公司主要從事工業(yè)自動化領域設備的研發(fā)、銷售、維修和承接自動化工程及技術服務等,集產(chǎn)品銷售、自動化控制工程、設備維修為一體,銷售西門子PLC、觸摸屏、變頻器、SITOP電源、數(shù)控系統(tǒng)(840D、802S/C、802SL、828D 801D)、伺服數(shù)控V20/V90/V80V60、軟啟動、備件等各系列產(chǎn)品。
我們在價格上有較大優(yōu)勢,更注重售后服務,現(xiàn)有大量現(xiàn)貨銷售,歡迎您來電咨詢。
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西門子軟啟動一級代理商
為工業(yè)企業(yè)數(shù)字化工廠產(chǎn)線設計、建設、互聯(lián)互通等提供專業(yè)的產(chǎn)品、技術和服務。
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為工業(yè)企業(yè)和政府提供電氣自動化控制、傳動整體解決方案及項目集成、實施應用。
為工業(yè)企業(yè)提供西門子工業(yè)軟件及數(shù)字化工廠解決方案和實施服務。
為工業(yè)企業(yè)提供西門子自動化控制、網(wǎng)絡通訊、變頻電機、低壓元器件、智能儀表等電氣控制、傳動產(chǎn)品及高、中、低壓、西門子8PT配電產(chǎn)品、能源集團自動化等產(chǎn)品、技術和服務。
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斷電之憂 日漸淡去
飛輪蓄電系統(tǒng)能防止數(shù)據(jù)中心停運,它們甚至可以為起重機提供動力。迄今為止,類似蓄電裝置均要求進行繁復的維護。西門子新推出的解決方案,將很快改變這種狀況。
過去,如果數(shù)據(jù)中心運營商想要保護其服務器不受斷電影響,那么,他需要一臺柴油發(fā)動機和大量電池,后者是一種名為“不間斷電源(UPS)”設備的組成部分。發(fā)動機啟動需耗時15秒左右。在此期間,電池可為機房持續(xù)供電。但是,盡管電池是很好的蓄電裝置,但它們并不能儲蓄大量電能,而服務器的能耗卻很高。目前,電池依然是首選解決方案。但西門子中央研究院的Matthias Gerlich博士認為,飛輪蓄電系統(tǒng)是合理的替代方案。他指出:“它們能快速輸出很高的功率,無需占用太大空間,也不要求帶空調(diào)的機房?!?/P>
飛輪蓄電系統(tǒng)由沉重的轉子——即飛輪——和亦可用作發(fā)電機的電機構成。電機驅動飛輪以額定運行速度旋轉,從而儲蓄動能。反過來,飛輪可以將旋轉動能傳遞至電機/發(fā)電機,由后者將動能轉換為電能。這種裝置可以在短時間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)千千瓦的電能。
以前飛輪蓄電系統(tǒng)的問題在于,它們通常價格高昂,并且要求進行繁復的維護。然而,Gerlich和他的團隊研發(fā)了一個運行成本更低的可靠系統(tǒng)。目前他們正在對原型機進行試驗。
電機被安裝到飛輪蓄電系統(tǒng)中。
260公斤重的飛輪以每分鐘9,000轉的速度運行
西門子的這個系統(tǒng)能提供持續(xù)15秒、功率125千瓦的電能。這個系統(tǒng)高約一米,直徑60厘米。其核心是一個重達260公斤的鋼制飛輪,在全真空環(huán)境中,它在磁懸浮軸承的作用下懸浮于空,并以每分鐘9,000轉的速度旋轉。Gerlich解釋道,“飛輪在磁懸浮軸承的作用下旋轉,因而幾乎無需任何維護?!?/P>
飛輪上方,安裝了一臺配有電力電子系統(tǒng)的西門子電機。Gerlich指出:“這些電機經(jīng)專門設計,可運行很長時間,此外,得益于大批量生產(chǎn),其成本不是很高?!彪姍C本身不是在真空中,而是在大氣壓力下運行。Gerlich的團隊面臨的挑戰(zhàn)是將處于真空狀態(tài)的飛輪,與在大氣壓力下運行的電機連接起來。他們的解決方案是使用帶兩個轉子的磁阻耦合器——這支團隊已向德國慕尼黑專利局申報這項發(fā)明的專利。
在這個系統(tǒng)中,一個陶瓷板充當了將飛輪與電機分隔開的真空隔板。此外,有兩個齒形離合器片,它們分別位于距陶瓷板三毫米處。一個連接到飛輪上,另一個安裝在電機軸承上。為了從飛輪蓄電系統(tǒng)獲得電能,電機在開啟后將以9,000 rpm的轉速運行,這也是飛輪的旋轉速度。然后,使用電磁體來產(chǎn)生磁場,在兩個離合器片之間形成牽引力。因其磁中性,真空隔板不會妨礙這個過程。牽引力可使系統(tǒng)嚙合,此時,電機就充當了發(fā)電機,提供所需電能。
裝配前,飛輪蓄電系統(tǒng)被打開。
陶瓷板將飛輪與電機分隔開來。
安裝已獲得專利的磁阻耦合器。
電機安裝精度必須達到毫米級。
對飛輪蓄電系統(tǒng)進行功能試驗。
低維護設計,降低運行成本
電磁體接通,系統(tǒng)嚙合;電磁體關斷,系統(tǒng)分離。這個過程十分簡單,但其開發(fā)過程卻十分漫長。工程師不得不為電機開發(fā)一個足夠厚的、不會在系統(tǒng)嚙合時發(fā)生彎曲的離合器片。與此同時,離合器片必須足夠輕,以保證電機能盡快達到設計轉速。工程師開發(fā)的離合器片厚僅7毫米,因而,電機可在短短150毫秒內(nèi)達到9,000 rpm的轉速。換句話說,這個系統(tǒng)能在轉瞬之間輸出電能。這意味著,當發(fā)生斷電時,這個系統(tǒng)也能用于在柴油發(fā)電機開始供電之前,維持電源穩(wěn)定。
為設計這個系統(tǒng)而付出的努力沒有白費,正如Gerlich在報告中所指出的,西門子飛輪系統(tǒng)的維護要求低于競爭對手的解決方案。Gerlich說:“在我們的系統(tǒng)中,僅當必須讓飛輪以設計轉速運行時,或者發(fā)電時,電機才會工作?!绷硪环矫?,在常規(guī)飛輪系統(tǒng)中,電機和飛輪被牢牢地連接在一起,電機會隨飛輪不停運行。這意味著必須更加頻繁地維護電機。此外,西門子飛輪系統(tǒng)不要求任何昂貴的特殊組件。相比而言,競品的電機也是在真空中運行,“但在真空中運行的電機成本不菲,”Gerlich解釋道。
對超級電容器構成競爭
價格實惠的標準組件、低維護設計、低運行成本。有了這樣的賣點,西門子推出的飛輪蓄電系統(tǒng)或許很快將對超級電容器構成競爭。Gerlich表示,“我們想打造一個價位與超級電容器相當?shù)南到y(tǒng)。” 工業(yè)企業(yè)一般采用超級電容器來在短時間內(nèi)提供大量電能。然而,超級電容器的缺點在于其充電次數(shù)有限。而西門子的飛輪系統(tǒng)可以根據(jù)需要無限次運行。需要更換的只有電機——在其運行數(shù)千小時之后。
未來,這個系統(tǒng)可能被用于各式各樣的應用。譬如,它可以在斷電時用作備用系統(tǒng)。不過,工業(yè)企業(yè)也可以使用這個系統(tǒng)。Gerlich還認為,起重機可以使用這個系統(tǒng)。這是因為升舉重物要在短時間內(nèi)耗用大量電能,飛輪系統(tǒng)可以提供這樣的電能。當載荷降低時,它可以重新獲得電能,以用于再次加快飛輪轉速。電動汽車也能受益于飛輪蓄電系統(tǒng)。Gerlich說:“目前尚未計劃任何汽車應用,但不能排除其可能性?!?/P>
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虛擬建造技術
許多旱災頻發(fā)地區(qū)依賴于海水脫鹽設施供應淡水。馬霍卡島便是這樣一個地方。現(xiàn)在,一座采用西門子技術的海水脫鹽工廠,將被樹為典范。西門子工程師在虛擬世界里開發(fā)了這座工廠,以檢驗其創(chuàng)新的工程設計技術。
為了節(jié)省時間和金錢,同時也為了提高精確度,西門子正在虛擬世界里建造一座海水脫鹽工廠。
在伊比利亞半島的幾乎每個地方,水都是一種寶貴的資源。西班牙旱災程度之嚴重、頻率之高,令這片土地不堪其苦。因此,淡水,特別是可供飲用的淡水,尤為寶貴。如今,干涸的水庫、限量供應的飲用水和凋零的田野,已成為西班牙常見的景象。另一方面,淡水的稀缺,也促使西班牙人掌握了海水脫鹽技術,因為沿著其綿長的海岸線,這個國家擁有取之不盡用之不竭的含鹽水資源。
西門子工業(yè)的Andreas Pirsing博士表示,“幾年前,為了緩解淡水稀缺問題,西班牙政府發(fā)起了一項特殊的開發(fā)計劃。作為該計劃的一部分,在地中海沿岸新建了約30座海水脫鹽工廠。在選擇承建商時,西班牙政府有意扶持當?shù)仄髽I(yè),這樣,便能培育出高水平的技術專長。如今,這些技術已成功推廣到世界其他地方?!?/P>
專家預計,淡水危機將日益嚴峻。這對海水脫鹽市場而言意義重大。盡管2012年,海水脫鹽市場的銷售額僅為184億美元,但Companies & Markets預計,到2020年,這個數(shù)字將增至500億。
西門子的海水脫鹽業(yè)務遍及全球。在新加坡,西門子工程師在該國政府組辦的節(jié)能型海水脫鹽技術“新加坡挑戰(zhàn)賽”上一舉奪魁。Pirsing說:“西門子還參與了西班牙政府發(fā)起的開發(fā)計劃。西門子工業(yè)為一些工廠配備了自動化技術。其中一座工廠坐落于馬霍卡島的Alcudia。”馬霍卡島是著名的旅游勝地,但島上淡水含水層較薄,且“浮”于地下苦堿水之上,因此,對海水脫鹽技術尤為依賴。其淡水含水層無法為眾多游客提供充足的飲用水。
這座位于Alcudia的海水脫鹽工廠采用了反滲透技術來生產(chǎn)淡水。這項工藝的原理是,通過施加外部壓力,使海水中的水分子通過半透膜過濾析出,而鹽分等大分子物質則保留在原溶液中。利用這項工藝,這座海水脫鹽工廠每天可以生產(chǎn)多達1.4萬立方米淡水。雖然Alcudia只是地中海沿岸眾多海水脫鹽工廠之一,但它已成為工程設計研究的焦點。Pirsing指出,“西門子正在以它為個案,研究一種全新的方法,該方法可能在整個工程設計界掀起一場革命?!?/P>
與諸如空客、博世和戴姆勒等企業(yè),以及若干高等學府和德國弗勞恩霍夫協(xié)會一道,西門子參與了得到德國教育與研究部資助的SPES_XT(軟件平臺嵌入式系統(tǒng)XT)計劃。該計劃的目標是,將軟件建模方法和工具與用于開發(fā)嵌入式軟件的分析技術無縫整合起來。
個案研究。西門子的目標是優(yōu)化一種用于規(guī)劃海水脫鹽工廠的方法,以在通用IT平臺上,借助一套統(tǒng)一的軟件工具,對彼此協(xié)調(diào)的不同工廠組件的虛擬模型進行編輯。
Pirsing解釋道,“我們在Alcudia工廠采用了這種方法。也就是說,我們用某種影子工程設計法來創(chuàng)建整座工廠的模型,并通過試驗確定該方法能節(jié)省多少時間和金錢。Alcudia工廠特別適于進行個案研究,因為我們與客戶關系融洽,這確保我們不僅擁有這座工廠部署的西門子自動化系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù),而且還能獲得其他承包商提供的相關規(guī)劃數(shù)據(jù)?!?/P>
西門子中央研究院(CT)的Ulrich Lowen博士負責為該個案研究提供科學依據(jù),他解釋道,“當我們掌握了全部數(shù)據(jù)時,就像Alcudia工廠項目這樣,我們就能輕而易舉地在計算機上規(guī)劃整座工廠。已經(jīng)有大量規(guī)劃在虛擬世界中執(zhí)行。這種方法被稱為‘基于模型的系統(tǒng)集成’,這意味著,首先利用計算機生成的虛擬表達——或稱模型,對許多真實的工廠組件進行規(guī)劃、組裝和試驗,然后再進行實際安裝。在Alcudia工廠個案研究中,我們已經(jīng)模擬了從井中抽取海水的整個過程,以及反滲透工藝的部分過程?!睋?jù)Lowen透露,這種模擬的節(jié)支效應已初露端倪。Lowen說:“像Alcudia工廠這樣的項目,不可能僅憑一個人的力量就完成詳盡的規(guī)劃和實現(xiàn)。相反,這項任務需要來自不同專業(yè)的眾多工程師齊心協(xié)力完成。”
項目參與者包括負責處理物理和化學過程的過程工程師,負責安裝高壓泵和半透膜模塊的系統(tǒng)提供商,以及負責提供自動化系統(tǒng)和電源解決方案的管道規(guī)劃師和電氣工程師。
Lowen解釋道,“目前,項目參與者分別使用自有工具來執(zhí)行相關任務。譬如,使用CAD工具進行過程設計和管道建設,使用微軟Excel生成驅動器和儀器清單。這些工具以大相徑庭的方式表達系統(tǒng),包括工藝流程圖、二維或三維模型、電路圖,等等?!?/P>
工具之間的不兼容,導致了時間和金錢的巨大浪費。這是因為,規(guī)劃數(shù)據(jù)經(jīng)許多不同的人處理,被多次改換格式,輸入新工具以及轉化為多種不同的“語言”。在這個過程中,一些信息會在工具切換之際喪失,并且用戶有時也會曲解規(guī)劃數(shù)據(jù)。Lowen解釋道,“此外,任何突然變化都有可能削弱不同規(guī)劃模型之間的一致性。譬如,假設負責管道中不計其數(shù)的液位傳感器和不同檢測裝置的工程師突然發(fā)現(xiàn),他需要另一個液位傳感器。那么,必須將該傳感器及有關線纜納入工藝工程設計管道、儀器流程圖、自動化系統(tǒng)部署計劃、電氣計劃以及管道計劃等?!?/P>
為了保證切實有效地采取這些將會影響到各式各樣系統(tǒng)模型表達的糾正舉措,模型之間必須彼此協(xié)調(diào)。此外,所有工具都必須能在集中式IT平臺上相互溝通。Pirsing說:“西門子是唯一一家能夠提供此類集成式設施規(guī)劃平臺的企業(yè)——這個平臺可以將所有彼此獨立開發(fā)的工程設計工具匯接起來。換句話說,西門子是唯一一家集工程設計之大成的企業(yè),譬如,被稱為‘COMOS’的生命周期工程設計和設施管理系統(tǒng),以及SIMATIC PCS 7控制系統(tǒng)。正因如此,我們是唯一一家在市場上提供該等工程設計解決方案的企業(yè)?!?/P>
技術推廣??傮w而言,這種在新型IT平臺上對Alcudia海水脫鹽工廠進行整體虛擬規(guī)劃、建模和模擬過程的工程設計技術,旨在表明該方法的效率和計算出能夠節(jié)省多少時間和金錢。Pirsing說:“我們的項目已完成過半。如果成功的話,其結果將不僅影響到海水脫鹽工廠的建設,而且將開啟一片嶄新的IT技術應用天地。解決了截然不同的挑戰(zhàn)的方法,可以輕松推廣用于其他類型的設施,如廢水處理廠、泵站和水廠等。此外,這種方法也可推廣用于其他行業(yè),如石油天然氣、制藥以及化工行業(yè)等。”
結合SPES_XT項目的其他合作伙伴在航空和汽車等行業(yè)針對類似問題的研究成果,最終將形成一套全面的方法,令整個工程設計行業(yè)發(fā)生天翻地覆的變化。
Nils Ehrenberg
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