西門子840D數(shù)控伺服系統(tǒng)

相對(duì)于802D在性能上有許多的改進(jìn)，為廣大的客戶在希望擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域和范圍方面提供了更多的可能和受益，例如：可以方便的使用 DIN編程技術(shù)和 ISO 代碼進(jìn)行編程，的產(chǎn)品可靠性，數(shù)字控制器，可編程控制器，人機(jī)操作界面，輸入/輸出單元一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由各種循環(huán)和輪廓編程提供的擴(kuò)展編程幫助技術(shù)，通過DRIVE-CLiQ 接口實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)技術(shù)提供了統(tǒng)一的數(shù)字式

各種功能體現(xiàn)了西門子公司的產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)，例如5個(gè)數(shù)字驅(qū)動(dòng)軸，其中任意4個(gè)都可以作為聯(lián)動(dòng)軸進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，另一個(gè)作為定位軸使用，同時(shí)，還提供一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字式主軸（模擬主軸即將推出）作為一個(gè)變型使用, 在帶C 軸功能時(shí)，可以采用3個(gè)數(shù)字軸，一個(gè)數(shù)字主軸，一個(gè)數(shù)字輔助主軸和一個(gè)數(shù)字定位軸的配置。新一代的西門子驅(qū)動(dòng)技術(shù)平臺(tái)SINAMICS S120伺服系統(tǒng)通過已經(jīng)集成在元件級(jí)的DRIVE-CLiQ來對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行識(shí)別和診斷，從操作面板就可以進(jìn)行操作，使用的標(biāo)準(zhǔn)閃存卡（CF）可以非常方便的備份全部調(diào)試數(shù)據(jù)文件和子程序，通過閃存卡（CF）可以對(duì)加工程序進(jìn)行快速處理，通過連接端子使用兩個(gè)電子手輪，216 個(gè)數(shù)字輸入和144 個(gè)數(shù)字輸出（0.25A），RCS802 - 遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程控制（NC 和 PLC），RCS@Event（通過電子郵件進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷），USB口（即將推出）。

產(chǎn)品種類

西門子數(shù)控系統(tǒng)是西門子集團(tuán)旗下自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)的產(chǎn)品，西門子數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK發(fā)展了很多代。目前在廣泛使用的主要有802、810、840等幾種類型。

用一個(gè)簡要的圖表對(duì)西門子各系統(tǒng)的定位作描述如下：

西門子各系統(tǒng)的性價(jià)比較

1) 802D

（請參閱：802D 簡明調(diào)試指南）

具有免維護(hù)性能的SINUMERIK802D，其核心部件 - PCU （面板控制單元）將CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體?？煽啃愿摺⒁子诎惭b。

SINUMERIK 802D

SINUMERIK802D可控制4個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸。通過生產(chǎn)現(xiàn)場總線PROFIBUS將驅(qū)動(dòng)器、輸入輸出模塊連接起來。

模塊化的驅(qū)動(dòng)裝置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服電機(jī)，為機(jī)床提供了全數(shù)字化的動(dòng)力。

通過視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

SINUMERIK802D集成了內(nèi)置PLC系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制。采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC的編程語言Micro/WIN進(jìn)行控制邏輯設(shè)計(jì)。并且隨機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的PLC子程序庫和實(shí)例程序，簡化了制造廠設(shè)計(jì)過程，縮短了設(shè)計(jì)周期。

2) 810D

（請參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡明調(diào)試手冊 - 2006版本）

在數(shù)字化控制的領(lǐng)域中，SINUMERIK 810D次將CNC和驅(qū)動(dòng)控制集成在一塊板子上。

快速的循環(huán)處理能力，使其在模塊加工中獨(dú)顯威力。

SINUMERIK 810D NC軟件選件的一系列突出優(yōu)勢可以幫助您在競爭中脫穎而出。例如提前預(yù)測功能，可以在集成控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)快速控制。

另一個(gè)例子是坐標(biāo)變換功能。固定點(diǎn)停止可以用來卡緊工件或定義簡單參考點(diǎn)。模擬量控制控制模擬信號(hào)輸出;

*管理也是另一種功能強(qiáng)大的管理軟件選件。

樣條插補(bǔ)功能(A，B，C樣條)用來產(chǎn)生平滑過渡；壓縮功能用來壓縮NC記錄；多項(xiàng)式插補(bǔ)功能可以提高810D/810DE運(yùn)行速度。

溫度補(bǔ)償功能保證您的數(shù)控系統(tǒng)在這種高技術(shù)、高速度運(yùn)行狀態(tài)下保持正常溫度。此外，系統(tǒng)還為您提供鉆、銑、車等加工循環(huán)。 SINUMERIK 840D

3) 840D

SINUMERIK 840D數(shù)字NC系統(tǒng)用于各種復(fù)雜加工,它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。840D與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和SIMATIC7可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和控制精度。

產(chǎn)品功能

控制類型

采用32位微處理器、實(shí)現(xiàn)CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。

機(jī)床配置

可實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切割、沖、激光加工和搬運(yùn)設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMDRIVE611數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊：多可以控制31個(gè)進(jìn)給軸和主軸．進(jìn)給和快速進(jìn)給的速度范圍為100-9999mm/min。其插補(bǔ)功能有樣條插補(bǔ)、三階多項(xiàng)式插補(bǔ)、控制值互聯(lián)和曲線表插補(bǔ)，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進(jìn)給軸和主鈾同步操作的功能。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自動(dòng))、JOG(手動(dòng))、示教（TEACH IN） 手動(dòng)輸入運(yùn)行（MDA） ，自動(dòng)方式：程序的自動(dòng)運(yùn)行，加工程序中斷后，從斷點(diǎn)恢復(fù)運(yùn)行；可進(jìn)行進(jìn)給保持及主軸停止，跳段功能，單段功能，空運(yùn)轉(zhuǎn)。

輪廓和補(bǔ)償

840D可根據(jù)用戶程序進(jìn)行輪廓的沖突檢測、*半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)入和退出策略及交點(diǎn)計(jì)算、*長度補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償棚測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償、過象限誤差補(bǔ)償?shù)取?/p>

NC編程

840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標(biāo)準(zhǔn)(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，具有高級(jí)語言編程特色的程序編輯器，可進(jìn)行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)具備1．5兆字節(jié)的用戶內(nèi)存，用于零件程序、*偏置、補(bǔ)償?shù)拇鎯?chǔ)。

PLC編程

840D的集成式PLC*以標(biāo)準(zhǔn)sIMAncs7模塊為基礎(chǔ)，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴(kuò)展到288KB，u/o模塊可擴(kuò)展副2048個(gè)輸入/輸出點(diǎn)、PLC程序能以*的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入，向數(shù)控機(jī)床發(fā)送運(yùn)動(dòng)停止/起動(dòng)等指令。

操作部分硬件

840D系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個(gè)通用接過RS232可使主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動(dòng)器接口和打印機(jī)并聯(lián)接口完成程序存儲(chǔ)、讀入及打印工作。

顯示部分

840D提供了多語種的顯示功能，用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語言轉(zhuǎn)換為一種語言，系統(tǒng)提供的語言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊、電動(dòng)機(jī)軸位置、操作狀態(tài)等信息。

2.1 西門子數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成

請參閱：SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)操作部件

SIEMENS用于數(shù)控系統(tǒng)的HMI軟件

西門子數(shù)控系統(tǒng)有很多種型號(hào)，首先我們來觀察一下802D所構(gòu)成的實(shí)物圖，SINUMERIK 802D是個(gè)集成的單元，它是由NC以及PLC和人機(jī)界面（HMI）組成，通過PROFIBUS總線連接驅(qū)動(dòng)裝置以及輸入輸出模板，完控制功能。

而在西門子的數(shù)控產(chǎn)品中有特點(diǎn)，有代表性的系統(tǒng)應(yīng)該是840D系統(tǒng)。因此，我們可以通過了解西門子840D系統(tǒng)，來了解西門子數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。首先通過以下的實(shí)物圖觀察840D系統(tǒng)。

2.2西門子810D系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 （請參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡明調(diào)試手冊 - 2006版本）

SINUMERIK840D是由數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統(tǒng)時(shí)，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動(dòng)和數(shù)控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時(shí)將二者劃歸一處。

1. 人機(jī)界面

人機(jī)交換界面負(fù)責(zé)NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC實(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，有自己獨(dú)立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺(tái)計(jì)算機(jī)中。

（1）MMC(Man Machine communication)

常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而開發(fā)的MMC模塊，目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對(duì)應(yīng)于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅(qū)；PCU50、PCU70對(duì)應(yīng)于MMC103,可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI。

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級(jí)HMI。一般標(biāo)準(zhǔn)供貨時(shí)，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級(jí)HMI。

（2）OP(Operation pannel)

OP單元一般包括一個(gè)10.4〞TFT顯示屏和一個(gè)NC鍵盤。根據(jù)用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如： OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031為常用。

（3）、MCP(Machine control pannel)

MCP是專門為數(shù)控機(jī)床而配置的，它也是OPI上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對(duì)810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關(guān)設(shè)定。

對(duì)于SINUMERIK840D應(yīng)用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術(shù)，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個(gè)總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為提高人機(jī)交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。

2. NCU(Numerical control unit)數(shù)控單元

SINUMERIK840D的數(shù)控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元（在810D中稱為CCU（compact control unit））：*控制單元,負(fù)責(zé)NC所有的功能,機(jī)床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個(gè)COM CPU板. 一個(gè)PLC CPU板和一個(gè)DRIVE板組成.

根據(jù)選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus接口，RS232接口，手輪及測量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅(qū)動(dòng)模塊均排列在其右側(cè)。

數(shù)字驅(qū)動(dòng)

（請參閱：Simodrive 611 Universal 產(chǎn)品介紹）

數(shù)字伺服：運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動(dòng)和1FT6(1FK6)電機(jī)組成。

SINUMERIK840D配置的驅(qū)動(dòng)一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分：電源模塊+驅(qū)動(dòng)模塊（功率模塊）。

電源模塊：主要為NC和給驅(qū)動(dòng)裝置提供控制和動(dòng)力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時(shí)監(jiān)測電源和模塊狀態(tài)。根據(jù)容量不同，凡小于15KW均不帶饋入裝置，極為U/E電源模塊；凡大于15KW均需帶饋入裝置，記為I/RF電源模塊，通過模塊上的訂貨號(hào)或標(biāo)記可識(shí)別。

611D數(shù)字驅(qū)動(dòng):是新一代數(shù)字控制總線驅(qū)動(dòng)的交流驅(qū)動(dòng)，它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種，相應(yīng)的進(jìn)給伺服電機(jī)可采用1FT6或者1FK6系列，編碼器信號(hào)為1Vpp正弦波，可實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。主軸伺服電機(jī)為1PH7系列。

4. PLC模塊

SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊，在同一條導(dǎo)軌上從左到右依次為電源模塊（Power Supply），CPU模塊，接口模塊（Interface Module）及信號(hào)模塊（Signal Module）。PLC模塊的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

電源模塊（PS）是為PLC和NC提供電源的+24V和+5V。

接口模塊（IM）是用于級(jí)之間互連的。

信號(hào)模塊（SM）使用與機(jī)床PLC輸入/輸出的模塊，有輸入型和輸出型兩種。

元件

系統(tǒng)集成和連接以下元件：大可以連接2個(gè)電子手輪，小型手持單元，通過I/O 模塊PP 72/48 或通過 MCPA模塊控制的機(jī)床操作面板，MCPA 模塊被插入安裝在PCU 210的后背板。MCPA 模塊可以連接機(jī)床控制面板，同時(shí)具有用于模擬主軸的模擬接口。大可以連接3個(gè)I/O模塊PP 72/48。

發(fā)展歷史

編輯

在1960-1964，西門子的工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)在市場上出現(xiàn)。這一代的西門子數(shù)控系統(tǒng)以繼電器控制為基礎(chǔ)，主要以模擬量控制和編碼器為基礎(chǔ)。在1964年，西門子為其數(shù)控系統(tǒng)注冊品牌 SINUMERIK.

在1965-1972，西門子以上一代的數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，推出用于車床，銑床，和磨床的基于晶體管技術(shù)的硬件。

SINUMERIK 550系統(tǒng)

在1973-1981，西門子推出在SINUMERIK 550系統(tǒng)。這一代系統(tǒng)開始應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)和微處理器。在此系統(tǒng)中，PLC（可編程邏輯控制器）集成到控制器。

SINUMERIK 3系統(tǒng)

在1982-1983，西門子推出SINUMERIK 3系統(tǒng)

SINUMERIK 840C系統(tǒng)

在1984-1994，西門子推出SINUMERIK 840C系統(tǒng)。西門子從此時(shí)起開始開放NC數(shù)控自定義功能，公布PC和HMI開放式軟件包。此時(shí)的西門子敏銳地掌握了數(shù)控機(jī)床業(yè)界的顯著趨勢：開放性?；谙到y(tǒng)的開放性，西門子顯著地?cái)U(kuò)大了其OEM機(jī)床制造商定制他們的設(shè)備的可能性。

SINUMERIK 840D系統(tǒng)

SINUMERIK 810D系統(tǒng)

SINUMERIK 802D系統(tǒng)

在1996 - 2000西門子推出SINUMERIK 840D系統(tǒng)、SINUMERIK 810D系統(tǒng)、SINUMERIK 802D系統(tǒng)。人與機(jī)器相關(guān)的安全集成功能已經(jīng)集成到軟件之中。面向圖形界面編程的ShopMill和ShopTurn能夠幫助操作工以少的培訓(xùn)快速上手，易于操作和編程。

采用32位微處理器、實(shí)現(xiàn)CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。。機(jī)床配置可實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切害、沖、激光加工和搬運(yùn)設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMDRIVE611數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊：多可以控制31個(gè)進(jìn)給軸和主軸．進(jìn)給和快速進(jìn)給的速度范圍為1009999mm/min。其插補(bǔ)功能有樣條插補(bǔ)、三階多項(xiàng)式插補(bǔ)、控制值互聯(lián)和曲線表插補(bǔ)，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進(jìn)給軸和主鈾同步操作的功能。

操作方式 其操作方式主要有AUTOMATIC(自動(dòng))、JOG(手動(dòng))、示教（TEACH IN） 手動(dòng)輸入運(yùn)行（MDA） ，自動(dòng)方式：程序的自動(dòng)運(yùn)行，加工程序中斷后，從斷點(diǎn)恢復(fù)運(yùn)行；可進(jìn)行進(jìn)給保持及主軸停止，跳段功能，單段功能，空運(yùn)轉(zhuǎn)。輪廓和補(bǔ)償840D可根據(jù)用戶程序進(jìn)行輪廓的沖突檢測、*半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)入和退出策略及交點(diǎn)計(jì)算、*長度補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償棚測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償、過象限誤差補(bǔ)償?shù)?。NC編程840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標(biāo)準(zhǔn)(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，具有高級(jí)語言編程特色的程序編輯器，可進(jìn)行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)具備1．5兆字節(jié)的用戶內(nèi)存，用于零件程序、*偏置、補(bǔ)償?shù)拇鎯?chǔ)。

PLC編程 840D的集成式PLC*以標(biāo)準(zhǔn)sIMAncs7模塊為基礎(chǔ)，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴(kuò)展到288KB，u/o模塊可擴(kuò)展副2048個(gè)輸入/輸出點(diǎn)、PLC程序能以*的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入，向數(shù)控機(jī)床發(fā)送運(yùn)動(dòng)停止/起動(dòng)等指令。操作部分硬件840D系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個(gè)通用接過RS232可使主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動(dòng)器接口和打印機(jī)并聯(lián)接口完成程序存儲(chǔ)、讀入及打印工作。

由于太陽能發(fā)電站和風(fēng)力發(fā)電場的并網(wǎng)發(fā)電量越來越高，短路可能導(dǎo)*大電流流過電力傳輸線，損壞電網(wǎng)設(shè)備。西門子研究人員想要通過開發(fā)超導(dǎo)故障電流限制器來阻止這種損害。這些系統(tǒng)不僅可靠，而且能穩(wěn)定電網(wǎng)。很快，這樣一個(gè)系統(tǒng)原型將在奧格斯堡安裝。

將之放置到基片且卷到雙線繞組上時(shí)，Manfred Wohlfahrt確保嵌入式陶瓷超導(dǎo)材料，可精確到百分之零點(diǎn)零一毫米以內(nèi)。

目前，圍繞著德國能否實(shí)現(xiàn)其在2020年將溫室氣體二氧化碳的排放量降至1990年時(shí)的40%這一目標(biāo)，一場激烈爭辯正在展開。與此同時(shí)，德國將繼續(xù)快速擴(kuò)大對(duì)可再生能源的使用。德國能源和水行業(yè)協(xié)會(huì)（BDEW）計(jì)算，2014年上半年，可再生能源發(fā)電滿足了德國用電需求的28.5%，這創(chuàng)下了新的紀(jì)錄。然而，生態(tài)電能的增加，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營商構(gòu)成了挑戰(zhàn)，因?yàn)槊恳粋€(gè)新的風(fēng)電或光伏發(fā)電系統(tǒng)都是必須直接并入電網(wǎng)的新增發(fā)電設(shè)施。

盡管在正常條件下，這對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營商來說不是問題，但如果因挖掘機(jī)意外割斷電力電纜或一棵樹倒在電力傳輸線上而造成短路，情況就會(huì)變得棘手起來。直接并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)電設(shè)施越多，流過電力傳輸線的電流就越多。如果短路電流不受阻礙地流入開關(guān)站，那么，它會(huì)將電力傳輸線從底座上扯下來，并燒焦電網(wǎng)設(shè)備。

為了防止發(fā)生這種損害，連接至變電站和開關(guān)站的電力傳輸線都配備了名為“電路斷路器”的短路保護(hù)裝置。如果短路電流快速升高，那么，電路斷路器通常會(huì)中斷這股電流，但前提條件是，這股電流并不太大。能夠像電阻器那樣抑制短路電流的串聯(lián)電抗器，可以針對(duì)特別強(qiáng)大的短路電流，提供額外的保護(hù)。但串聯(lián)電抗器的問題是，它們不僅能在出現(xiàn)短路時(shí)起到電阻器的作用，而且在正常運(yùn)行中，它們也是電阻器。這導(dǎo)致了電能的不斷浪費(fèi)。通常，一個(gè)串聯(lián)電抗器線圈可以造成多達(dá)25千瓦的電能損耗。專家估計(jì)，共安裝了多4.4萬個(gè)串聯(lián)電抗器。也就是說，這在范圍內(nèi)造成了高達(dá)110萬千瓦的電能損耗，這相當(dāng)于一座大型電廠的發(fā)電量。

西門子研究人員Hans-Peter Krämer博士正在檢查每一個(gè)雙線超導(dǎo)繞組，以確保精確纏繞

短路

傳統(tǒng)電網(wǎng)是層級(jí)系統(tǒng)。這意味著大型集中式發(fā)電站向高壓系統(tǒng)輸送電能，然后，電能從這里依次流向中壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)，終輸送給企業(yè)和住戶。諸如變壓器等電網(wǎng)設(shè)備，將這些傳統(tǒng)的電壓等級(jí)系統(tǒng)分隔開來，以確保安全地將電能從發(fā)電設(shè)施輸配給用戶。然而現(xiàn)在，越來越多的沼氣和太陽能發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)電場等，都在直接向中壓系統(tǒng)輸送電能。因此，短路可能引起中壓系統(tǒng)難以承受的強(qiáng)大電流。正因如此，電網(wǎng)運(yùn)營商不得不隨著可再生能源并網(wǎng)發(fā)電量的增長，相應(yīng)地升級(jí)其系統(tǒng)。僅憑串聯(lián)電抗器不能完*問題，這不僅由于它們會(huì)造成電能損耗，而且因?yàn)榇?lián)電抗器形成的電阻會(huì)導(dǎo)致壓降。

真正需要的是一個(gè)不同于串聯(lián)電抗器的，不會(huì)在正常運(yùn)行中產(chǎn)生任何電阻的替代解決方案。這樣的解決方案確實(shí)存在，那就是由釔鋇銅氧化物構(gòu)成的特種陶瓷高溫超導(dǎo)材料。這些超導(dǎo)體在輸送電能時(shí)不會(huì)形成任何電阻，因而幾乎不會(huì)造成任何損耗。然而，要實(shí)現(xiàn)這樣的屬性，必須降低它們的溫度。通常是利用溫度在零下196攝氏度的液氮來做到這一點(diǎn)。盡管冷卻過程也要耗用電能，但專家估算，超導(dǎo)故障電流限制器的能耗，僅為相當(dāng)?shù)拇?lián)電抗器造成的電能損耗的一半。

德國能源和水行業(yè)協(xié)會(huì)（BDEW）計(jì)算，2014年上半年，可再生能源發(fā)電滿足了德國用電需求的28.5%，這創(chuàng)下了新的紀(jì)錄。

嵌在金屬中的超導(dǎo)繞組被嵌入基片。

高溫超導(dǎo)材料

20多年來，西門子*研究院的科學(xué)家一直在潛心研究高溫超導(dǎo)材料。專攻超導(dǎo)材料的西門子研究人員Peter Kummeth表示，“我們認(rèn)為，可再生能源發(fā)電量的增長，意味著使用超導(dǎo)故障電流限制器的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。”超導(dǎo)組件和應(yīng)用研究小組組長Tabea Arndt補(bǔ)充道，“直到幾年前，超導(dǎo)材料的價(jià)格依然主要取決于制造商的研發(fā)成本。從技術(shù)推動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌隼瓌?dòng)，已經(jīng)使得超導(dǎo)應(yīng)用不僅在技術(shù)上具有吸引力，而且在經(jīng)濟(jì)上也頗為誘人。”超導(dǎo)體優(yōu)點(diǎn)突出。它們不像串聯(lián)電抗器那樣存在電阻，因此，超導(dǎo)體能提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。如果電網(wǎng)運(yùn)營商使用了更多串聯(lián)電抗器，那么，它們將不得不更換網(wǎng)絡(luò)組件或者安裝電氣組件，以加強(qiáng)電網(wǎng)。超導(dǎo)體則免去了這些額外工作。

2014年10月，西門子*研究院與奧格斯堡市政供電公司聯(lián)合發(fā)起了一個(gè)合作項(xiàng)目。作為面向創(chuàng)新能源和高能效技術(shù)的BayINVENT計(jì)劃的一部分，這個(gè)項(xiàng)目得到了巴伐利亞州經(jīng)濟(jì)、媒體、能源和技術(shù)部的支持。項(xiàng)目合作伙伴希望在2015年年底之前，制作一個(gè)超導(dǎo)故障電流限制器原型。這個(gè)電流限制器將被安裝在奧格斯堡市政供電公司電網(wǎng)與MTU onsite energy（簡稱“MTU”）運(yùn)行的一座設(shè)施之間。MTU是熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備制造商，它定期在其工廠內(nèi)對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。同風(fēng)電場一樣，這家企業(yè)將其熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的電能輸送到奧格斯堡電網(wǎng)中。有時(shí)候，這些試驗(yàn)會(huì)實(shí)現(xiàn)1.5萬千瓦的尖峰發(fā)電量，這大致相當(dāng)于5臺(tái)大型風(fēng)電機(jī)組的總發(fā)電量。

西門子840D數(shù)控伺服系統(tǒng)

相對(duì)于802D在性能上有許多的改進(jìn)，為廣大的客戶在希望擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域和范圍方面提供了更多的可能和受益，例如：可以方便的使用 DIN編程技術(shù)和 ISO 代碼進(jìn)行編程，的產(chǎn)品可靠性，數(shù)字控制器，可編程控制器，人機(jī)操作界面，輸入/輸出單元一體化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由各種循環(huán)和輪廓編程提供的擴(kuò)展編程幫助技術(shù)，通過DRIVE-CLiQ 接口實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)技術(shù)提供了統(tǒng)一的數(shù)字式