略新兴产业提供核心电子元器件。

每个监控现场有一个摄像头和一个PLC；PLC下连接液位计和闸门开关控制器；PLC主要用于水位监测和闸门开关控制，摄像头主要用于远程查看闸门是否正常开启和现场的一些环境。

2. 其他独立监测点，如雨量计、液位计等需要监控。

解决方案

1、监控现场位于湖边，水陆交叉，环境复杂，布线施工不便。采用无线通讯传输的方式。

2、系统采用监控中心下询查看的方式，因4G无线路由器没有公网IP，因此采用L2TP VPN的方式进行组网；根据项目需求以及成本考虑，监控中心使用华为安全网关。

3、其他独立监测点，如雨量计、液位计等，通过RTU设备GPRS接入该套监控系统。

系统拓扑图

现场的PLC和摄像头，接入到4G路由器WR215，现场的RTU设备通过WR511的4G-DTU功能上传到监控中心，现场的4G无线路由器与华为vpn安全网关，德国西门子模块中国总代理商通过L2TP VPN组成了一个虚拟的局域网，通过组态软件和监控画面，就可以对湖面的状态进行监控。还可以在远程的分站点监控中心，也可以通过组态软件和监控画面，就可以对湖面的状态进行监控。

项目效果

半导体制造业对电力的稳定性有着极高要求，配电系统持续、可靠地运行不仅是安全生产的基本保障，还关系到产品质量和生产进度。量产后，苏州基地产线需要一天24小时运转，以保持*大的经济可行性并实现目标产能。由于芯片制造工艺流程高度复杂，任何计划外的停电甚至瞬间的电压变动都可能造成百万级以上的损失。

苏州基地超大型的生产体量与规模注定了其“用电大户”的身份。要知道，做出一个芯片需要经过3000多步工序，而在各个步骤中都维持超净、恒温、高温高压、真空、强电磁场等条件，必将消耗巨大电能。

对于壮志满怀的英诺赛科而言，毫无疑问需要一位****的合作伙伴来解决用电方面的

下行过程：当系统压力偏高，变频器运行在18HZ左右(18HZ以下泵的效率很低，经验值)时，PLC程序判断运行在工频状态的泵累计运行时间 (若只有一台泵不作判断)，运行时间*多的泵延时先行撤出，在撤出的瞬间，PLC控制变频器运行频率在50HZ，要不系统冲击过大，容易有水垂现象，延时一会儿后，再把 PID运算输出投入即可;以此类推。

注意：下行过程中，到*后一台大泵运行时，频率在18HZ左右，系统压力仍然偏高时，则把1#小泵切换到变频运行。这种情况在夜间可能发生，当供水管网很大时，也许没有这个可能性。

注意事项

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1、该系统中有泵的工频变频上行切换，为了系统的快速响应，切换时间**越短越好，切换时德国西门子模块中国总代理商时间差很小，所以各个泵的变频接触器与工频接触器**用可逆接触器，电气线路与PLC程序中也要有互锁功能。以免发生意外短路事故。对系统或变频器造成危害。

2、变频器上行下行切换时间设定，如果设定值过大，则系统不能迅速对管网的用水量做出反应;如果设定值过小，则可能引起系统频繁的投入泵，撤出泵的动作;为此，PLC程序中增加判断设定压力与运行压力在临界切换状态时，只要不超过允许的误差范围内，不做泵的切换。