三年前，德国政府在汉诺威工业博览会上提出的“工业4.0”战略，不仅迅速成为该国的一张新标签，而且在世界各地激发了广泛的探讨和实践热情。美国不甘人后，以通用电气（GE）为代表的企业开始在全球推广“工业互联网”。正在进行经济结构转型的中国，亦从顶层设计层面推出“中国制造2025”。一场针对工业数字化、自动化和智能化的“战争”开始打响。
西门子
“工业4.0”被解读为继蒸汽技术、电力技术、信息技术革命后的第四次工业革命。它描绘的是这样一幅“蓝图”：在未来工厂中，人类、工件和生产设备将彼此通信，生产线将实现全面网络化并自主控制生产过程，不仅显著缩短研发周期、提高生产效率、提升产品质量、减少资源使用，使经济效益大化，更核心的是从大规模批量生产，转向对个性化需求的满足。
比照上述标准，工信部赛迪研究院装备工业研究所所长左世全认为，全球在“工业4.0”领域具代表性的企业是西门子（SIEMENS）和GE。左世全是工信部“制造强国战略”研究项目参与者之一，而该项目正是《中国制造2025》的前身。
不过，“尽管GE从物联网角度切入，主攻智能服务，符合广义的‘智能制造’概念，但西门子更偏重工厂生产方式的变革，抓住了‘工业4.0’的核心。”5月3日，左世全在接受界面新闻记者采访时称，目前在控制系统和工厂生产解决方案上更占优势的西门子，更接近“工业4.0”的要求。
作为“德国制造”的代名词，西门子得益于德国政府的主推，在智能制造领域先试先行。这家拥有近170年历史的工业企业，正在进行“由硬到软”的转变。
不同于以往单纯依靠电气工程技术，西门子已将信息技术作为业务主驱动。其瞄准物联网、云计算、大数据等技术，集成了目前全球先进的生产管理系统，以及生产过程软件套件和各类硬件。如西门子产品生命周期管理（PLM）软件、工业设计软件（Comos）、全集成自动化工程软件（TIA）、过程控制系统SIMATIC PCS 7和仿真软件Simit等等。
尽管西门子曾表示，其将在2030年才能真正步入“工业4.0”，但对于仍在摸索初期的中国企业，依然值得借鉴。
自己生产自己
在德国巴伐利亚州东部小城纽伦堡，有一座外形毫不起眼的电子制造工厂，却被称为欧洲乃至全球先进的工厂之一。
安贝格工厂外景。
成立于1989年的安贝格电子制造工厂（德文缩写：EWA），是西门子旗下重要的Simatic可编程逻辑控制器（PLC）及相关产品生产基地。目前，其生产的产品型号超过1000种。这些产品用于控制机械设备和实现生产过程自动化，可节省时间和资金，并提高产品合格率。
Simatic控制器。
依赖于自动化系统生产效率提升，自投产至今，安贝格在工厂生产面积始终保持约一万平方米、员工数量保持约1200名不变的情况下，产能提升了八倍。在三班制生产中，安贝格每年生产约1500万件Simatic产品。按每年生产230天计算，平均每秒就能生产出一台控制设备。
产品合格率亦大幅提高。相比于该工厂成立初的每百万次电子产品加工过程出错500次，现在出错率只有12次。
“安贝格是自己生产自己。”该工厂产品工程师ChristophRaum介绍称，Simatic设备不仅在安贝格工厂被大量生产，而且遍布自身生产线，控制Simatic产品的生产过程，从而实现自身生产的高度自动化。
在安贝格工厂内部，所有生产线和员工办公区域有机分布其中。尚处于生产过程中的设备工件，在错综复杂的自动化传输线上有序流转，它们像“自然人”一样，明确知道自己的目的地。在每一个分岔路口，工件会暂停1-2秒，然后选择正确的去向。
安贝格工厂内部。
工件在生产线上自动流转。
Christoph解释称，生产线上的所有工件都已在虚拟环境中进行规划，有自己的“名称”和“地址”，具备各自的身份信息，因此“知道”什么时候、哪条生产线或哪个工艺过程需要它们。工件在运输线分岔路口暂停，是在识别去向信息。
到达加工中心后，工件被识别出来，生产设备实时调用所需要的全部加工信息，并自动调整生产参数。加工过程中，产品的所有相关数据，都储存在自己的“数字化产品记忆库”中，以便追踪生产的每个步骤。加工完成后，通过光学设备或其它测量设备对工件自动进行检测，在现场发现并剔除不合格的产品。
如果机器设备需要补给或者维护保养，则在缺料或故障产生之前发出请求。系统会记录所使用的资源数量，并对库存及时更新。
在安贝格工厂的整个生产过程中，生产设备和计算机自主处理了75%的流程工作，剩余工作则由人工完成。例如在生产过程之初，员工需要用手工将印刷电路板安装在生产线上。
界面新闻记者注意到，在生产线中，亦有一些来自美国自动化生产商Adept的工业机器人(300024,股吧)手臂在一个个小型透明玻璃工作间中，为生产线上流动的工件装载元器件。
尽管如此，安贝格工厂依然强调人工的重要性。“即便在高度自动化的生产环境中，人类的创造力、经验，以及评估判断实际状况的能力暂时还不能被机器人替代。”Christoph告诉界面新闻记者，出于现有机器人的发展水平，以及综合成本考虑，安贝格暂时无法引进更多机器人作业。
输出“工厂数字化”
除了建造自己的数字化工厂，西门子还有意为朝着“数字化”方向转型的传统企业输出全套解决方案，从而使自身成为全球数字化企业的总揽平台。
德国啤酒享誉全球，可追溯至中世纪的传统酿酒行业成为西门子自动化解决方案瞄准的市场。
在德国巴伐利亚州首府慕尼黑，有一座600余年历史的老牌啤酒厂Spaten Brewery（涌泉啤酒厂），去年啤酒的产量为2.5亿升。在德国激烈的啤酒行业竞争中，其市场份额稳居。
1．编程方法简单易学
梯形图是使用得多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。
梯形图语言实际上是一种面向用户的语言，PLC在执行梯形图程序时，将它“翻译”成汇编语言后再去执行。
2．功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非 常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3．硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。
硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便快速地适应工艺条件的变化。
4．可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC大用户公认为可靠的工业控制设备之一。
5．系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了正确的设计方法，设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，可通过PLC发光二极管观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
6．维修工作量小，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
7．体积小，能耗低
对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PIC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的l/2~1/10。
PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。
在开始之前，请确保已满足以下条件：
1.仔细阅读并按照SIDirect DAServer的Readme文件及相关文档，来得到SIDirect DAServer所需要的系统需求，正确的安装过程，操作系统等信息。
2.安装SIDirect DAServer，如果已经安装了以前版本的SIDirect DAServer，请使用的"控制面板"中的"添加/删除程序"卸载，本Tech Note使用SIDirect DAServer 1.1版。
3.安装并配置以太网卡和TCP/IP协议。
4.确认你可以"Ping"通你要连接的PLC。
注意：请仔细阅读SIDirect DAServer的在线文档关于所支持的硬件和软件部分，SIDirect DAServer只支持TCP/IP通信，不支持MPI，Profibus等其他非以太网方式。
本Tech Note假定用户具有并理解以太网，西门子S7 PLC 硬件/软件，bbbbbbs 操作系统，Wonderware FactorySuite组件，WWClinet, SIDirect DAServer的基本知识。
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成(见图1），有的PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊的任务。
1．CPU模块
CPU模块主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成。在PLC控制系统中厂CPU模块相当于人的大脑，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。
2.I/O模块
输入(1nput)模块和输出(Output)模块简称为I／O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮；选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等过来的开关量输入信号；模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号。
开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块月手来控制调节阀、变频器等执行装置。
图1 PLC控制系统示意图
CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入／输出信号电压一般较高，如直流24V和交流220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I／O模块中，用光耦合器、光电晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的I／O电路，I／O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。
3．编程器
编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。
使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。
4．电源
PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC 5V，±12V，24V等直流电源。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器(如接近开关)提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。