【隨機圖片】湖南國雄智能科技有限公司

          

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【通用隨機圖片】

 西門子6XV1830-0EH10紫色通訊電纜

【標題】

【標題】

西門子是一家大型國際公司，其業(yè)務遍及全球190多個國家，在全世界擁有大約600家工廠、研發(fā)中心和銷售辦事處。公司的業(yè)務主要集中于6大領域：信息和通訊、自動化和控制、電力、交通、醫(yī)療系統(tǒng)和照明。西門子的全球業(yè)務運營分別由13個業(yè)務集團負責，其中包括西門子財務服務有限公司和西門子房地資產管理集團。此外，西門子還擁有兩家合資企業(yè)——博世－西門子家用電器集團和富士通西門子計算機（控股）公司。
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西門子在電氣工程和電子領域擁有完善的業(yè)務組合。西門子的業(yè)務活動受到各種地區(qū)和行業(yè)因素的影響。除了國際性業(yè)務（如發(fā)電、輸配電、醫(yī)療系統(tǒng)和交通技術集團，這些業(yè)務一般擁有較長的業(yè)務周期）之外，其他領域的業(yè)務（如通信集團和歐司朗的消費品業(yè)務和自動化與驅動集團的資本品業(yè)務）易受短期商情趨勢和當時經(jīng)濟狀況的影響。良好的業(yè)務組合幫助西門子從容應對2005財年艱難商業(yè)環(huán)境帶來的嚴峻挑戰(zhàn)。此外，我們的業(yè)務領域還能充分體現(xiàn)未來發(fā)展的大趨勢。目前，西門子正在研發(fā)新的解決方案，以迎接未來來自衛(wèi)生、能源、水處理、通信、交通、安防、物流和自動化領域的挑戰(zhàn)。【通用隨機圖片】

作為一家全球性公司，西門子充分發(fā)揮其多種業(yè)務組合的協(xié)力優(yōu)勢，以公司總體戰(zhàn)略為指針，架構明確，職責分明，積極為當?shù)貏?chuàng)造價值。公司的傳統(tǒng)優(yōu)勢在于其創(chuàng)新能力、客戶為本、全球性業(yè)務以及財務實力。

西門子的業(yè)務活動主要集中在全球電氣市場，該市場2005年的市場總量達26,900億歐元。隨著目前世界經(jīng)濟的降溫，預計2006年全球電氣、電子市場的增幅將略有下降。但以其近7.5%的增速，該市場仍將保持其長期增長勢頭。

SIEMENS 西門子專賣 圖冊

對于一家電氣工程和電子領域的公司而言，創(chuàng)新是其首要工作。2005年，為了保持技術的領先，公司在研發(fā)領域投資52億歐元。2004財年，西門子的研發(fā)人員共實現(xiàn)了約8,800項發(fā)明，比上一年度增長了7%，其中三分之二申請了專利。在專利領域，西門子在德國高居榜首，在歐洲名列第二，在美國則躋身十強行列。在西門子近47,000名研發(fā)人員中，大多數(shù)從事軟件項目的開發(fā)，這使得西門子成為世界上最大的軟件研發(fā)機構之一。西門子還致力于不斷增加其服務、解決方案和系統(tǒng)的種類，以進一步完善其產品組合。
【通用隨機圖片】
西門子透明、負責的管理和監(jiān)控體系是公司實現(xiàn)持續(xù)性增長的保證，同時也是西門子及其業(yè)務政策贏得和保持信譽的必不可少的條件。西門子一直非常重視尊重和保護股東的權利，總是及時、毫無隱瞞地向他們提供公司的信息，以確保公司管理委員會和監(jiān)事會之間的密切合作，并且西門子還始終堅持遵守國際和各國的法規(guī)法則。作為一個優(yōu)秀的企業(yè)公民，還致力于幫助提高業(yè)務所在國的人民的生活水平，支持年輕一代的教育和培訓，緩和社會問題和弘揚當?shù)氐乃囆g文化。

西門子擁有900,000多名股東，是世界上最大的上市公司之一。公司超過55%的股本募集于德國境外。從2001年3月開始，西門子股票在紐約證券交易所（NYSE）掛牌交易。

 【標題】

西門子在中國/德國西門子公司 編輯

西門子中國總裁兼首席執(zhí)行官郝睿強圖冊

西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一，也是中國最知名、最受愛戴和尊敬的企業(yè)公民之一。這并不奇怪，因為西門子與中國的合作歷史可以追溯到1872年。公司的中國業(yè)務正迅速發(fā)展成為西門子全球業(yè)務的基石。西門子的全部業(yè)務集團都已進入中國，并活躍在中國的自動化與控制、電力、交通、醫(yī)療、信息與通訊、照明以及家用電器等各個行業(yè)中。， 

【標題】

西門子S7-300系列規(guī)格性能參數(shù)介紹：

能力改變命運，我們這能高效提高你的技術應用能力。

S7－300主要支持的硬件有：

（1）電源（PS）

電源模塊提供了機架和CPU內部的供電電源，置于1號機架的位置。

（2）中央處理器（CPU）

CPU存儲并處理用戶程序，為模塊分配參數(shù)，通過嵌入的MPI總線處理編程設備和PC、模塊、其它站點之間的通訊，并可以為進行DP主站或從站操作裝配一個集成的DP接口。置于2號機架。

（3）接口模塊（IM）

接口模塊將各個機架連接在一起。不同型號的接口模塊可支持機架擴展或PROFIBUS DP連接。置于3號機架，沒有接口模塊時，機架位置為空。

（4）信號模塊（SM）

通常稱為I/O（輸入/輸出）模塊。測量輸入信號并控制輸出設備。信號模塊可用于數(shù)字信號和模擬信號，還可用于進行連接，如傳感器和啟動器的連接。

（5）功能模塊（FM）

用于進行復雜的、重要的但獨立于CPU的過程，如：計算、位置控制和閉環(huán)控制。

（6）通訊處理器（CP）

模塊化的通訊處理器通過連接各個SIMATIC站點，如：工業(yè)以太網(wǎng)，PROFIBUS或串行的點對點連接等。

后三個模塊在機架上可以任意放置，系統(tǒng)可以自動分配模塊的地址。

需要說明的是，每個機架最多只能安裝8個信號模塊、功能模塊或通訊模塊。如果系統(tǒng)任務超過了8個，則可以擴展機架（每個帶CPU的中央機架可以擴展3個機架）。

各個模塊的性能具體如下：

（1）電源模塊（PS）

電源模塊用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V AC電源。

（2）接口模塊

接口模塊用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架 (ER)。S7-300通過分布式的主機架(CR)和3個擴展機架(ER)，可以操作多達32個模塊。運行時無需風扇。

（3）CPU模塊

各種CPU 有各種不同的性能，例如，有的CPU 上集成有輸入/輸出點，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通訊接口等。

以上只是列出了部分指標，設計時還要參看相應的手冊。

（4）信號模塊

信號模塊用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出，又分DI/DO（數(shù)字量輸入/輸出）和AI/AO（模擬量輸入/輸出）模塊。

①數(shù)字量輸入模塊：

②數(shù)字量輸出模塊：

③數(shù)字輸入/輸出模塊：

④繼電器輸出模塊：

⑤模擬量輸入模塊

⑥模擬量輸出模塊：

⑦模擬量輸入/輸出模塊：

（5）功能模塊

西門子S7－300功能模塊模塊適用于各種場合，功能塊的所有參數(shù)都在STEP7中分配，操作方便，而且不必編程。包括：計數(shù)器模塊（FM350），定位模塊（FM351），凸輪控制模塊（FM352），閉環(huán)控制模塊（FM355）等許多用于特定場合的模塊。

（6）通訊模塊（CP）

S7－300通訊模塊是用于連接網(wǎng)絡和點對點通訊用的專用模塊，比如：用于S7－300和SIMATIC C7通過PROFIBUS通訊的模塊CP343－5，用于S7－300和工業(yè)以網(wǎng)通訊的模塊CP343－1及CP343－1 IT等。

二、S7－300CPU前面板說明

S7－300CPU前面板如上圖所示。需要說明的是，S7－300系列有20種不同的CPU，每種CPU的前面板是不同的，但也是大同小異。現(xiàn)以CPU318－2為例，分別說明如下：

1、負載電源模塊

負載電源模塊用于將AC 220V電源轉化為DC 24V，供CPU和I/O模塊及其它模塊使用。

2、后備電池

后備電池的作用是在PLC斷電時，用來保證CPU實時時鐘的正常運行，并可以保存用戶的程序和數(shù)據(jù)（在RAM中）。有的低端的CPU因為沒有實時時鐘，沒有后備電池。

3、DC 24V接線端子

CPU輸出一個DC 24V，L＋和M分別是DC 24V的正極和負極?？捎米鰿PU開關信號輸入或外部元器件的電源。

4、模式選擇開關

模式選擇開關用來選擇CPU的運行方式。有的該開關是一種鑰匙開關，改變運行方式需要插入鑰匙，用來防止未經(jīng)授權的人改變CPU的運行方式。

模式選擇開關各位置的含義如下：

（1）RUN－P（運行－編程）位置：CPU不僅執(zhí)行程序，還可以在線讀出和修改程序及改變運行方式；

（2）RUN（運行）位置：CPU執(zhí)行程序，可以讀出程序，但不能修改程序；

（3）STOP（停機）位置：CPU不執(zhí)行程序，可以讀出和修改程序；

（4）MERS（清除存儲器）位置：可以復位存儲器，使CPU回到初始狀態(tài)。此位置不能保持，當松開后，又會回到STOP的位置。

5、狀態(tài)和故障指示燈

（1）SF（系統(tǒng)故障指示，紅色）：CPU硬件故障或軟件出錯時常亮；

（2）BATF（電池故障，紅色）：電池電壓低或無電池時常亮；

（3）DC 5V（＋5V電源指示，綠色）：CPU和S7－300總線＋5V電源正常時常亮；

（4）FRCE（強制指示，黃色）：至少有一個I/O被強制時常亮；

（5）RUN（運行指示，綠色）：CPU處于RUN運行方式時常亮，重啟動時以2Hz的頻率閃亮，HOLD狀態(tài)時以0.5Hz的頻率閃亮；

（6）STOP（停機指示，黃色）：CPU處于STOP、HOLD狀態(tài)時常亮；請求存儲器復位時以0.5Hz的頻率閃爍；正在復位時以2Hz的頻率閃爍；

（7）BUSF（總線故障指示，紅色）：Profibud－DP接口硬件或軟件故障時常亮。

6、存儲器卡

存儲器卡用于在斷電時保存用戶程序和一些數(shù)據(jù)，可以擴展CPU的存儲容量。

7、MPI接口

MPI接口用于CPU與其它PLC、PG/PC（編程器/個人計算機）、OP（操作員接口）通過MPI網(wǎng)絡的通信。

8、前連接器

前連接器用于將傳感器和執(zhí)行元件連接到信號模塊，前面有蓋板（9）保護。

三、SIMATIC S7-300具有多種不同的通訊接口：

多種通訊處理器用來連接AS-i接口、PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。

通訊處理器用來連接點到點的通訊系統(tǒng)。

多點接口(MPI) 集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

----用戶可以方便的使用Step7軟件進行通訊組態(tài)。

----CPU 支持下列通訊類型：

過程通訊

通過總線(AS-i或PROFIBUS)對I/O模塊周期尋址(過程映象交換) 。

數(shù)據(jù)通訊

在自動控制系統(tǒng)之間或人機界面(HMI)和幾個自動控制系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)通訊會周期地進行或被用戶程序或功能塊調用。

通過PROFIBUS的過程通訊

S7-300通過通訊處理器，或通過集成在CPU上的 PROFIBUS-DP接口連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡上。

----帶有PROFIBUS-DP主站/從站接口的CPU可以使用戶能夠方便高效地進行組態(tài)。

----而且，用戶通過PROFIBUS-DP分布式I/O就像處理集中的I/O一樣，具有相同的組態(tài)、地址和編程。

----下列設備可以作為通訊的主站：

SIMATIC S7-300

(通過帶PROFIBUS-DP 接口CPU或通過 PROFIBUS-DP)

SIMATIC S7-300 中型可編程控制器

主要運用技術：
1. 西門子S7-300系列PLC系統(tǒng)。
2. 西門子OP操作屏。
3. SEW變頻器。
4. 島電控制儀。
4. 燃氣加熱系統(tǒng)。
 

西門子S7-300 PLC在KDF2纖維濾棒成型機組中的應用

KDF2纖維濾棒成型機組是煙廠生產卷煙濾棒的設備。經(jīng)過十幾年的應用，原有機組逐漸顯示出技術上的局限性：機械結構復雜；電控系統(tǒng)相對落后；生產環(huán)境比較差，噪音響；維修難度高，能源利用率低等。因此，原有機組越來越不適應現(xiàn)代生產要求。
為此，筆者參照國際上先進的高速濾棒成型設備的設計原理，結合國內市場的需求和機組的特點，運用伺服傳動系統(tǒng)的優(yōu)良特性及PLC在工業(yè)控制中的優(yōu)勢，設計了此套控制系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)概述
纖維濾棒成型機組控制和傳動系統(tǒng)采用了Lenze公司的伺服系統(tǒng)、Digital公司的觸摸式控制屏和西門子公司的PLC，分別通過MPI和DP通訊控制。

纖維濾棒成型機通過二次開松、增塑劑添加、卷制成形、刀盤切斷和排列裝盤的過程生產濾棒。
2 控制策略　　 
(1) 對增塑劑添加的控制策略
起初延用原系統(tǒng)的欠阻尼響應曲線的控制方式。但是，在實際調試過程中，發(fā)現(xiàn)該控制方式存在一定的缺陷，具體表現(xiàn)為：每天第一次上電開機時，增塑劑存儲器中增塑劑積累時間過長，造成一段時間內濾棒增塑劑含量過低。根據(jù)售后服務部門的反饋，某些煙廠為保證濾棒質量往往會剔除第一盒濾棒。這樣會有較大的浪費?！　?nbsp;
產生這種情況是因為煙廠每天工作結束時或者CPU重啟時機組都會停機，并排空存儲器中的增塑劑。由于欠阻尼響應到達設定值時間過長，造成開始階段濾棒增塑劑含量過低。日常生產班次中，每次停機不排空增塑劑，而是在存儲器中保有一定儲存量?！　?nbsp;
根據(jù)自動控制原理，車速斜坡響應可以分為過阻尼響應、臨界阻尼響應和欠阻尼響應。理論上說，臨界阻尼響應是最理想的控制方式，這種響應方式既實現(xiàn)了控制的快速性又實現(xiàn)了控制的穩(wěn)定性；過阻尼響應是為了穩(wěn)定性犧牲快速性；欠阻尼響應則是為了快速性犧牲穩(wěn)定性。然而，臨界阻尼由于條件過于苛刻，在實際控制中是無法實現(xiàn)的?！　?nbsp;
根據(jù)剩余的兩種響應曲線的特性，筆者認為CPU啟動時最好使用欠阻尼響應曲線，其理由是：CPU啟動狀態(tài)下，對增塑劑積累時間的要求優(yōu)先于增塑劑含量的穩(wěn)定性；而其他狀態(tài)下使用過阻尼響應曲線，此時對含量的穩(wěn)定要求優(yōu)先于積累的快速性。　 
因此，利用S7-300啟動時的組織塊OB100在CPU啟動中只執(zhí)行一次的特性，對增塑劑伺服電機的控制方式依據(jù)機組不同的啟動狀態(tài)采取了不同響應曲線下的控制方法。具體來說，在CPU啟動時（此時增塑劑存儲量必定為零），通過啟動組織塊OB100中送出高速運轉命令至增塑劑伺服電機，使控制曲線成為欠阻尼響應狀態(tài)以實現(xiàn)對存儲器中增塑劑的快速積累。而在非CPU啟動狀態(tài)，控制增塑劑伺服電機的FC功能塊將送出普通速度命令，使控制曲線成為比較接近臨界阻尼的過阻尼響應狀態(tài)?！?nbsp;
新的設計完全避免了CPU重啟時帶來的增塑劑積累過慢的問題、減少了廢品數(shù)量，因此這樣的設計不會影響正常生產狀況時增塑劑含量的穩(wěn)定性?！　?nbsp;
(2) 對濾棒剔除支數(shù)的計算策略
在纖維濾棒成型機的生產中，為保證濾棒質量，每當速度低于一定的設定值時，機組就會剔除此時的濾棒。此時機組的速度是不斷變化的，按通常方式無法計算出具體的剔除支數(shù)。這對統(tǒng)計生產效率帶來了相當?shù)睦щy?！　?nbsp;
筆者可以得到動態(tài)的車速反饋，但這條反饋曲線是不斷波動和變化的非線性曲線。對于非線性曲線，數(shù)學上只能夠采用面積積分求解的計算方法。對于此項目就是要求給出一定時間內主電機的圓周行程，即機組一段時間內所生產的濾棒長度?！?nbsp;
從這一角度出發(fā)，筆者考慮采用了對車速進行模擬積分的計算方法，即從積分的基本定義出發(fā)，求出剔除時間內的濾棒生產長度L=Σ(Δv*Δt)，再除以單個濾棒長度得剔除支數(shù)的計算方法。　　 
按照積分的定義要求，積分求解是在一定條件下才能夠成立。這個條件就是Δt要足夠的小即Δt→0。在實際過程中，近似認為Δt=20ms時可以滿足條件。此時，計算得出的濾棒支數(shù)與實際濾棒支數(shù)的誤差在±3支以內。在精度上，以最高生產速度3300支/分鐘計（此時濾棒長度為120mm），±3支的精度是完全可以滿足精度要求。所以筆者認為只要將Δt控制在20ms時就可以滿足積分求解的條件。　　 
原系統(tǒng)的PLC掃描一周的時間高達幾十毫秒，顯然不滿足要求。而此項目采用的S7-315-2DP，其單指令掃描周期為10μs級、整個掃描周期被縮短為7~8ms，這樣就滿足了積分計算的要求?！　?nbsp;
(3) 對拼接紙圈的控制策略
改造之前，纖維濾棒成型機執(zhí)行的是降低運行速度再進行紙圈拼接。這種降速接紙方式對實際生產是不利的：每次降速都會造成車速的大幅度變化，影響了濾棒的質量。為消除這種影響，筆者采用了不降速拼接的方法?！　?nbsp;
不降速拼接和降速拼接并沒有本質的區(qū)別：兩者采用的接紙動作一樣，兩者只是在機械結構和電氣控制元件上有區(qū)別。接紙速度的提高勢必使紙圈的靜摩擦力同等上升。如果轉速斜坡率過高會產生很大的靜摩擦力，該力會撕裂紙圈。如果轉速斜坡率過低，拼接時的紙圈浪費將增加?！　?nbsp;
為避免煩瑣，該項目放棄變頻器對接紙電機轉速的分段控制。為求出靜摩擦力和紙圈長度兩者之間的最優(yōu)控制，筆者對接紙電機上升時間采取最優(yōu)篩選法。通過最優(yōu)篩選法得到的電機上升時間大約為3.4s?？紤]到生產情況及電磁閥等器件的時滯效應，將這一時間進一步放寬為3.5s。　　 
3 程序設計　　 
程序設計采用了結構化設計，將所需實現(xiàn)的各主要功能編制成為S7-300中的用戶功能塊（FC塊），在主程序循環(huán)模塊（組織塊OB1）中調用這些已經(jīng)編制好的子程序?！　?nbsp;
程序設計分成硬件設計和軟件設計兩方面。在硬件方面針對系統(tǒng)要求進行設計，在軟件方面則按需要編制了速度計算模塊、報警和故障模塊、伺服電機執(zhí)行模塊、增塑劑執(zhí)行模塊、生產統(tǒng)計計算模塊等FC塊和預設、保持系統(tǒng)及生產數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB塊?！　?nbsp;
(1) 硬件設計與組態(tài)
本系統(tǒng)在S7-300的硬件方面采用了1塊PS307 5A電源模塊，1塊CPU-315-2DP，4塊24V/0V SM321數(shù)字量輸入模塊，3塊24V/0.5A SM322數(shù)字量輸出模塊，1塊FM352-2高速計數(shù)模塊，2塊SM331模擬量輸入模塊，1塊SM332模擬量輸出模塊以及用于DP總線通訊的IM153-1通訊模塊1塊?！　?nbsp;
S7-300外圍設備為5個伺服電機的DP通訊端?！　?nbsp;
對上述硬件按要求進行組態(tài)，分別占據(jù)Profibus-DP通訊端的2、3~7和9號站，具體硬件組態(tài)如圖3所示?！　?nbsp;
(2) 軟件設計
由于編制的用戶功能模塊很多，限于篇幅，在這里不能一一作出介紹。以下介紹幾個比較重要的用戶功能模塊?！　?nbsp;
① 數(shù)據(jù)塊組（Group of Data-Blocks）
數(shù)據(jù)塊組由一系列數(shù)據(jù)塊組成。這些數(shù)據(jù)塊除了一部分是S7-300程序中FB（功能塊的一種）所要求的之外，其他的數(shù)據(jù)塊都是用戶自定義的。這是因為生產中機組的一些系統(tǒng)和生產數(shù)據(jù)必須被預設或保存。由于S7-300內部保持型M區(qū)的保存數(shù)量相對不足，例如：CPU315-2DP中整個可使用的M區(qū)的容量僅1024Bytes。同時，程序運行中所大量使用中間參數(shù)也需要不可重復的地址空間，所以將大部分的數(shù)據(jù)（特別是在觸摸屏上顯示的參數(shù)）編制成保持型DB塊?！　　?nbsp;
② 速度計算模塊(FC for Speed)
雖然機組的最高生產能力為400m/min，但是在許多煙廠并不需要一直運行在高速度下。該項目提供可從觸摸屏上選擇5檔不同的車速系統(tǒng)，本模塊就是將無序設定的參數(shù)按由大到小的方式降序排列，并在觸摸屏上以這種次序顯示出來。在程序內部，本模塊會進行數(shù)據(jù)轉換并將轉換后的數(shù)據(jù)提供給伺服電機執(zhí)行模塊　　 　　     ③ 伺服電機執(zhí)行模塊(FC for Servo-Motor)
在得到速度計算模塊和一些其他模塊（如開松輥參數(shù)模塊等）的數(shù)據(jù)后，伺服電機執(zhí)行模塊會向對應的伺服控制塊發(fā)出指令和接收伺服電機狀態(tài)參數(shù)。指令包括伺服控制字、車速命令、快停命令、上升時間和下降時間等，狀態(tài)參數(shù)包括電機當前運行速度等。這些指令和參數(shù)通過過程通道和參數(shù)通道兩種方式控制“一主三從”共計4個伺服電機?！　?nbsp;
④ 增塑劑執(zhí)行模塊(FC for Glyceride-Motor)
控制增塑劑的伺服電機是相對獨立于其他伺服電機，控制結構類似于主電機。增塑劑執(zhí)行模塊通過內部計算得到增塑劑伺服電機的運行速度。同時，由于存在增塑劑軟件補償?shù)膯栴}，所以高速和低速運行的參數(shù)為不同的兩組參數(shù)，程序按設置發(fā)送。這是這個模塊區(qū)別于伺服電機執(zhí)行模塊的地方?！?nbsp;
⑤ 生產統(tǒng)計計算模塊(FC for Statistics)
由于要在生產中向工作人員提供實時的生產狀況，所以編制了這個功能塊，這樣就可以通過多次反復調用FC205來得到各班次的生產狀況。這樣節(jié)約了編程的時間和工作量，也同時減少了程序編寫出錯的隱患。
4 結語　　 
該控制系統(tǒng)全面提高了纖維濾棒成型機組的總體性能，控制功能得到完善和提升。將舊的交流變頻控制系統(tǒng)升級為由S7-300控制下交流伺服系統(tǒng)，使KDF2型纖維濾棒成型機具有新的競爭力?！　?nbsp;
考慮到今后煙廠信息集成化和網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)采集的需要，這里使用的S7-300已經(jīng)預留了數(shù)據(jù)采集端口，在程序中也進行了相應的處理。這無疑又增強了機組的生命力。

西門子S7-300系列型號參考：