西門子存儲卡6ES7953-8LP20-0AA0

sibas 32是德國西門子公司專為鐵路機車動車控制而研制的微機控制系統，它的全稱為siemens bahn automatisierungs system (西門子鐵路自動化系統)。sibas 32系統針對驅動裝置控制主要功能的發展遠景來考慮的，因此對系統提出了極苛刻的要求。sibas 32系統是一種高功能通用計算機系統，它通過標準和外圍組件可與任意設備相連，基本能夠完成機車動車所有的控制和監控任務。sibas 32系統可根據司機指令和牽引回路狀態以及響應信號進行相應的處理，對各接觸器、繼電器、電磁閥、發光二極管或數碼管、斬波器等發出控制信號。控制單元同時還能夠完成多種監測功能，包括對自身功能的診斷和外部數值的超限監測。當牽引電路在運行中超過預先在程序中設置的上 (或下)限值時，系統將根據故障的嚴重程度做出相應的處理，自動記錄這一故障、產生相應的保護并告知司機。sibas 32系統點是適用于對各種車輛的控制，不論是相控整流機車、斬波機車還是交流傳動機車都可以在其硬件結構基本不變的情況下，通過簡單地改換相應的控制程序從而實現對機車的控制。
            

在德國巴伐利亞州東部小城紐倫堡，有一座外形毫不起眼的電子制造工廠，卻被稱為歐洲乃至的工廠之一。

Simatic控制器。攝影：熊少翀

依賴于自動化系統生產效率提升，自投產至今，安貝格在工廠生產面積始終保持約一萬平方米、員工數量保持約1200名不變的情況下，產能提升了八倍。在三班制生產中，安貝格每年生產約1500萬件Simatic產品。按每年生產230天計算，平均每秒就能生產出一臺控制設備。

產品合格率亦大幅提高。相比于該工廠百萬次電子產品加工過程出錯500次，現在出錯率只有12次。

“安貝格是自己生產自己。”該工廠產品工程師ChristophRaum介紹稱，Simatic設備不僅在安貝格工廠被大量生產，而且遍布自身生產線，控制Simatic產品的生產過程，從而實現自身生產的高度自動化。

在安貝格工廠內部，所有生產線和員工辦公區域有機分布其中。尚處于生產過程中的設備工件，在錯綜復雜的自動化傳輸線上有序流轉，它們像“自然人”一樣，明確知道自己的目的地。在每一個分岔路口，工件會暫停1-2秒，然后選擇正確的去向。

工件在生產線上自動流轉。攝影：熊少翀

Christoph解釋稱，生產線上的所有工件都已在虛擬環境中進行規劃，有自己的“名稱”和“地址”，具備各自的身份信息，因此“知道”什么時候、哪條生產線或哪個工藝過程需要它們。工件在運輸線分岔路口暫停，是在識別去向信息。

到達加工中心后，工件被識別出來，生產設備實時調用所需要的全部加工信息，并自動調整生產參數。加工過程中，產品的所有相關數據，都儲存在自己的“數字化產品記憶庫”中，以便精確追蹤生產的每個步驟。加工完成后，通過光學設備或其它測量設備對工件自動進行檢測，在現場發現并剔除不合格的產品。

如果機器設備需要補給或者維護保養，則在缺料或故障產生之前發出請求。系統會記錄所使用的資源數量，并對庫存及時更新。

            
　　3.1 控制單元 ccu(central control unit type 3)
                    
　　ccu是整個系統的核心單元，機車的控制、調節和監視由ccu實施和控制。hxd1機車的ccu采用type 3型32位微處理器，由網關gateway、處理器cpu、mvb32－4、電源組成可以實現2臺(4節)機車的重聯。ccu采用冗余設計，每節車有2個ccu，一個主ccu，另一個為從ccu，結構功能*相同，一個故障后另一個可以繼續工作，不影響機車正常運行。
                    
　　ccu的主要功能是為本節機車參數設置存儲、本節機車事件記錄、重聯機車事件顯示、整車通訊檢測、通過rs232接口讀或轉儲數據，并且作為機車控制單元系統軟件上載的輸入端口。
            
　　3.2 牽引控制單元 tcu(traction control unit)
                    
　　tcu是機車牽引的核心控制單元，由處理器模塊、存儲器模塊、斬波器控制模塊、數字接口模塊、數字輸入/輸出模塊、模擬接口模塊、控制系統檢測模塊、列車控制信號輸入變換模塊、數字信號輸入轉換模塊、接觸器驅動模塊、igbt觸發模塊、啟動單元等組成。其作用是控制和調節機車牽引、再生制動，從電氣上實現防空轉/滑行保護，并且實現了開閉環控制、速度頻率同步、故障處理與監測等功能。
            
　　3.3 智能終端接口單元 sks1a、sks1b、sks3(sibas kilp)
                    
　　sks1a、sks1b、sks3為智能外圍設備連接終端，sks1a、sks1b是緊湊設計的數字輸入/輸出接口，專為司機室所用，它把司機控制指令轉化為數字信號，并通過編碼將信號傳輸給ccu；sks3采用分散化輸入/輸出，減少車內所需布線，增加控制和診斷能力。

 西門子存儲卡6ES7953-8LP20-0AA0

冗余環網，各臺交換機通過冗余環口依次進行連接，如下圖高速冗余環網HSR。SCALANCE X400可以作為冗余管理器RM，管理冗余環網，為了保證系統的快速重構和穩定性多50個交換機連接在環上。除了其它交換機需要設置冗余環口，在網絡正常的情況下，RM的其中的一個冗余環口會處于斷開狀態。這樣整個網絡處于一種線型結構。冗余管理器監控網絡狀態，當網絡上的連接線斷開或交換機故障，它會通過一個替代路徑恢復另外一種線型結構。整個網絡的重構時間小于0.3秒。如果問題被消除，會恢復原有的線型結構。在一個環網中，只能存在一個交換機組成冗余管理器。環網可以是電氣環網也可以是光纖環網，也可以是電氣和管線混合的環網。另外，可以利用SCALANCE X 400的千兆端口，組成高速冗余的千兆環網。

高速冗余環網HSR                                          環間熱備STBY

環網之間的冗余備份STBY，通過兩臺交換機各自連接到另外一個環網的兩臺交換機，如上圖環間熱備STBY。僅需要在同一個環網中的兩個交換機A和B（與另外一個環網進行冗余連接）進行組態，即可完成環網之間的連接冗余。這兩個交換機A和B通過網絡相互交換數據來同步它們的運行狀態，其中一臺設備作為Master，另外一臺設備作為Slave。在網絡正常的情況下，僅是Master與另外一個環網的連接是激活的，即通訊數據通過該連接完成兩個環網之間的通訊。如果Master的連接斷開或Master交換機故障，這時Salve會激活其連接，這時兩個環網之間的數據就通過Slave的連接來完成。如果故障恢復，Master會重新作為環網之間的激活連接。STBY可以是電氣連接也可以是光纖連接。另外，可以利用
SCALANCE X 408的千兆端口，組成千兆環網冗余熱備。

SCALANCE X 400冗余環網組態：

SCALANCE X 400環網間熱備組態：

PROFINET循環的實時通信報文基于IEEE802.3，具有4個字節的VLAN標簽（IEEE802.1p），該標簽其中的3個位可以表示PROFINET實時數據的優先級，參考圖1 PROFINET實時報文。

圖1 PROFINET實時報文

PROFINET循環的實時數據報文具有優先級，且用戶優先級為6。VLAN標示符VID=0表示報文僅包含優先級信息，而不是一個有效地VLAN標識。
報文具有“用戶優先級”符合IEEE802.1p標準，IEEE802.1p具有如下特點：
支持IEEE802.1p的交換機會優先轉發高優先級的數據，IEEE802.1p標準

• 通過在OSI 2層給數據加入優先級以及交換機中的不同隊列分配，實現加速報文轉發。
• TCI中包含表示服務種類(Class of Service)的3個位，這樣CoS服務就有8個優先級，其中0為低優先級，而7為高優先級。
• 不同的應用按照不同的方式進行處理
• 賦予實時應用更高的優先級
• 賦予普通的應用較低的優先級
  這樣在IEEE802.1p的支持下，用戶終端主機能請求所提交流量的優先等級，網絡設備則在幀頭上設置相應的標記予以實施。802.1p可以將以太網中的流量分為8個優先等級，將時間敏感的視頻/音頻以較高的優先級在交換式以太網中傳送，以支持以太網上各類業務的QoS。參考表1 。

表1

目前，許多以太網交換機都能夠支持多優先級業務的分類處理，即支持IEEE802.1p，根據數據幀中的“用戶優先級”字段內容的不同進行緩存、數據轉發等操作。理想情況下，以太網交換機能支持的優先級與802.1p規定的優先級相同，但實際情況有時并非如此。
西門子的SCALANCE X以太網交換機產品中，X-00系列具有兩個優先級堆棧，高的優先級堆棧處理具有用戶優先級4，5，6，7的數據，低的優先級堆棧處理具有用戶優先級3，0，1的數據。對于SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列所支持的優先級與IEEE802.1p所規定的優先級相同。具有4個優先級堆棧，每個堆棧處理不同用戶優先等級的數據，參考圖2 SCALANCE X交換機優先級堆棧。SCALANCE X以太網交換機會根據數據的用戶優先級的不同由內部不同的優先級堆棧來處理。這也表明SCALANCE X100系列到SCALANCE X400系列的產品可以細分用戶優先級的數據，對于用戶優先級6，7由高優先級堆棧處理優先轉發。

圖2 SCALANCE X交換機優先級堆棧

SCALANCE X以太網交換機會優先對高優先級的堆棧中的高優先級數據進行轉發。參考圖3 IEEE802.1p報文優先轉發原則。幀1正在被發送，表明不會中斷正在發起的數據傳輸。幀2的優先級低于幀3，所以優先轉發幀3。終端口1的數據幀發送順序為幀1，幀3，幀2。

圖3 IEEE802.1p報文優先轉發原則

除此以外，X200系列以上的SCALANCE X交換機不但可以在Step7中作為IO設備進行組態，也可以在Step7中實現集成診斷。參考圖4 交換機組態。

圖4 交換機組態

在使用SCALANCE X300和SCALANCE X400系列的交換機應用在PROFINET實時應用中，由于這兩種系列的交換機不但支持IEEE802.1p還支持IEEE802.1Q，即VLAN。那么這兩類以太網交換機則認為VLAN ID=0的幀不帶有VLAN標簽。這意味著PROFINET實時報文（VID=0）在這兩類交換機之中轉發不具有優先級，與普通的數據一樣，不會被交換機優先轉發。所以在使用這兩類交換機時，需要特別注意，這種情況下，可以使用2種方式來改善：
種情況，就是使用SCALANCE X200系列以下的交換機，這樣由于這些系列的交換機不支持IEEE802.1Q，僅支持IEEE802.1p，所以會優先轉發PROFINET實時數據。
第二種情況，如果使用SCALANCE X300/400時，且PROFINET實時數據與普通數據在一個通道上進行傳輸，需要給PROFINET的數據傳輸通道設置VLAN。例如圖5 組態舉例。PROFINET IO控制器和IO設備的PROFINET實時通信與PC1和PC2的普通通訊，例如TCP/IP，共同占用2臺SCALANCE X400之間的通道。由于SCALANCE X400支持IEEE802.1Q，交換機會認為PROFINET 實時數據與普通的TCP/IP數據的優先級一樣，這樣不會優先轉發PROFINET實時數據。

直轄市： 北京> 重慶> 上海> 天津

浙江_ 1 杭州_寧波_溫州_嘉興_湖州_紹興_金華_衢州_舟山_臺州_麗水
安徽_ 1 合肥_蕪湖_蚌埠_淮南_馬鞍山_淮北_銅陵_安慶_黃山_滁州_阜陽_宿州_巢湖_六安_亳州_池州_宣城
福建_ 1 福州_廈門_莆田_三明_泉州_漳州_南平_龍巖_寧德
江西_ 1 南昌_景德鎮_萍鄉_九江_新余_鷹潭_贛州_吉安_宜春_撫州_上饒
山東_ 1 濟南_青島_淄博_棗莊_東營_煙臺_濰坊_威海_濟寧_泰安_日照_萊蕪_臨沂_德州_聊城_濱州_菏澤
河南_ 1 鄭州_開封_洛陽_平頂山_焦作_鶴壁_新鄉_安陽_濮陽_許昌_漯河_三門峽_南陽_商丘_信陽_周口_駐馬店
湖北_ 1 武漢_黃石_襄陽_十堰_荊州_宜昌_荊門_鄂州_孝感_黃岡_咸寧_隨州_恩施州
湖南_ 1 長沙_株洲_湘潭_衡陽_邵陽_岳陽_常德_張家界_益陽_郴州_永州_懷化_婁底_湘西州
廣東_ 1 廣州_深圳_珠海_汕頭_韶關_佛山_江門_湛江_茂名_肇慶_惠州_梅州_汕尾_河源_陽江_清遠_東莞_中山_潮州_揭陽_云浮_南寧_柳州_桂林_梧州

河北_ 1 石家莊_唐山_秦皇島_邯鄲_邢臺_保定_張家口_承德_滄州_廊坊_衡水
山西_ 1 太原_大同_陽泉_長治_晉城_朔州_晉中_運城_忻州_臨汾_呂梁
內蒙古_1 呼和浩特_包頭_烏海_赤峰_通遼_鄂爾多斯_呼倫貝爾_巴彥淖爾盟_興安盟_錫林郭勒盟_滿洲里_阿拉善盟_烏蘭察布盟_二連浩特
遼寧_ 沈陽_大連_鞍山_撫順_本溪_丹東_錦州_營口_阜新_遼陽_盤錦_鐵嶺_朝陽_葫蘆島
吉林_ 1 長春_吉林_四平_遼源_通化_白山_松原_白城_延邊朝鮮族自治州
黑龍江1_ 哈爾濱_齊齊哈爾_雞西_鶴崗_雙鴨山_大慶_伊春_佳木斯_七臺河_牡丹江_黑河_綏化_大興安嶺
江蘇_ 1 南京_無錫_徐州_常州_蘇州_南通_連云港_淮安_鹽城_揚州_鎮江_泰州_宿遷
北海_防城港_欽州_貴港_玉林_百色_賀州_河池_來賓_崇左
海南_ 1 海口_三亞_白沙黎族自治縣_昌江黎族自治縣_樂東黎族自治縣_陵水黎族自治縣_保亭黎族苗族自治縣_瓊中黎族苗族自治縣_西沙群島_南沙群島_中沙群島_五指山_瓊海_儋州_文昌_萬寧_東方_定安縣_屯昌縣_澄邁縣_臨高縣
四川_ 1 成都_自貢_攀枝花_瀘州_德陽_綿陽_廣元_遂寧_內江_樂山_南充_宜賓_廣安_達州_眉山_雅安_巴中_資陽_阿壩州_甘孜州_涼山州
貴州_ 貴陽_六盤水_遵義_安順_銅仁_畢節_黔西南州_黔東南州_黔南州
云南_ 1 昆明_曲靖_玉溪_保山_昭通_麗江_普洱_臨滄_*州_紅河州_西雙版納_楚雄州_大理_德宏州_怒江州_迪慶州_思茅
西藏_ 拉薩_昌都_山南_日喀則_那曲_阿里_林芝
陜西_ 西安_銅川_寶雞_咸陽_渭南_延安_漢中_榆林_安康_商洛
甘肅_ 1 蘭州_嘉峪關_金昌_白銀_天水_武威_張掖_平涼_酒泉_慶陽_定西_隴南_臨夏州_甘南州
青海_ 寧海_東海_北州_黃南州_海南州_果洛州_玉樹州_海西州
寧夏_ 1 銀川_石嘴山_吳忠_固原_中衛
新疆_ 1 烏魯木齊_克拉瑪依_吐魯番_哈密_昌吉州_博爾塔拉州_巴音郭楞州_阿克蘇_克孜勒蘇州_喀什_和田_伊犁州_塔城_阿勒泰
廣西_ 1 百色> 北海> 崇左> 防城港> 桂林> 貴港> 河池> 賀州> 來賓> 柳州> 南寧> 欽州> 梧州> 玉林