西門子SM322模組西門子SM322模組

以人為師

在工業領域，機器人和自主機器正變得越來越重要。在未來，它們將繼續為人類分擔壓力，幫助人們完成工作。然而，這個過程并不總是順利的，因為無論這些技術幫手現在有多么優秀，它們仍然缺乏一些重要的能力，例如做出自發性或獨立性動作。這些能力是人類與生俱來的，但對機器來說，實現起來卻非常困難。為了解決這個問題，西門子研究院的專家正在研究一種名為執行器的驅動元件以及驅動系統的功能一體化。他們希望能優化機器人和自主機器，以改善它們與人類的合作。

這些(xie)功能可以(yi)以(yi)機(ji)電(dian)一(yi)體化技術(shu)為基(ji)礎。機(ji)電(dian)一(yi)體化技術(shu)結合了機(ji)械、電(dian)子和信(xin)息技術(shu)，可打(da)造面向驅動系統及其應用的(de)(de)(de)全新解決方案。西門子研(yan)究(jiu)院的(de)(de)(de)Rolf Hellinger表示：“人類(lei)及其眾多不同的(de)(de)(de)能力(li)為我們提(ti)供了基(ji)準(zhun)。”目前。Hellinger正與他的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)小組一(yi)起(qi)在西門子內開展優(you)化面向工業(ye)應用的(de)(de)(de)機(ji)器(qi)人技術(shu)的(de)(de)(de)工作(zuo)。

半(ban)自主式擬人機械手可在工業領(ling)域開辟新道路

在未來，機電一體化技術將掀起制造業革命

在未來(lai)，自主合作式機(ji)(ji)器(qi)無(wu)疑將承(cheng)擔起越(yue)來(lai)越(yue)多的工業制造任務(wu)。從簡單的裝配工作，到全自主運行(xing)及獨(du)立學習新任務(wu)，其技(ji)能范圍十分廣闊。機(ji)(ji)電一體化系統研究小組負責人(ren)(ren)Georg Bachmaier表示(shi)：“我(wo)們想將機(ji)(ji)電一體化領域和(he)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)領域的技(ji)術整合到西門子(zi)的業務(wu)中。”

電(dian)磁系統(tong)研(yan)究小組(zu)負(fu)責人(ren)Markus Klöpzig說(shuo)：“我們需(xu)要讓機器的動作(zuo)既富有力量，又足夠快速靈(ling)(ling)活。”與此同時，機器還(huan)必須有很高的動作(zuo)靈(ling)(ling)敏度，且像人(ren)類(lei)肌肉(rou)骨骼系統(tong)一樣強健。Bachmaier指出：“想想看，人(ren)手是多么靈(ling)(ling)巧能(neng)干(gan)！它既拿(na)得起電(dian)鉆，又拿(na)得穩生雞蛋。”

機(ji)器(qi)要(yao)(yao)想掌握(wo)這樣(yang)的能力(li)(li)就需要(yao)(yao)配備定制的執行器(qi)，例如將信號轉(zhuan)換為(wei)機(ji)械動(dong)作或壓力(li)(li)等其(qi)它物(wu)理屬性的技術(shu)。此外，研究人員將需要(yao)(yao)高效且高度(du)集成(cheng)的傳動(dong)系統(tong)和機(ji)器(qi)，以便開發和整合新的機(ji)器(qi)人功能。下文的案例可以展示這是如何完成(cheng)的。

Aristide Spagnolo等來自(zi)西門子研(yan)究院的專家正在研(yan)究如何借助智能(neng)散熱概(gai)念來提高驅動系(xi)統的能(neng)效和使用壽命。

向自然與人類學習

西(xi)門子研究院(yuan)的專家(jia)正在(zai)研發比之(zhi)(zhi)前的系統更(geng)加輕巧(qiao)的柔性(xing)機電(dian)一(yi)體化功能模塊。電(dian)動輪驅動裝置就(jiu)是其中一(yi)個例子，它將(jiang)為(wei)移動式自主機器的自動化鋪平道(dao)路。可以想(xiang)見，在(zai)未來，這類(lei)解(jie)決方案將(jiang)允許人(ren)類(lei)通過手勢或語(yu)音指令來控制機器。當(dang)然，確(que)保(bao)人(ren)類(lei)和(he)機器的安(an)全始終是重(zhong)(zhong)中之(zhi)(zhi)重(zhong)(zhong)。

人體肌(ji)肉也可以為具備新(xin)屬性的驅(qu)動(dong)系(xi)統(tong)(tong)提供參考。在(zai)人體里(li)，肌(ji)肉群可以通過整合大量細(xi)(xi)微(wei)而快速(su)的動(dong)作(zuo)(zuo)來產(chan)生巨大的力(li)量并完成復(fu)雜的運動(dong)。西門(men)子(zi)研究(jiu)院的研究(jiu)人員(yuan)正以此為模型進行(xing)研發工作(zuo)(zuo)。他(ta)們使用了多項技術(shu)，其中就包括壓(ya)電(dian)執(zhi)行(xing)器，其效(xiao)率是電(dian)力(li)驅(qu)動(dong)系(xi)統(tong)(tong)的8倍左(zuo)右，且功率密度堪與(yu)人類肌(ji)肉相(xiang)媲(pi)美。通過將這(zhe)樣的執(zhi)行(xing)器與(yu)微(wei)型液壓(ya)系(xi)統(tong)(tong)相(xiang)結合，研究(jiu)人員(yuan)能(neng)夠模仿(fang)肌(ji)肉屬性，將機器的諸多細(xi)(xi)微(wei)動(dong)作(zuo)(zuo)連貫(guan)起來。

在工業領域(yu)，機器人(ren)和自主機器正變得越(yue)來越(yue)重要。研究(jiu)人(ren)員需要借(jie)助高(gao)效驅動系統來擴展和改進機器的功能。

未來工業驅動技術的散熱概念

壓電驅(qu)動系(xi)統的(de)(de)優點(dian)是(shi)，當輸(shu)出功率很(hen)低但(dan)力量(liang)要求很(hen)高時(shi)(shi)，它們(men)尤為高效。常規電磁驅(qu)動系(xi)統更(geng)適用(yong)于輸(shu)出功率約為30瓦及更(geng)高的(de)(de)應用(yong)。驅(qu)動系(xi)統必須具備高性能，同時(shi)(shi)還要質量(liang)輕、外形小巧。這(zhe)種(zhong)系(xi)統的(de)(de)缺點(dian)是(shi)它們(men)很(hen)快就會變得(de)很(hen)熱，而這(zhe)會損害(hai)驅(qu)動系(xi)統的(de)(de)效率并減(jian)少它的(de)(de)使用(yong)壽(shou)命。正因如此，研究人(ren)員(yuan)開(kai)展了一系(xi)列項目以查明電機繞組的(de)(de)油冷系(xi)統以及繞組整體對驅(qu)動系(xi)統性能的(de)(de)影響(xiang)等問題(ti)。

與標準驅(qu)動(dong)系統(tong)(tong)相(xiang)比(bi)，高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)的(de)散(san)熱(re)系統(tong)(tong)和(he)功能性(xing)集成可以(yi)大(da)幅(fu)提(ti)升功率密(mi)度。一(yi)體化機(ji)器的(de)概念減少(shao)了所(suo)需接口的(de)數量，這有(you)助于打(da)造分布式(shi)工(gong)業設(she)施。Klöpzig表示：“在(zai)未來, 為滿足不斷增長的(de)對人機(ji)合作交互的(de)需求(qiu)，驅(qu)動(dong)系統(tong)(tong)和(he)機(ji)器人需要(yao)(yao)變得更智(zhi)能、高(gao)(gao)效(xiao)(xiao)，而傳感器網(wang)絡就是(shi)至關(guan)重(zhong)要(yao)(yao)的(de)組件(jian)。從這一(yi)角度上來講，我們(men)將(jiang)為未來的(de)工(gong)業驅(qu)動(dong)技術創造前提(ti)條(tiao)件(jian)。”

可編(bian)程控制器(qi) 1、 SIMATIC S7 系列PLC、S7-200、S7-200SMART S7-1200、S7-300、S7-400、ET200、S7-1500

2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等(deng)

3、 SITOP 系列直(zhi)流電(dian)源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A

4、HMI  觸摸屏(ping)TD200 TD400C TP177,MP277 MP377  SMART700 SMART1000 TP700 TP1200 TP900 TP1500

SIEMENS 交、直流傳動裝置

1、 交(jiao)流(liu)變頻器 MICROMASTER系列：MM、MM420、MM430、MM440、G120、G110、V10、V20、V50

MIDASTER系列：MDV 6SE70系列（FC、VC、SC）

2、全數字(zi)直(zhi)流調速(su)裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列(lie)

SIEMENS 數控 伺服

1、數控系統：840D、802S/C、802SL、828D 801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,

2、伺服系統(tong)： 611U:  6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128、

3、伺服系統：S120: 6SL304、6SL3210、6SL3130、6SL3055、6SL305

西門子S7-200可編程(cheng)序控(kong)制器

SIMATIC S7-200的應用領域從更換繼電器和接觸器一直擴展到在單機、網絡以及分布式配置中更復雜的自動化任務。S7-200也越來越多地提供了對以前曾由于經濟原因而開發的特殊電子設備的地區的進入。

優點

SIMATIC S7-200發揮(hui)統(tong)(tong)一而經濟(ji)的解決(jue)方(fang)案。整個系(xi)統(tong)(tong)的系(xi)列特(te)點：

強大的性能，

優模塊化和開放式通訊。

結構緊(jin)湊小(xiao)巧－狹(xia)小(xiao)空(kong)間處任何應用的理想選擇

在所有CPU型號(hao)中(zhong)的(de)基本和(he)功能，

大容(rong)量程序和數(shu)據存儲器

杰出的實時響應－在任何時候均可對整個過程進行*控制，從而提高了質量、效率和安全性

易(yi)于使用(yong)STEP 7-Micro/WIN工程軟件－初(chu)學者和專家(jia)的理想選擇

集成的(de) R-S 485接口或者(zhe)作為系統(tong)總線使用(yong)

極其(qi)快速和(he)(he)精(jing)確的操作順(shun)序和(he)(he)過程控(kong)制

通過時間中斷完整控制對(dui)時間要求嚴格的流程(cheng)[2]

基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種(zhong)不同的(de)基(ji)本型號的(de)11種(zhong)CPU供選擇使用.

擴展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它(ta)本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用(yong)，用(yong)于(yu)擴展I/O點數.

編程器

PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調試過程中，進行監控和故障(zhang)檢(jian)測(ce)。S7-200系(xi)列PLC可采用多種編程器(qi)，一般可分為簡易型(xing)和智能型(xing)。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的(de)(de)現(xian)場(chang)編程(cheng)及(ji)監測工具，但顯示(shi)功(gong)能(neng)較差，只能(neng)用(yong)指令表方(fang)式輸入，使用(yong)不夠方(fang)便(bian)。智能(neng)型(xing)編程(cheng)器采(cai)用(yong)計算機(ji)(ji)進行編程(cheng)操作，將的(de)(de)編程(cheng)軟件(jian)裝(zhuang)入計算機(ji)(ji)內，可直(zhi)接采(cai)用(yong)梯(ti)形(xing)圖語言編程(cheng)，實現(xian)在線監測，非(fei)常直(zhi)觀，且(qie)功(gong)能(neng)強大(da)，S7-200系列PLC的(de)(de)編程(cheng)軟件(jian)為STEP7-Micro/WIN。

程序存儲卡

為了保(bao)證程序及重(zhong)要參(can)數的(de)(de)安全，一(yi)般小型(xing)PLC設有(you)(you)外接EEPROM卡(ka)(ka)盒接口，通過該接口可(ke)(ke)以將卡(ka)(ka)盒的(de)(de)內(nei)容(rong)寫入PLC，也(ye)可(ke)(ke)將PLC內(nei)的(de)(de)程序及重(zhong)要參(can)數傳到外接EEPROM卡(ka)(ka)盒內(nei)作(zuo)為備份(fen)。程序存儲卡(ka)(ka)EEPROM有(you)(you)6ES

7291-8GC00-0A0和6ES 7291-8GD00-0A0兩種，程序(xu)容量分(fen)別為(wei)8K和16K程序(xu)步。

寫入器

寫(xie)入器(qi)的(de)(de)(de)功能是實現PLC和(he)EPROM之間(jian)的(de)(de)(de)程序(xu)傳送，是將PLC中RAM區的(de)(de)(de)程序(xu)通過寫(xie)入器(qi)固化到程序(xu)存儲卡中，或將PLC中程序(xu)存儲卡中的(de)(de)(de)程序(xu)通過寫(xie)入器(qi)傳送到RAM區。

文本顯示器

文本(ben)顯(xian)(xian)示(shi)器TD200/TD400C不僅是一個(ge)用于顯(xian)(xian)示(shi)系統(tong)信(xin)息(xi)(xi)的(de)顯(xian)(xian)示(shi)設備(bei)，還可(ke)以作為控制單元對某個(ge)量(liang)(liang)的(de)數(shu)值進行修(xiu)改，或直接設置輸(shu)入/輸(shu)出量(liang)(liang)。文本(ben)信(xin)息(xi)(xi)的(de)顯(xian)(xian)示(shi)用選擇/確(que)認(ren)的(de)方(fang)法，多可(ke)顯(xian)(xian)示(shi)80條信(xin)息(xi)(xi)，每條信(xin)息(xi)(xi)多4個(ge)變量(liang)(liang)的(de)狀態。過程參(can)數(shu)可(ke)在(zai)顯(xian)(xian)示(shi)器上顯(xian)(xian)示(shi)，并可(ke)以隨時修(xiu)改。TD200/TD400C面板上的(de)8個(ge)可(ke)編程序的(de)功能(neng)鍵，每個(ge)都分(fen)配了一個(ge)存儲器位(wei)，這些功能(neng)鍵在(zai)啟動和測試(shi)系統(tong)時，可(ke)以進行參(can)數(shu)設置和診(zhen)斷