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為此，位于慕尼黑的西門(mén)子智能系統與控制技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門(mén)的Volkmar Sterzing及其CT團隊開(kāi)發(fā)了一種可以實(shí)現以上功能的新方法。使用所謂的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，研究人員可以描繪燃氣輪機的整個(gè)運轉過(guò)程，并準確預測其產(chǎn)出。Sterzing解釋說(shuō)：“過(guò)去，我們只能了解到這些過(guò)程在某一時(shí)刻的狀態(tài)。而現在，使用這個(gè)新方法，我們可以掌握在這個(gè)特定時(shí)刻之前及之后的運行情況。”Sterzing表示，利用這種方法，研究人員不僅可以查明過(guò)去發(fā)生了什么，還可以預見(jiàn)未來(lái)會(huì )發(fā)生什么。這種動(dòng)態(tài)的描繪可以確認其中的變化，充分利用有利的變化，同時(shí)弱化可能產(chǎn)生負面影響的變化，并相應地調整維保計劃。

未來(lái)，個(gè)人能源代理將使用裝有學(xué)習軟件的專(zhuān)業(yè)電表箱（左圖）來(lái)操作顧客和電力公司之間的電力交易。

CT研究人員已經(jīng)將他們從燃氣輪機中學(xué)到的知識應用在相關(guān)領(lǐng)域內，例如優(yōu)化風(fēng)電機組及整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)。作為熱心航海比賽船員的一份子，Sterzing知道在比賽中每時(shí)每刻都需要關(guān)注波浪、風(fēng)速和對手的船只，這樣才能決定駕馭船只的方式。否則，如果無(wú)法預測未來(lái)的變化，就不能規劃合適的路線(xiàn)。在這種辦法的啟發(fā)下，他為風(fēng)電機組發(fā)明了一種軟件系統，這種系統的基礎是能夠測量大約十種因素的傳感器，包括風(fēng)速、亂流度、溫度和氣壓。算法將這些數據和風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量聯(lián)系起來(lái)，這樣軟件就能夠從數以千計的關(guān)系中學(xué)習并學(xué)會(huì )如何在新情況下應用已有的知識。

西門(mén)子研究人員現在正在測試該系統。

隨著(zhù)對不同情況的學(xué)習，系統越來(lái)越擅長(cháng)獨立預測，知道哪種情況下，旋轉葉片的入射角或發(fā)電機速度快慢的改變，使得風(fēng)電機組能夠從風(fēng)中獲得大的產(chǎn)出。這種方法可以將風(fēng)電機組的產(chǎn)出提高0.5個(gè)百分點(diǎn)。聽(tīng)起來(lái)似乎不多，但是對一個(gè)大型風(fēng)電場(chǎng)而言就是很顯著(zhù)的效果。在過(guò)去的六個(gè)月里，瑞典Lillgrund風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)驗已經(jīng)表明，正是得益于從自己的行為中獨立學(xué)習的能力，即所謂的自主學(xué)習，風(fēng)電場(chǎng)提高了發(fā)電量，這相當于額外添加了一臺風(fēng)電機組所生產(chǎn)的電量。

從聲音中學(xué)習——高效節能

將電弧爐中的鐵塊熔煉成鋼板會(huì )產(chǎn)生大量噪聲。重量各異的鐵塊，有的甚至像汽車(chē)那么大，在三個(gè)強大的電弧下熔化時(shí)來(lái)回滑動(dòng)。雖然電弧的溫度高達一萬(wàn)攝氏度，有時(shí)也不能將熔化的鐵塊焊接起來(lái)，而將能量消耗到爐壁上。熔爐產(chǎn)生的噪聲震耳欲聾。三相交流電電極的電弧產(chǎn)生大約120分貝的噪聲，比噴氣式飛機的噪聲都大。Detlef Rieger是慕尼黑西門(mén)子中央研究院的非破壞性試驗技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門(mén)的項目經(jīng)理，Thomas Matschullat就職于愛(ài)爾蘭根的冶金技術(shù)部門(mén)。正是這樣巨大的噪聲使兩位科學(xué)家不得不認真思考這一問(wèn)題。兩人想知道該如何監視和控制熔煉過(guò)程，以減少能源的浪費。

他們在熔爐外壁掛上傳感器，這樣就可以測出熔爐內部產(chǎn)生的聲波。除此之外，他們還持續不斷地監視電極產(chǎn)生的電流。Rieger說(shuō)：“把電極數據和聲波測量結果結合起來(lái)。我們的算法可以計算出電弧和爐壁之間產(chǎn)生的是哪種聲音振蕩。通過(guò)這個(gè)信息，我們可以推斷出熔爐內部每時(shí)每刻的情況。”在熔化的初階段，系統已經(jīng)掌握足夠的信息可以確定熔爐內部各個(gè)鐵塊的位置，從而判斷出單個(gè)電極的輸出是增加還是減少。在熔煉的第二階段，確保鐵塊中碎屑異物形成的礦渣盡可能均勻地分布在熔化的金屬表層，這很關(guān)鍵。為此，將煤灰吹入熔爐中，在礦渣上形成一層一氧化碳泡沫。這一層泡沫保護了電弧和熔化的金屬，避免爐壁的溫度過(guò)高。這樣就減少了能源消耗。軟件不斷地通過(guò)解讀聲波數據來(lái)測量含有泡沫的礦渣是否足夠厚，分布是否均勻，因此該過(guò)程被命名為“IMELT Foaming Slag Manager（IMELT泡沫煤渣管理器）。”德國的兩家煉鋼廠(chǎng)和白俄羅斯的一家煉鋼廠(chǎng)都在使用這個(gè)系統，并成功地將能耗降低了2.3%。Rieger說(shuō)：“例如，按照100噸鋼材的成本計算，差不多相當于每小時(shí)節省了920 度電。”而且，煉鋼廠(chǎng)每年的煤炭消耗量降低了25%，二氧化碳排放量減少了12,000噸。

在S7-400 CPU側調用“S7Put”完成向S7-300 CPU寫(xiě)入數據，調用“S7Get”從S7-300 CPU側讀出數據：

圖3-5 功能塊調用

在上圖左側“S7Get”的功能塊中，S7-300 CPU站側的DB50里從DBB0開(kāi)始的10個(gè)字節會(huì )被讀取到S7-400 CPU側的DB10里DBB18開(kāi)始的10個(gè)字節區域中；
在上圖右側“S7Put”的功能塊中，S7-400 CPU站側的DB11里從DBB52開(kāi)始的10個(gè)字節會(huì )寫(xiě)入到S7-300 CPU側的DB51里從DBB0開(kāi)始的10個(gè)字節區域中。

3.2 與S7-400 HCPU通訊

3.1.1 組態(tài)S7連接
由于S7-300 CPU和S7-400H CPU之間無(wú)法建立S7容錯連接，所以在連接創(chuàng )建的時(shí)候，需要分別從S7-400H CPU的兩個(gè)CPU分別建立到S7-300 CPU（或者Unspecified）的連接：

圖3-6 HCPU中0機架上的連接

圖3-7 HCPU中1機架上的連接

從S7-400H CPU的兩個(gè)CPU分別創(chuàng )建一個(gè)到“Unspecified”的S7連接，可以看到，這兩個(gè)連接的ID號是不同的。參照前文所述修改連接參數之后將連接下載到S7-400 CPU中。
HCPU到S7-300 CPU站點(diǎn)的通訊鏈路由兩個(gè)S7連接實(shí)現，如何基于這兩個(gè)連接可靠地完成數據交換則是需要考慮的重點(diǎn)。具體的方案較多，可以采用兩個(gè)連接同時(shí)工作，接受方通過(guò)判斷連接狀態(tài)來(lái)選擇數據的方式，也可以采用“心跳信號”的方式判斷出可用的連接之后再完成傳輸等。
在下載中心網(wǎng)頁(yè)上提供了一個(gè)“H_Status”的功能塊可以方便地顯示HCPU的冗余狀態(tài)?；?ldquo;H_Status”提供的冗余狀態(tài)來(lái)選擇具體的通訊連接，具體編程如下：

圖3-8 HCPU下的通訊程序組態(tài)

上圖中，“H_Status”功能塊讀取0機架和1機架上CPU的主備狀態(tài)，通過(guò)管腳“R0_MSTR”/“R1_MSTR”輸出。這兩個(gè)輸出連接到負責通訊讀寫(xiě)的“S7Put”和“S7Get”功能塊的使能管腳，這樣，當機架0為主CPU時(shí)，“R0_MSTR”為1，其所連接的通訊功能塊被使能，通訊從S7連接1中進(jìn)行，反之亦然。

4、分層操作
PCS 7系統一般可以劃分多個(gè)操作層級，如中央控制室、區域控制室、就地控制室、就地操作等等，每個(gè)層級都可以對同一現場(chǎng)設備進(jìn)行操作。例如，現場(chǎng)控制站S7-300 CPU會(huì )配合一個(gè)操作員面板實(shí)現設備的就地監控，而控制室的PCS 7 OS負責整體的監控。有些情況，用戶(hù)希望只是位于就地的操作員面板可以操作設備，而位于中控室的計算機禁止操作，或者要求不能同時(shí)操作設備，防止多點(diǎn)操作造成設備的誤動(dòng)作，保證人身安全、設備可靠穩定運行，因此分層操作控制是*的。分層操作可以在工廠(chǎng)范圍內協(xié)調各個(gè)層級的操作，提高工作效率、優(yōu)化人員調配。