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概述

• 模擬量輸入
• 用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻

應用

模擬量輸入模板用來(lái)實(shí)現PLC與模擬量過(guò)程信號的連接。用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻和熱電阻

功能

模擬量輸入模塊將來(lái)自過(guò)程的的模擬量信號轉換為可在控制器中進(jìn)行內部處理的數字量信號。

該模塊具有如下特點(diǎn)：

• 分辨率為 9-15 位 + 符號位（具有不同的轉換時(shí)間），可以設置。
• 各種量程；
  電流/電壓的默認設置是使用量程模塊以機械方式設置的，可通過(guò)編程器和 STEP 7 的“Hardware configuration”進(jìn)行細調。
• 中斷能力；
  該模塊將診斷和限值中斷發(fā)送到控制器的 CPU。
• 診斷；
  該模塊將綜合診斷信息發(fā)送到 CPU。

技術(shù)規范

可持續發(fā)展電力系統的宗旨不只是節約電能。正因如此，在丹麥博恩霍爾姆島上開(kāi)展的EcoGrid試點(diǎn)項目正在利用西門(mén)子技術(shù)來(lái)確定如何根據供電情況，調節用電需求。

在一個(gè)擁有1900戶(hù)受試家庭的測試點(diǎn)，Maja Bendtsen利用智能電話(huà)監測她自己家的用電情況，Michael Andersen家的取暖器可以自動(dòng)啟動(dòng)，而Erik Rasmussen家的取暖器則必須手動(dòng)啟動(dòng)。

削減用電量未必能節約電能?，F年34歲的工程師Maja Bendtsen回憶道：“我從小在博恩霍爾姆長(cháng)大，那時(shí)候，我的父母有時(shí)會(huì )鼓勵我和哥哥多洗一會(huì )熱水澡，并且打開(kāi)房間里的電暖氣。”不過(guò)Bendtsen父母的這種“浪費”有著(zhù)充分的理由：風(fēng)。20世紀80年代初期，當這座位于波羅的海的丹麥小島上刮起大風(fēng)時(shí)，安裝在Bendtsen家院子里的風(fēng)電機組會(huì )飛快地運轉。其結果是發(fā)電量激增，這大大鼓動(dòng)了住戶(hù)打開(kāi)電熱鍋爐。

正是緣于兒時(shí)的這段經(jīng)歷，Bendtsen十分贊賞“EcoGrid”背后的理念。預算高達2100萬(wàn)歐元的EcoGrid是歐洲最大的智能電網(wǎng)項目。Bendtsen是博恩霍爾姆當地發(fā)電企業(yè)Østkraft公司的現場(chǎng)項目經(jīng)理。作為這個(gè)項目的一部分，約1900戶(hù)家庭——將近島上住戶(hù)的十分之一——配備了西門(mén)子和IBM于2013年新開(kāi)發(fā)的智能開(kāi)關(guān)設備。每隔5分鐘，這些裝置在收到新電價(jià)信息時(shí)將確定有多少電可用。根據這些數據，它們將自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉住戶(hù)家中的電暖系統和熱泵。

這個(gè)項目背后的原理很簡(jiǎn)單。電價(jià)隨可再生能源發(fā)電量的變化而波動(dòng)。智能控制裝置計算出如何經(jīng)濟劃算地管理用電需求。這樣一來(lái)，用電戶(hù)能省下不少電費——對于丹麥這個(gè)歐洲電價(jià)最高的國家而言，這是一筆不菲的費用。Bendtsen指出：“但對于供電企業(yè)，這并不是最重要的因素。EcoGrid的主要設計目的是在環(huán)保電力時(shí)代，幫助巧妙地管理用電需求。如果我們在發(fā)電量過(guò)剩的時(shí)候使用更多電能，這將有助于避免對電網(wǎng)造成過(guò)重負擔。如果可供使用的電能太少，則需一方面相應地減少用電，另一方面Østkraft公司從大陸供電企業(yè)采購額外的電能。”

多年來(lái)，博恩霍爾姆島上使用的電能主要來(lái)自風(fēng)力發(fā)電。事實(shí)上，最高發(fā)電容量為3萬(wàn)千瓦的風(fēng)電機組生產(chǎn)的電能，可滿(mǎn)足島上近半用電需求。在丹麥，風(fēng)電占總供電量的30%。這一比例肯定會(huì )不斷提高。丹麥計劃到2020年，將諸如風(fēng)電、光伏發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電等可再生能源發(fā)電量在其電能構成中的比例提高至50%左右。到2035年，這一比例有望達到100%。到2050年，丹麥將無(wú)需使用礦物燃料能源。博恩霍爾姆是非常合適的測試點(diǎn)：這里是一個(gè)封閉系統，同時(shí)在經(jīng)濟和人口構成方面又能代表丹麥其他地區。

迄今為止，一直是通過(guò)將這座小島與瑞典大陸的電網(wǎng)連接起來(lái)的“博恩霍爾姆電纜”輸送電能，以抵消供需失調。根據需要，可以通過(guò)這條電纜輸出或輸入電能。然而，未來(lái)的目標是盡可能就地消納本地生產(chǎn)的電能，以免進(jìn)一步擴建輸電系統，如高壓輸電線(xiàn)路。

面向歐洲的測試案例。由于這種情況適用于丹麥所有地區，因此，博恩霍爾姆島成為了丹麥的可再生能源發(fā)電實(shí)驗室。不過(guò)，這個(gè)現網(wǎng)試驗對整個(gè)歐洲都具有現實(shí)意義。實(shí)際上，許多計劃都提出，到2020年，將可再生能源發(fā)電在歐洲電力構成中的比例提高至五分之一的目標。正因如此，歐盟為EcoGrid試點(diǎn)項目提供了部分資金。這個(gè)項目已于2011年啟動(dòng)，計劃2015年結束。

的問(wèn)題是：最終用戶(hù)是否贊同這個(gè)計劃？為了弄清這一點(diǎn)，項目發(fā)起者——Østkraft公司、Energinet.dk、丹麥技術(shù)大學(xué)、西門(mén)子、IBM以及十多個(gè)來(lái)自10個(gè)歐洲國家的其他合作伙伴——將1900戶(hù)受試家庭分為4組。*組是統計對照組。僅為這些家庭配備了智能電表，以精確記錄其用電情況。第二組可以在線(xiàn)查看其用電量及電費，并且可以改變其用電行為，以作出響應。

第三組和第四組配備了自動(dòng)控制裝置。其中，第三組家庭配備的是西門(mén)子智能電網(wǎng)集團和樓宇科技集團提供的用于控制電暖系統和鍋爐的系統，第四組家庭則使用了IBM提供的類(lèi)似系統來(lái)控制熱泵。Andreas Arendt是西門(mén)子智能電網(wǎng)集團的EcoGrid項目業(yè)務(wù)負責人，他說(shuō)：“我們預計，在這里接受測試的這幾種電能控制裝置將成為未來(lái)智能電網(wǎng)的標準組件。”

Arendt來(lái)自樓宇科技集團的同事Werner Ziel認為，他為EcoGrid項目開(kāi)發(fā)的解決方案將成為未來(lái)智能樓宇的重要組件。他說(shuō)：“我們已經(jīng)成功地將智能電網(wǎng)功能高效地集成到樓宇自動(dòng)管理系統中，從而滿(mǎn)足了用戶(hù)對舒適、節約用電和降低電費等的需求。”

鮮活的實(shí)驗室。Morten Kjær Andersen住在坐落于Rønne南部海岸的一棟平房里，他家是西門(mén)子受試家庭組的成員之一。安裝在他家玄關(guān)處的一個(gè)灰色盒子是一臺計算機，每隔5分鐘接收一次當前電價(jià)信息。根據這個(gè)信息、可能的電價(jià)走勢以及用戶(hù)的室溫等數據，西門(mén)子系統可以計算出做法。譬如，如果電價(jià)會(huì )在午間或清晨上漲，那么，西門(mén)子系統可以決定在電價(jià)更便宜的時(shí)段提前開(kāi)啟電暖系統。

Andersen說(shuō)：“我每天都看到電暖系統自動(dòng)開(kāi)啟。”電費少了，他很高興，但他更希望這樣的發(fā)展能使島民的生活變得更富吸引力。“以前，有5萬(wàn)人在島上生活，而現在只剩4萬(wàn)人。如果我們能通過(guò)可再生能源發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)以及環(huán)境友好的農業(yè)等途徑，在博恩霍爾姆島上實(shí)現‘綠色島嶼’愿景，這也許有助于將這里打造成更加宜居之所。EcoGrid項目便是這個(gè)愿景的組成部分之一。”

Maja Bendtsen不僅是這個(gè)項目的管理者，同時(shí)也是受試者。她的手機上安裝了一個(gè)應用程序，可用于監視她家的用電情況。一張圖表向她表明，她家的熱泵剛剛被IBM控制裝置開(kāi)啟。由于當前電價(jià)不貴，并且她的家人很快就會(huì )回家，因此，像往常一樣，熱泵開(kāi)始工作，室內變得溫暖起來(lái)。她說(shuō)：“我們輸入了一條命令，要求在每個(gè)工作日早晨6時(shí)啟動(dòng)熱泵，使室內溫度保持在20℃。”

最高發(fā)電功率為3萬(wàn)千瓦的風(fēng)電機組，可滿(mǎn)足博恩霍爾姆島的近半用電需求。

當然，EcoGrid依然只是一個(gè)示范研究項目?？刂蒲b置僅用于電暖系統、鍋爐和熱泵。譬如，洗碗機和洗衣機等家用電器就不易被集成到這個(gè)系統中，因為它們采用的是不同的數碼技術(shù)。適合參加這個(gè)項目的設備主要是那些運行靈活的設備，包括電暖系統，因為比起究竟何時(shí)開(kāi)啟電暖系統，保持舒適恒溫更加重要。未來(lái)，太陽(yáng)能電池和電動(dòng)汽車(chē)也將被集成到這個(gè)系統中，不過(guò)，迄今為止所取得的成功已經(jīng)令人嘆為觀(guān)止。Energinet.dk的*工程師Per Lund表示：“如果我們利用從西門(mén)子受試家庭所收集的數據來(lái)計算出供電高峰時(shí)段使用了多少電能，那么，我們已經(jīng)可以斷言，這項技術(shù)能夠幫助丹麥電力系統有效吸納可再生能源發(fā)電，實(shí)現平衡的運行。”

試驗中期結果也清楚表明，自動(dòng)化是解決方案。根據在互聯(lián)網(wǎng)上提供的電價(jià)，手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉家用電器的受試家庭組的行為，證明了這一點(diǎn)。這些家庭的電費基本沒(méi)有降低。第二組的受試者Niels Erik Rasmussen說(shuō)：“起初，根據互聯(lián)網(wǎng)上的電價(jià)信息來(lái)調整用電方式還挺有趣的，但久而久之，就覺(jué)得這樣做太費勁了。”

Rasmussen的觀(guān)點(diǎn)反映了諸如美國等其他電力市場(chǎng)上的用戶(hù)體驗。譬如，2008年，施樂(lè )研究中心的研究人員為加利福尼亞州的受試家庭提供了可貼在家用電器上的標簽，以告知用戶(hù)一天當中不同時(shí)段的電價(jià)。但人們仍舊是在需要的時(shí)候使用電器，而非電價(jià)便宜的時(shí)候。丹麥技術(shù)大學(xué)的Jacob Østergaard教授表示：“要想穩定電網(wǎng)，必須自動(dòng)調節用電需求。這樣，電費就會(huì )自然而然地降低。用戶(hù)只需要輸入其設置。”

Østergaard教授在他的大學(xué)里復制了Østkraft電力公司的控制室。他說(shuō)：“理論上，我們可以干預電網(wǎng)。然而，我們已經(jīng)停用了這些功能，我們只想采集測得的數據。”他從事的研究項目不僅涵蓋EcoGrid，而且還包括某超市中的大約50臺冰箱。當電網(wǎng)頻率下降時(shí)，這些制冷設備將自動(dòng)關(guān)閉。當電網(wǎng)頻率恢復穩定后，這些制冷設備又會(huì )重新開(kāi)啟。取決于電網(wǎng)波動(dòng)程度，將有部分或全部設備一起做出反應。

從博恩霍爾姆項目中汲取經(jīng)驗教訓。另一個(gè)研究項目進(jìn)一步支持了在全島范圍內推行EcoGrid的技術(shù)。這個(gè)截至2012年的名為“愛(ài)迪生”的研究項目是由工程師們攜手電網(wǎng)運營(yíng)商Energienet.dk和西門(mén)子在島上開(kāi)展，以考察電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)如何幫助儲蓄過(guò)剩電能并將電能輸送回電網(wǎng)。這項研究大獲成功，但尚未付諸實(shí)施。原因之一是，島上只有約20輛電動(dòng)汽車(chē)。Østergaard教授說(shuō)：“我們希望這種狀況會(huì )有所改觀(guān)。我們的目標是將電動(dòng)汽車(chē)整合到電網(wǎng)平衡解決方案中。”

西門(mén)子也在不斷優(yōu)化其技術(shù)。在荷蘭的Texel島上，當地電力合作社發(fā)起了一個(gè)類(lèi)似于EcoGrid的計劃。這個(gè)計劃有300戶(hù)受試家庭參加，其目標是在電能供應充足時(shí)使用電能。該計劃已于2014年1月啟動(dòng)。西門(mén)子提供了電能管理系統，以幫助根據電能供應量計算出每度電的價(jià)格。博恩霍爾姆項目樹(shù)立了*。Arendt說(shuō)：“EcoGrid項目證明，每一位用戶(hù)都能為可再生能源發(fā)電系統的供需平衡貢獻力量，而又不必忍受高溫或寒冷。”