6ES7288-1ST20-0AA0

CPU ST20, DC/DC/DC, 12DI/8DO

產(chǎn)品信息細(xì)節(jié)
技術(shù)數(shù)據(jù)
CAx數(shù)據(jù)

技術(shù)數(shù)據(jù)

		SIMATIC S7-200 SMART，CPU ST20，標(biāo)準(zhǔn) CPU，DC/DC/DC，機(jī)載 I/O： 12 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；8 DO 24V DC；電源：直流 20.4-28.8V DC，程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 20 KB
一般信息
產(chǎn)品類型標(biāo)志		CPU ST20 DC/DC/DC
附帶程序包的
● 工程系統(tǒng)		STEP 7 Micro/WIN SMART
安裝方式/安裝
導(dǎo)軌安裝		是; 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌
電源電壓
電源的電壓類型		24 V DC
額定值 (DC)
● DC 24 V		是
允許范圍，下限 (DC)		20.4 V
允許范圍，上限 (DC)		28.8 V
額定值 (AC)
● AC 120 V		否
● AC 230 V		否
輸入電流
耗用電流，最大值		720 mA; 24 V DC
接通電流，最大值		11.7 A; 28.8 V 時(shí)
輸出電流
電流輸出，最大值		300 mA; 24 V DC 傳感器電源
用于背板總線 (DC 5 V)，最大值		1.4 A; 最大 5 V DC，用于 EM 總線
功率損失
功率損失，最大值		20 W
存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器類型		DDR
閃存		是
RAM		是
用于用戶數(shù)據(jù)的可用存儲(chǔ)器		8 kbyte
存儲(chǔ)器大小		12 kbyte; 程序存儲(chǔ)器
微型存儲(chǔ)卡		是; microSDHC 卡（可選）
CPU-處理時(shí)間
對(duì)于位運(yùn)算，典型值		150 ns; / 說明
對(duì)于字運(yùn)算，典型值		1.2 μs; / 說明
對(duì)于浮點(diǎn)運(yùn)算，典型值		3.6 μs; / 說明
地址范圍
外設(shè)地址范圍
● 輸入端		144 byte; 256 位數(shù)字量輸入和 56 字模擬量輸入
● 輸出端		144 byte; 256 位數(shù)字量輸出和 56 字模擬量輸出
時(shí)間
時(shí)鐘
● 類型		硬件時(shí)鐘，未緩沖
● 硬件時(shí)鐘（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）		是
● 緩沖持續(xù)時(shí)間		7 d
● 每日偏差，最大值		4 s; 25 °C 時(shí)在 120s/月范圍內(nèi)
數(shù)字輸入
數(shù)字輸入端數(shù)量		12
輸入電壓
● 輸入電壓類型		DC
● 額定值 (DC)		24 V
● 對(duì)于信號(hào)“0”		I0.0 到 I0.3 < 1 V DC；I0.4 到 I2.7 < 5 V DC
● 對(duì)于信號(hào)“1”		I0.0 到 I0.3 > 4V；I0.4 到 I2.7 > 15V
輸入電流
● 對(duì)于信號(hào)“1”，典型值		4 mA
導(dǎo)線長度
● 屏蔽，最大值		500 m; 50 m 屏蔽，HSC 輸入端
● 未屏蔽，最大值		300 m
數(shù)字輸出
數(shù)字輸出端數(shù)量		8; 晶體管
● 其中的快速輸出端		3
短路保護(hù)		否
輸出端的通斷能力
● 電阻負(fù)載時(shí)的最大值		0.5 A
● 照明負(fù)載時(shí)的最大值		5 W
導(dǎo)線長度
● 屏蔽，最大值		500 m
● 未屏蔽，最大值		150 m
接口
工業(yè)以太網(wǎng)接口數(shù)量		1
RS 485 接口數(shù)量		1
1. 接口
接口類型		以太網(wǎng)
物理組成		RJ45
電位隔離		是; 隔離的變壓器，1500V AC
傳輸速率的自動(dòng)計(jì)算		是; 10/100 Mbit/s
自動(dòng)協(xié)商		是
自動(dòng)交叉		是
2. 接口
接口類型		RS 485（最大 187.5 Mbps）
通訊功能
S7 通訊
● 提供支持		是
● 作為服務(wù)器		是
● 作為客戶端		是
調(diào)試功能測(cè)試
強(qiáng)制
● 強(qiáng)制		是
集成功能
計(jì)數(shù)器數(shù)量		4; 對(duì)于單相，200 kHz 時(shí)為 4 個(gè) HSC；對(duì)于 A/B 相，100 kHz 時(shí)為 2 個(gè) HSC
PID 調(diào)節(jié)器		是; PID 閉環(huán)控制功能：連續(xù)控制器輸出，二進(jìn)制控制器輸出，自動(dòng)/手動(dòng)模式，最多 8 個(gè)回路
EMV
抗靜態(tài)放電干擾的能力
● 抗靜態(tài)放電干擾的能力符合 IEC 61000-4-2		是
— 空氣放電時(shí)的試驗(yàn)電壓		8 kV
— 接觸放電時(shí)的試驗(yàn)電壓		4 kV
針對(duì)高頻電磁場(chǎng)的抗干擾能力
● 針對(duì)高頻射線的抗干擾性，符合 IEC 61000-4-3		是; 10 V/m，80 至 1000 MHz（符合 IEC 61000-4-3）；10 V/m，900 MHz，1.89 GHz,50 % ED（符合 IEC 61000-4-3）
與導(dǎo)線相關(guān)的抗干擾能力
● 電源導(dǎo)線的抗干擾能力符合 IEC 61000-4-4		是; 2 kV 符合 IEC 61000-4-4，脈沖
● 信號(hào)導(dǎo)線的抗干擾能力，符合 IEC 61000-4-4		是; ±2 kV 符合 IEC 61000-4-4，脈沖
針對(duì)通過高頻場(chǎng)引起的導(dǎo)線干擾量的抗干擾能力
● 針對(duì)高頻饋電的抗干擾性，符合 IEC 61000-4-6		是; 10 V，150 kHz 到 80 MHz（根據(jù) IEC 61000-4-6）
依據(jù) EN 55 011 標(biāo)準(zhǔn)抑制無線電干擾輻射
● 極限值等級(jí) A 適用于工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用		是; EN 61000-6-4，發(fā)射干擾：在工業(yè)領(lǐng)域中使用。
電纜傳導(dǎo)的干擾輻射和電纜傳導(dǎo)的干擾
● 通過電源電纜/交流電電纜的干擾發(fā)射		EN 61000-6-4，發(fā)射干擾：在工業(yè)領(lǐng)域中使用。
防護(hù)等級(jí)和防護(hù)類別
防護(hù)等級(jí)符合 EN 60529
● IP20		是
標(biāo)準(zhǔn)、許可、證書
CE 標(biāo)記		是
環(huán)境要求
露天情況下
● 最大落差		0.3 m; 五個(gè)，在發(fā)貨包裝內(nèi)
運(yùn)行中的環(huán)境溫度
● 最小值		0 °C
● 最大值		55 °C
● 水平安裝，最小值		0 °C
● 水平安裝，最大值		55 °C
● 垂直安裝，最小值		0 °C
● 垂直安裝，最大值		45 °C
運(yùn)輸/儲(chǔ)存時(shí)的環(huán)境溫度
● 最小值		-40 °C
● 最大值		70 °C
氣壓符合 IEC 60068-2-13 標(biāo)準(zhǔn)要求
● 存放/運(yùn)輸，最小值		660 hPa
● 存放/運(yùn)輸，最大值		1 080 hPa
參考海平面的運(yùn)行高度
● 安裝高度，最小值		-1 000 m
● 安裝高度，最大值		2 000 m
相對(duì)空氣濕度
● 25 °C 時(shí)無冷凝運(yùn)行，最大值		95 %
組態(tài)
編程
編程語言
— KOP		是
— FUP		是
— AWL		是
尺寸
寬度		90 mm
高度		100 mm
深度		81 mm
重量
重量，約		320 g

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G120 CANopen PDO 通信

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文檔
涉及產(chǎn)品

1.G120變頻器的CANopen通信功能

1.1 支持CANopen通信的G120變頻器
G120系列變頻器中有以下兩種控制單元（或變頻器）支持CANopen通信：
1. CU230P-2 CAN控制單元；
2. 訂貨號(hào)倒數(shù)第二位為C的G120C變頻器，例如6SL3210-1KE11-8U C 0；

1.2 G120變頻器的CANopen通信功能

G120 CANopen通信符合以下子協(xié)議：

通信子協(xié)議CiA 301 V4.0；
設(shè)備子協(xié)議CiA 402 V2.0 驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制；
指示器子協(xié)議CiA 303-3 V1.0。

支持1個(gè)SDO服務(wù)（作為SDO服務(wù)器）；
支持最多8個(gè)RPDO和8個(gè)TPDO ；
支持同步數(shù)據(jù)傳輸模式；
支持節(jié)點(diǎn)護(hù)衛(wèi)/心跳協(xié)議（作為心跳生產(chǎn)者）；
作為NMT從節(jié)點(diǎn)；
通信速率10K、20K、50K、125K、250K、500K、800K、1M bit/s；
EDS文件下載地址：48351511

2.PDO通信服務(wù)基本原理
CANopen 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸通過“過程數(shù)據(jù)對(duì)象PDO（Process Data Object）”進(jìn)行傳輸。
數(shù)據(jù)從一個(gè)生產(chǎn)者傳到一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者。每個(gè)PDO最多傳送8 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)（例如：一個(gè) PDO 可以傳輸最多 64 個(gè)數(shù)字 I/O 值，或者 4 個(gè) 16 位的 A/D 值）。有兩種PDO ，發(fā)送PDO（TPDO）和接收PDO（RPDO）。

圖2-1 PDO服務(wù)通信模型

PDO 報(bào)文由COB-ID 標(biāo)識(shí)，生產(chǎn)者發(fā)出的TPDO帶有相應(yīng)的COB-ID，消費(fèi)者如果希望接收該P(yáng)DO的數(shù)據(jù)必須將其RPDO的COB-ID設(shè)置為與生產(chǎn)者TPDO的COB-ID相同的值。
每個(gè) PDO 在對(duì)象字典中用 2 個(gè)對(duì)象描述：

PDO 通信參數(shù)：包含PDO的COB-ID，傳輸類型，禁止時(shí)間和定時(shí)器周期；
PDO 映射參數(shù)：包含一個(gè)對(duì)象字典中對(duì)象的列表，這些對(duì)象映射到 PDO 里，包括它們的數(shù)據(jù)長度。生產(chǎn)者和消費(fèi)者必須知道這個(gè)映射，以解釋 PDO 內(nèi)容。

更詳細(xì)PDO通信服務(wù)信息請(qǐng)參考其它CANopen協(xié)議相關(guān)資料。

3.自由PDO映射實(shí)例
本實(shí)例介紹如何采用自由PDO映射方式實(shí)現(xiàn)帶轉(zhuǎn)矩限幅的速度控制功能。本實(shí)例并不考慮采用何種CANopen控制器以及如何配置CANopen控制器，只針控制單元CU230P-2 CANopen通信的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行介紹。變頻器通用技術(shù)以及調(diào)試方法本實(shí)例也不進(jìn)行介紹請(qǐng)參考其它文檔。

3.1 功能說明
CU230P-2通過RPDO1和RPDO2共接收4個(gè)字的過程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，包括控制字、速度設(shè)定值、正轉(zhuǎn)矩限幅、負(fù)轉(zhuǎn)矩限幅。通過TPDO1和TPDO2共發(fā)送6個(gè)字的過程數(shù)據(jù)，包括狀態(tài)字、速度實(shí)際值、輸出電流、直流母線電壓、故障編號(hào)、報(bào)警編號(hào)。

表3-1 RPDO 的COB-ID及映射關(guān)系

	COB-ID	映射1	映射2	映射3	映射4
RPDO1：	202Hex	6040 Hex （控制字）	5800 Hex （速度設(shè)定值）	0 Hex	0 Hex
RPDO2：	302 Hex	5801 Hex （正轉(zhuǎn)矩限幅）	5802 Hex （負(fù)轉(zhuǎn)矩限幅）	0 Hex	0 Hex

表3-2 TPDO 的COB-ID及映射關(guān)系

	COB-ID	映射1	映射2	映射3	映射4
RPDO1：	182Hex	5810 Hex （控制字）	5811 Hex （速度實(shí)際值）	5812 Hex （輸出電流）	5813 Hex （直流電壓）
RPDO2：	282 Hex	5814 Hex （故障編號(hào)）	5815 Hex （報(bào)警編號(hào)）	0 Hex	0 Hex

3.2 硬件接口
本實(shí)例采用G120控制單元 CU230P-2 CAN V4.3.2 訂貨號(hào)6SL3243-0BB30-1CA1。

圖3-1 CU230P CANopen物理接口圖3-2 管腳分配

3.3 CAN接口設(shè)置
使用珠海銷售西門子SMARTPLC模塊6ES7288-1ST20-0AA0STARTER軟件和BOP-2操作面板均可對(duì)CAN接口進(jìn)行設(shè)置。在STARTER中使用控制單元樹狀視圖的“Communication ”中“CAN”功能設(shè)置CAN接口。使用BOP-2面板設(shè)置請(qǐng)參考下圖中對(duì)應(yīng)的參數(shù)號(hào)。

> “CAN interface”選項(xiàng)卡中，設(shè)置通信速率和節(jié)點(diǎn)ID。(注意：只有在變頻器重新上電后，節(jié)點(diǎn) ID 和波特率的修改才會(huì)生效。斷電前請(qǐng)執(zhí)行“copy RAM to ROM”保存修改的參數(shù))。
1) P2030 = 4激活CAN
2) P8622 通信速率
3) P8620 節(jié)點(diǎn)ID
(注意：如果硬件DIP開關(guān)設(shè)置的節(jié)點(diǎn)ID為0，那么由P8620設(shè)置節(jié)點(diǎn)ID。否則P8620為只讀，顯示由硬件DIP開關(guān)設(shè)置的節(jié)點(diǎn)ID)

圖3-3 CAN interface選項(xiàng)卡

> “Standard Identifier” 選項(xiàng)卡中，可修改SYNC和Emergency服務(wù)的COB-ID，SDO和NMT服務(wù)的COB-ID是不能修改的。

4) P8603 緊急事件COB-ID
5) P8602同步對(duì)象COB-ID

圖3-4 Standard Identifier選項(xiàng)卡

> “Network Management”選項(xiàng)卡中，可以設(shè)置CAN接口的運(yùn)行狀態(tài)。在修改CAN接口配置時(shí)，應(yīng)將CAN接口運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置為“Preoperational”預(yù)運(yùn)行狀態(tài)。

6) P8685 CAN接口運(yùn)行狀態(tài)
0: 正在初始化
4: 停止
5: 運(yùn)行
127: 預(yù)運(yùn)行
128: 復(fù)位節(jié)點(diǎn)
129: 復(fù)位通信

圖3-5 Network Management選項(xiàng)卡

> “Monitoring functions” 選項(xiàng)卡中，可設(shè)置節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控功能。“Heartbeat”和“Node guarding”不能同時(shí)激活。設(shè)置為“0ms”時(shí)功能被禁止。另外還可以設(shè)置在出現(xiàn)通信錯(cuò)誤時(shí)CAN節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作。

7) P8606 心跳時(shí)間珠海銷售西門子SMARTPLC模塊6ES7288-1ST20-0AA0
8) P8604[0]節(jié)點(diǎn)護(hù)衛(wèi)時(shí)間
9) P8604[1]節(jié)點(diǎn)護(hù)衛(wèi)生命因子
10) P8609[0]出現(xiàn)通信故障時(shí)的響應(yīng)

圖3-6 Monitoring functions選項(xiàng)卡

本實(shí)例只對(duì)CAN接口的基本參數(shù)通信速率和節(jié)點(diǎn)ID進(jìn)行了設(shè)置，對(duì)于節(jié)點(diǎn)保護(hù)心跳協(xié)議等功能請(qǐng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行設(shè)置。

3.4 自由PDO映射設(shè)置
使用STARTER軟件只能通過專家列表配置PDO映射參數(shù)，雙擊控制單元樹狀視圖的"Expert list"可以打開專家列表。使用BOP-2面板調(diào)試請(qǐng)參考以下步驟中對(duì)應(yīng)的參數(shù)號(hào)。
> 將PDO映射方式修改為自由映射，P8744= 2；
> 修改RPDO1通信參數(shù)和映射參數(shù)：

修改RPDO1 的COB-ID并允許修改映射：P8700[0]=80000202H；
修改RPDO1傳輸類型：P8700[1]=FEH（采用默認(rèn)值：立即接收）
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[0]=6040_00_10H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[1]=5800_00_10H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[2]= 0H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8710[3]= 0H；
將PRDO1設(shè)置為禁止修改映射：P8700[0]=202 H；

> 修改RPDO2通信參數(shù)和映射參數(shù)：

修改RPDO2的COB-ID并允許修改映射：P8701[0]=80000302H；
修改RPDO2傳輸類型：P8701[1]=FEH（采用默認(rèn)值：立即接收）
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[0]=5801_00_10H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[1]=5802_00_10H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[2]=0H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8711[3]=0H；
將PRDO2設(shè)置為禁止修改映射：P8701[0]=302 H；

> 修改TPDO1通信參數(shù)和映射參數(shù)：

修改TPDO1的COB-ID并允許修改映射：P8720[0]=80000182 H；
修改TPDO1傳輸類型：P8720[1]=FEH（采用默認(rèn)值：數(shù)據(jù)變化時(shí)發(fā)送）
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[0]=5810_00_10 H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[1]=5811_00_10 H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[2]=5812_00_10 H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8730[3]=5813_00_10 H；
將TRDO1設(shè)置為禁止修改映射：P8720[0]=40000182 H；

> 修改TPDO2通信參數(shù)和映射參數(shù)：

修改TPDO2的COB-ID并允許修改映射：P8721[0]=80000282 H；
修改TPDO2傳輸類型：P8721[1]=FEH（采用默認(rèn)值：數(shù)據(jù)變化時(shí)發(fā)送）
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[0]=5814_00_10 H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[1]=5815_00_10 H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[2]=0H；
修改映射：設(shè)置映射參數(shù)P8731[3]=0H；
將TRDO2設(shè)置為禁止修改映射：P8721[0]=40000282 H；

按照以上步驟設(shè)置自由PDO映射后，變頻器自動(dòng)將CANopen對(duì)象映射到變頻器過程數(shù)據(jù)中，映射關(guān)系請(qǐng)參考下表。也可通過r8750查看接收數(shù)據(jù)映射關(guān)系，r8751查看發(fā)送數(shù)據(jù)映射關(guān)系。

表3-3 接收數(shù)據(jù)映射關(guān)系表3-4 發(fā)送數(shù)據(jù)映射關(guān)系

CANopen對(duì)象	G120 過程數(shù)據(jù)	CANopen對(duì)象	G120 過程數(shù)據(jù)
6040	r2050.0（PZD1）	5810	P2051[0]（PZD1）
5800	r2050.1（PZD2）	5811	P2051[1]（PZD2）
5801	r2050.2（PZD3）	5812	P2051[2]（PZD3）
5802	r2050.3（PZD4）	5813	P2051[3]（PZD4）
		5814	P2051[4]（PZD5）
		5815	P2051[5]（PZD6）

3.5 過程數(shù)據(jù)互聯(lián)

> 控制字自動(dòng)互聯(lián)

設(shè)置P8790=1控制字自動(dòng)連接；
COPY RAM TO ROM；
斷電重新上電，變頻器自動(dòng)修改與控制字相關(guān)的參數(shù)互聯(lián)；

表3-5 控制字位含義

位15..8	位7	位6..4	位3	位2	位1	位0
未用	故障復(fù)位	未用	脈沖使能	OFF3停車	OFF2停車	ON/OFF1

> 主設(shè)定值與轉(zhuǎn)矩限幅過程數(shù)據(jù)互聯(lián)

P1070=2050.1，將PZD2做為主設(shè)定值；
P1522[0]=2050.2，將PZD3做為正轉(zhuǎn)矩限幅；
P1523[0]=2050.3 ，將PZD4做為負(fù)轉(zhuǎn)矩限幅；

> 發(fā)送過程數(shù)據(jù)互聯(lián)

P2051[0]=52，將r52狀態(tài)字經(jīng)由PZD1發(fā)送；
P2051[1]=63.1，將r63.1轉(zhuǎn)速實(shí)際值經(jīng)由PZD2發(fā)送；
P2051[2]=68.1，將r68.1輸出電流經(jīng)由PZD3發(fā)送；
P2051[3]=26，將r26直流母線電壓經(jīng)由PZD4發(fā)送；
P2051[4]=2131，將r2131當(dāng)前故障號(hào)經(jīng)由PZD5發(fā)送；
P2051[5]=2132，將r2132當(dāng)前報(bào)警號(hào)經(jīng)由PZD6發(fā)送；

注意：上述設(shè)定后，經(jīng)過CANopen傳輸?shù)乃俣仍O(shè)定、轉(zhuǎn)矩限幅值、速度實(shí)際值、輸出電流以及直流母線電壓均為經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的16位有符號(hào)整數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化方法：變頻器接收或發(fā)送的十進(jìn)制有符號(hào)整數(shù)16384對(duì)應(yīng)于100%的基準(zhǔn)量。G120變頻器常用的基準(zhǔn)參數(shù)：P2000基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速、P2001基準(zhǔn)電壓、P2002基準(zhǔn)電流、P2003基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩。

關(guān)鍵詞

PROFINET 產(chǎn)品系列

自動(dòng)化系統(tǒng) – 控制器

SIMATIC S7-1500

SIMATIC S7-1500 是 TIA 博途中的新一代控制器，是自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)中的又一個(gè)重要里程碑。

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SIMATIC S7-1200

緊湊式小型控制器，應(yīng)用靈活且易于擴(kuò)展，可適用于要求嚴(yán)苛的各種低端應(yīng)用任務(wù)。

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SIMATIC S7-400

模塊化控制器，適用于中高端生產(chǎn)與過程自動(dòng)化的系統(tǒng)解決方案。

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帶有 CPU 的 SIMATIC ET 200 接口模塊

SIMATIC ET 200S 的 IM 151-8(F) PN/DP CPU 接口模塊與SIMATIC ET 200pro 的 IM 154-8(F) CPU 接口模塊：具有本地智能功能的 I/O 系統(tǒng)。

SIMATIC ET 200S
SIMATIC ET 200SP
SIMATIC ET 200pro

SIMATIC S7-300

模塊化控制器，適用于中低端生產(chǎn)自動(dòng)化的系統(tǒng)解決方案。

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SIMATIC S7-400H

SIMATIC S7-400H 是西門子推出的一款高性能控制器，可最大程度地降低生產(chǎn)故障機(jī)率，從而顯著提高生產(chǎn)效率。

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System connection for SIMATIC S7

通過珠海銷售西門子SMARTPLC模塊6ES7288-1ST20-0AA0支持多協(xié)議的通信處理器，可將 SIMATIC S7-1500、S7-400 和 S7-300 直接連接到PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)。

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挑戰(zhàn)

根據(jù)《中國制造2025》的指示，培養(yǎng)人才，推動(dòng)中國成為制造強(qiáng)國
實(shí)施以培養(yǎng)適合制造業(yè)高層職位的人才為核心的課程計(jì)劃
將數(shù)字化平臺(tái)和虛擬仿真技術(shù)引入到人才培養(yǎng)中

成功的關(guān)鍵

實(shí)施Siemens PLM Software解決方案，為學(xué)生提供有利的學(xué)習(xí)環(huán)境，助其獲得數(shù)字化制造企業(yè)的青睞
實(shí)施Teamcenter和Tecnomatix解決方案，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在產(chǎn)品生命周期各階段對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和驗(yàn)證

結(jié)果

西門子的工業(yè)軟件應(yīng)用于清華大學(xué)，面向全校學(xué)生開放（3000 多名學(xué)生）
Tecnomatix應(yīng)用于本科生的機(jī)械制造實(shí)踐
幫助學(xué)生建立對(duì)于坐標(biāo)系、路徑規(guī)劃和插補(bǔ)形式等概念的理解
實(shí)際操作機(jī)器人完成相關(guān)任務(wù)
學(xué)生通過仿真聯(lián)系建立對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的正確認(rèn)識(shí)

本次合作，其意義不僅是引進(jìn)了新的軟件平臺(tái)，更在推動(dòng)院校專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革；提高人才培養(yǎng)的針對(duì)性和有效性；促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化；引導(dǎo)建立符合教育規(guī)律的人才評(píng)價(jià)體系等方面影響深遠(yuǎn)。欒艷,北方渠道經(jīng)理 Siemens PLM Software數(shù)字化技術(shù)也代表了未來工業(yè)的發(fā)展方向。所以，將相關(guān)工程軟件引入工程實(shí)踐教育，采用虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方式很有必要。欒艷,北方渠道經(jīng)理 Siemens PLM Software

Siemens PLM Software的優(yōu)勢(shì)在于覆蓋領(lǐng)域廣，包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的全過程，同時(shí)結(jié)合西門子在自動(dòng)化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，為虛實(shí)結(jié)合提供了一整套可行方案。王健美,清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心

產(chǎn)學(xué)研深度合作，推動(dòng)院校專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革

清華大學(xué)（Tsinghua University）是中國著名高等學(xué)府，坐落于北京西北郊風(fēng)景秀麗的清華園，是中國高層次人才培養(yǎng)和科學(xué)技術(shù)研究的重要基地。隨著制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展和技術(shù)變革，人才資源總量穩(wěn)步增長，人才結(jié)構(gòu)、人才素質(zhì)和人才培養(yǎng)體系逐步改善，制造業(yè)人才工作取得了新進(jìn)展。《中國制造2025》強(qiáng)調(diào)要健全完善中國制造從研發(fā)、轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)到管理的人才培養(yǎng)體系，為推動(dòng)中國制造業(yè)從大國向強(qiáng)國轉(zhuǎn)變提供人才保障。

西門子將數(shù)字化的力量融入各行各業(yè)，在深化與中國企業(yè)合作推進(jìn)“中國制造2025”的同時(shí)，西門子也一貫注重回饋社會(huì)、關(guān)注教育；Academic Partner Program-“教育合作伙伴項(xiàng)目”是Siemens PLM Software公司的數(shù)字化技術(shù)人才培養(yǎng)全球戰(zhàn)略項(xiàng)目，旨在通過與國內(nèi)知名的工科院校展開合作，在師資培訓(xùn)、工程教育和學(xué)科建設(shè)等領(lǐng)域推動(dòng)設(shè)計(jì)制造管理教學(xué)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平，并在中國高等院校普及和應(yīng)用，和高校合作共同培養(yǎng)未來的高素質(zhì)數(shù)字化人才。

應(yīng)運(yùn)而生，源遠(yuǎn)流長

在當(dāng)前新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展形勢(shì)下，要求高校培養(yǎng)具備更高工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、跨界整合能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。2016年12月，教育部、人力資源和社會(huì)保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián) 合印發(fā)了《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》。2017年2月，教育部發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》。紛紛針對(duì)當(dāng)前我國工程教育與新興產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展、企業(yè)實(shí)際需求有所脫節(jié)，產(chǎn)教融合不夠深入，工程教育實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱等問題，提出深化工程教育改革，提升工程技術(shù)人才培養(yǎng)能力的建設(shè)目標(biāo)。目前，隨著制造業(yè)人才工作的推進(jìn)，人才結(jié)構(gòu)、人才素質(zhì)和人才培養(yǎng)體系逐步改善，制造業(yè)人才培養(yǎng)體系逐步完善。制造業(yè)企業(yè)在培養(yǎng)高端人才中的主體作用開始得到發(fā)揮，一批高校緊貼市場(chǎng)需求，與企業(yè)密切合作，在加快培養(yǎng)后備制造業(yè)人才方面發(fā)揮了重要基礎(chǔ)作用。清華大學(xué)與西門子的合作就是其中的代表。

作為國內(nèi)頂尖的工程類院校，清華大學(xué)通過校企合作的方式推進(jìn)培養(yǎng)體系與課程改革。清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心作為面向本科生的工程訓(xùn)練基地，近年來，在新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，全面提升學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、跨學(xué)科交叉培養(yǎng)等方面，做出了有益的探索：（1）在教學(xué)內(nèi)容上，不斷引入新技術(shù)，先后拓展了增材制造、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)等新方向，并在實(shí)踐教學(xué)中融合信息化手段。這些新的教學(xué)內(nèi)容和手段，有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力，在學(xué)生中反響良好。（2）在教學(xué)模式上，在以工科生為主的工程訓(xùn)練基礎(chǔ)上，拓展了面向全校學(xué)生的工程文化素質(zhì)教育，形成了集合工程教育、通識(shí)教育、創(chuàng)新教育為一體的綜合型教育形態(tài)，不僅為培養(yǎng)卓越工程師服務(wù)，也為培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才服務(wù)。（3）在教學(xué)體系上，訓(xùn)練中心遵循清華大學(xué)“四位一體”大學(xué)使命、與“一體兩翼”實(shí)施路徑的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，在教務(wù)處的領(lǐng)導(dǎo)下，于2016年9月聯(lián)合校多個(gè)院系共同成立技術(shù)創(chuàng)新輔修專業(yè)，形成國內(nèi)首個(gè)國內(nèi)第一個(gè)專門面向雙創(chuàng)教學(xué)的輔修專業(yè)，系統(tǒng)性開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

西門子是工業(yè)4.0的主要推行者，其所提出的“數(shù)字化雙胞胎”對(duì)實(shí)現(xiàn)虛擬世界與物理世界的融合提供了有效的解決方案。西門子產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于覆蓋領(lǐng)域廣，包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的全過程，同時(shí)結(jié)合西門子在自動(dòng)化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，為虛實(shí)結(jié)合提供了一整套可行方案。

2016年，基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心先后引入了西門子公司的Siemens PLM Software系列軟件，旨在打通從設(shè)計(jì)到制造的產(chǎn)品全生命周期價(jià)值鏈，通過具體產(chǎn)品為牽引，實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面參與產(chǎn)品研制全過程，建立對(duì)制造流程的系統(tǒng)認(rèn)知。

產(chǎn)學(xué)研深度合作

清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心統(tǒng)籌規(guī)劃、具體實(shí)施全校工程實(shí)踐教學(xué)和相關(guān)科研工作，因此如何將數(shù)字化平臺(tái)以及虛擬仿真技術(shù)引入到工程技術(shù)人才培養(yǎng)中，是基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心一直在探索的內(nèi)容。本著“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛、各有側(cè)重”的原則，基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心充分注重實(shí)踐與仿真的結(jié)合。通過仿真，實(shí)現(xiàn)抽象概念的形象化，幫助學(xué)生了解工作原理，掌握理論知識(shí)點(diǎn)。再回到實(shí)踐中去，應(yīng)用知識(shí)，加深理解。通過這種方式，學(xué)生在實(shí)踐中能夠起到事半功倍的效果，也有效規(guī)避了由于認(rèn)識(shí)不清晰、操作不熟練等帶來的安全隱患等問題。基于對(duì)數(shù)字化工廠相關(guān)教學(xué)目標(biāo)的需求，清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心引進(jìn)Siemens PLM Software軟件平臺(tái)。

清華引入的Siemens PLM Software包括三個(gè)核心部分：NX、Teamcenter和Tecnomatix。NX軟件是集成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程與制造于一體的解決方案，是完整、靈活且有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造解決方案。Teamcenter作為統(tǒng)一的產(chǎn)品生命周期管理平臺(tái)將人員、流程與知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來，從而加速實(shí)施過程、提高生產(chǎn)效率，并加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)外的協(xié)同；數(shù)字化制造解決方案Tecnomatix，則把各種制造學(xué)科，從工藝布局規(guī)劃和設(shè)計(jì)、工藝過程仿真和驗(yàn)證、制造執(zhí)行和產(chǎn)品工程連接起來。三者的深度結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、仿真，車間的生產(chǎn)布局、設(shè)備的運(yùn)行情況及整個(gè)產(chǎn)品生命周期的各環(huán)節(jié)的仿真和驗(yàn)證。

自2016年開始，基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心開始使用Siemens PLM Software軟件平臺(tái)。西門子的機(jī)器人仿真軟件ROBCAD已經(jīng)用于本科生工程實(shí)踐訓(xùn)練。基于該軟件平臺(tái)的其余課程還在陸續(xù)建設(shè)中。目前，在基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心的公共機(jī)房和展示中心的電腦中安裝該軟件平臺(tái)，并面向全校學(xué)生開放使用。學(xué)生可以利用該軟件平臺(tái)自主進(jìn)行多種形式的科研活動(dòng)，不僅有課堂教學(xué)，還有SRT 項(xiàng)目、競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)等。以基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心開設(shè)的“工業(yè)機(jī)器人仿真與實(shí)踐”實(shí)驗(yàn)單元為例。學(xué)生先在西門子公司ROBCAD軟件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃、工具操作等內(nèi)容。基于一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例，把抽象的內(nèi)容通過圖形化地方式直觀展示出來，一步步地幫助學(xué)生理解坐標(biāo)系、位姿、路徑規(guī)劃、操作空間等基本概念和實(shí)現(xiàn)方法。在實(shí)際操作中，由于有了上述知識(shí)做基礎(chǔ)，學(xué)生能夠很快上手，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作；同時(shí)也對(duì)示教編程、離線編程等方式有了體會(huì)。同時(shí)有效降低了由于知識(shí)點(diǎn)不明晰帶來的誤操作等潛在安全隱患。

作為珠海銷售西門子SMARTPLC模塊6ES7288-1ST20-0AA0綜合教育項(xiàng)目的一部分，西門子不僅提供了NX、Teamcenter以及Tecnomatix軟件套裝，還提供了教材、講義、西門子的官方課程等全方位的支持服務(wù)。基于西門子強(qiáng)大的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和豐富的應(yīng)用實(shí)例，通過為教師提供軟件應(yīng)用相關(guān)培訓(xùn)，并提供相關(guān)培訓(xùn)文檔，為教師開展教學(xué)活動(dòng)提供參考。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，西門子代理商技術(shù)人員協(xié)助開發(fā)相關(guān)案例并提供西門子PLM系列教材。