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為此，位于慕尼黑的西門子智能系統(tǒng)與控制技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門的Volkmar Sterzing及其CT團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可以實(shí)現(xiàn)以上功能的新方法。使用所謂的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究人員可以描繪燃?xì)廨啓C(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過程，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其產(chǎn)出。Sterzing解釋說：“過去，我們只能了解到這些過程在某一時(shí)刻的狀態(tài)。而現(xiàn)在，使用這個(gè)新方法，我們可以掌握在這個(gè)特定時(shí)刻之前及之后的運(yùn)行情況。”Sterzing表示，利用這種方法，研究人員不僅可以查明過去發(fā)生了什么，還可以預(yù)見未來(lái)會(huì)發(fā)生什么。這種動(dòng)態(tài)的描繪可以確認(rèn)其中的變化，充分利用有利的變化，同時(shí)弱化可能產(chǎn)生負(fù)面影響的變化，并相應(yīng)地調(diào)整維保計(jì)劃。

未來(lái)，個(gè)人能源代理將使用裝有學(xué)習(xí)軟件的專業(yè)電表箱（左圖）來(lái)操作顧客和電力公司之間的電力交易。

CT研究人員已經(jīng)將他們從燃?xì)廨啓C(jī)中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)，例如優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組及整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。作為熱心航海比賽船員的一份子，Sterzing知道在比賽中每時(shí)每刻都需要關(guān)注波浪、風(fēng)速和對(duì)手的船只，這樣才能決定駕馭船只的方式。否則，如果無(wú)法預(yù)測(cè)未來(lái)的變化，就不能規(guī)劃合適的路線。在這種辦法的啟發(fā)下，他為風(fēng)電機(jī)組發(fā)明了一種軟件系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的基礎(chǔ)是能夠測(cè)量大約十種因素的傳感器，包括風(fēng)速、亂流度、溫度和氣壓。算法將這些數(shù)據(jù)和風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量聯(lián)系起來(lái)，這樣軟件就能夠從數(shù)以千計(jì)的關(guān)系中學(xué)習(xí)并學(xué)會(huì)如何在新情況下應(yīng)用已有的知識(shí)。

西門子研究人員現(xiàn)在正在測(cè)試該系統(tǒng)。

隨著對(duì)不同情況的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)越來(lái)越擅長(zhǎng)獨(dú)立預(yù)測(cè)，知道哪種情況下，旋轉(zhuǎn)葉片的入射角或發(fā)電機(jī)速度快慢的改變，使得風(fēng)電機(jī)組能夠從風(fēng)中獲得大的產(chǎn)出。這種方法可以將風(fēng)電機(jī)組的產(chǎn)出提高0.5個(gè)百分點(diǎn)。聽起來(lái)似乎不多，但是對(duì)一個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)而言就是很顯著的效果。在過去的六個(gè)月里，瑞典Lillgrund風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，正是得益于從自己的行為中獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，即所謂的自主學(xué)習(xí)，風(fēng)電場(chǎng)提高了發(fā)電量，這相當(dāng)于額外添加了一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組所生產(chǎn)的電量。

從聲音中學(xué)習(xí)——高效節(jié)能

將電弧爐中的鐵塊熔煉成鋼板會(huì)產(chǎn)生大量噪聲。重量各異的鐵塊，有的甚至像汽車那么大，在三個(gè)強(qiáng)大的電弧下熔化時(shí)來(lái)回滑動(dòng)。雖然電弧的溫度高達(dá)一萬(wàn)攝氏度，有時(shí)也不能將熔化的鐵塊焊接起來(lái)，而將能量消耗到爐壁上。熔爐產(chǎn)生的噪聲震耳欲聾。三相交流電電極的電弧產(chǎn)生大約120分貝的噪聲，比噴氣式飛機(jī)的噪聲都大。Detlef Rieger是慕尼黑西門子中央研究院的非破壞性試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門的項(xiàng)目經(jīng)理，Thomas Matschullat就職于愛爾蘭根的冶金技術(shù)部門。正是這樣巨大的噪聲使兩位科學(xué)家不得不認(rèn)真思考這一問題。兩人想知道該如何監(jiān)視和控制熔煉過程，以減少能源的浪費(fèi)。

他們?cè)谌蹱t外壁掛上傳感器，這樣就可以測(cè)出熔爐內(nèi)部產(chǎn)生的聲波。除此之外，他們還持續(xù)不斷地監(jiān)視電極產(chǎn)生的電流。Rieger說：“把電極數(shù)據(jù)和聲波測(cè)量結(jié)果結(jié)合起來(lái)。我們的算法可以計(jì)算出電弧和爐壁之間產(chǎn)生的是哪種聲音振蕩。通過這個(gè)信息，我們可以推斷出熔爐內(nèi)部每時(shí)每刻的情況。”在熔化的初階段，系統(tǒng)已經(jīng)掌握足夠的信息可以確定熔爐內(nèi)部各個(gè)鐵塊的位置，從而判斷出單個(gè)電極的輸出是增加還是減少。在熔煉的第二階段，確保鐵塊中碎屑異物形成的礦渣盡可能均勻地分布在熔化的金屬表層，這很關(guān)鍵。為此，將煤灰吹入熔爐中，在礦渣上形成一層一氧化碳泡沫。這一層泡沫保護(hù)了電弧和熔化的金屬，避免爐壁的溫度過高。這樣就減少了能源消耗。軟件不斷地通過解讀聲波數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量含有泡沫的礦渣是否足夠厚，分布是否均勻，因此該過程被命名為“IMELT Foaming Slag Manager（IMELT泡沫煤渣管理器）。”德國(guó)的兩家煉鋼廠和白俄羅斯的一家煉鋼廠都在使用這個(gè)系統(tǒng)，并成功地將能耗降低了2.3%。Rieger說：“例如，按照100噸鋼材的成本計(jì)算，差不多相當(dāng)于每小時(shí)節(jié)省了920 度電。”而且，煉鋼廠每年的煤炭消耗量降低了25%，二氧化碳排放量減少了12,000噸。

在S7-400 CPU側(cè)調(diào)用“S7Put”完成向S7-300 CPU寫入數(shù)據(jù)，調(diào)用“S7Get”從S7-300 CPU側(cè)讀出數(shù)據(jù)：

圖3-5 功能塊調(diào)用

在上圖左側(cè)“S7Get”的功能塊中，S7-300 CPU站側(cè)的DB50里從DBB0開始的10個(gè)字節(jié)會(huì)被讀取到S7-400 CPU側(cè)的DB10里DBB18開始的10個(gè)字節(jié)區(qū)域中；
在上圖右側(cè)“S7Put”的功能塊中，S7-400 CPU站側(cè)的DB11里從DBB52開始的10個(gè)字節(jié)會(huì)寫入到S7-300 CPU側(cè)的DB51里從DBB0開始的10個(gè)字節(jié)區(qū)域中。

3.2 與S7-400 HCPU通訊

3.1.1 組態(tài)S7連接
由于S7-300 CPU和S7-400H CPU之間無(wú)法建立S7容錯(cuò)連接，所以在連接創(chuàng)建的時(shí)候，需要分別從S7-400H CPU的兩個(gè)CPU分別建立到S7-300 CPU（或者Unspecified）的連接：

圖3-6 HCPU中0機(jī)架上的連接

圖3-7 HCPU中1機(jī)架上的連接

從S7-400H CPU的兩個(gè)CPU分別創(chuàng)建一個(gè)到“Unspecified”的S7連接，可以看到，這兩個(gè)連接的ID號(hào)是不同的。參照前文所述修改連接參數(shù)之后將連接下載到S7-400 CPU中。
HCPU到S7-300 CPU站點(diǎn)的通訊鏈路由兩個(gè)S7連接實(shí)現(xiàn)，如何基于這兩個(gè)連接可靠地完成數(shù)據(jù)交換則是需要考慮的重點(diǎn)。具體的方案較多，可以采用兩個(gè)連接同時(shí)工作，接受方通過判斷連接狀態(tài)來(lái)選擇數(shù)據(jù)的方式，也可以采用“心跳信號(hào)”的方式判斷出可用的連接之后再完成傳輸?shù)取?br />在下載中心網(wǎng)頁(yè)上提供了一個(gè)“H_Status”的功能塊可以方便地顯示HCPU的冗余狀態(tài)。基于“H_Status”提供的冗余狀態(tài)來(lái)選擇具體的通訊連接，具體編程如下：

圖3-8 HCPU下的通訊程序組態(tài)

上圖中，“H_Status”功能塊讀取0機(jī)架和1機(jī)架上CPU的主備狀態(tài)，通過管腳“R0_MSTR”/“R1_MSTR”輸出。這兩個(gè)輸出連接到負(fù)責(zé)通訊讀寫的“S7Put”和“S7Get”功能塊的使能管腳，這樣，當(dāng)機(jī)架0為主CPU時(shí)，“R0_MSTR”為1，其所連接的通訊功能塊被使能，通訊從S7連接1中進(jìn)行，反之亦然。

4、分層操作
PCS 7系統(tǒng)一般可以劃分多個(gè)操作層級(jí)，如中央控制室、區(qū)域控制室、就地控制室、就地操作等等，每個(gè)層級(jí)都可以對(duì)同一現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行操作。例如，現(xiàn)場(chǎng)控制站S7-300 CPU會(huì)配合一個(gè)操作員面板實(shí)現(xiàn)設(shè)備的就地監(jiān)控，而控制室的PCS 7 OS負(fù)責(zé)整體的監(jiān)控。有些情況，用戶希望只是位于就地的操作員面板可以操作設(shè)備，而位于中控室的計(jì)算機(jī)禁止操作，或者要求不能同時(shí)操作設(shè)備，防止多點(diǎn)操作造成設(shè)備的誤動(dòng)作，保證人身安全、設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行，因此分層操作控制是*的。分層操作可以在工廠范圍內(nèi)協(xié)調(diào)各個(gè)層級(jí)的操作，提高工作效率、優(yōu)化人員調(diào)配。