西門子SM332數字量輸出模塊西門子SM332數字量輸出模塊

當人類和機器人一起工作……

仿真、3D打印、輕型機器人，這些都是推動第四次工業革命（或工業4.0）的創新技術。在西門子位于德國埃爾蘭根的電子設備制造廠，這些都已經成為了現實。工廠取得成功的關鍵正是人類與機器攜手合作。

Schorsch在組裝小型(xing)變流(liu)器(qi)(qi)，而(er)Hannes在組裝大型(xing)變流(liu)器(qi)(qi)。他將(jiang)一個風扇(shan)和一臺散熱器(qi)(qi)安裝到變流(liu)器(qi)(qi)內部(bu)，并(bing)利用四顆螺釘進行固定。他每天要進行數百(bai)次(ci)這樣的操作(zuo)。當Hannes停(ting)下(xia)來休息時，Schorsch會(hui)繼續不受影響地工(gong)作(zuo)。而(er)當Hannes回家時，Schorsch卻還會(hui)繼續工(gong)作(zuo)。其(qi)實，Hannes是工(gong)廠里的一名臨時工(gong)人，而(er)Schorsch則是一臺輕型(xing)機器(qi)(qi)人。

在西(xi)門子位于德國埃爾蘭根的電子設(she)備制(zhi)造(zao)廠（GWE），人與(yu)機器攜手(shou)合作。工(gong)廠經(jing)理Manfred Kirchberger表示，這(zhe)個(ge)工(gong)廠的工(gong)作效率很特殊。“我們生產(chan)用于制(zhi)造(zao)設(she)備的工(gong)業驅動和(he)控(kong)制(zhi)器。在我們客戶的工(gong)廠里，產(chan)品數量(liang)通常數以百萬計。”然而，GWE的年(nian)產(chan)量(liang)介于5,000到25萬件(jian)之間。這(zhe)樣的生產(chan)規(gui)模不宜(yi)投入(ru)一條全自動生產(chan)線，但是*依靠手(shou)工(gong)又太過昂貴。

西門子埃爾蘭(lan)根電子設備制造廠的員(yuan)工可以(yi)自由(you)嘗試(shi)新點子并將它(ta)們發展為(wei)成功的項目。

因此，埃爾蘭根(gen)的(de)生產(chan)規(gui)劃人員一直在(zai)(zai)尋找每條產(chan)品(pin)線的(de)生產(chan)流程(cheng)。工人應該(gai)做什么(me)？機器應該(gai)做什么(me)？他們之(zhi)間的(de)交互應該(gai)如何進行(xing)優化(hua)？“對(dui)于我們這(zhe)樣(yang)的(de)生產(chan)規(gui)模而言，目前沒(mei)有(you)現成的(de)經濟型自動化(hua)系(xi)統(tong)。”Kirchberger指出，“因此，我們必須系(xi)統(tong)化(hua)地積(ji)累經驗，并與西門子在(zai)(zai)各地的(de)其它工廠進行(xing)分享(xiang)。”

為什么必須要靈活生產
除了對(dui)產(chan)品(pin)線(xian)的(de)(de)優化外，客(ke)戶(hu)的(de)(de)要求(qiu)也變(bian)(bian)化得比(bi)從前更快了。這(zhe)使得打造靈(ling)活(huo)生(sheng)(sheng)產(chan)線(xian)變(bian)(bian)得日趨重要。“放眼如今的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)大(da)廳，沒(mei)什(shen)么和幾年前是一樣(yang)的(de)(de)。” Kirchberger指(zhi)出(chu)。GWE是變(bian)(bian)化的(de)(de)藝(yi)術在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)上進行體現的(de)(de)典型例子(zi)。只(zhi)有員工愿意擁抱(bao)變(bian)(bian)化，并輔以(yi)像產(chan)品(pin)設計和生(sheng)(sheng)產(chan)規劃仿真、3D打印機及端對(dui)端智能數據評估(gu)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)技術，工廠(chang)(chang)才能持續(xu)、快速地適應(ying)變(bian)(bian)化。在(zai)(zai)GWE和其它(ta)工廠(chang)(chang)（如位(wei)于德(de)國安貝格(ge)的(de)(de)西門子(zi)“數字化工廠(chang)(chang)”），西門子(zi)正在(zai)(zai)樹立制造的(de)(de)全新*。

Stefan Krug在工廠內(nei)負責數字(zi)規劃方法。在埃爾蘭根(gen)工廠，產品開發人員、生(sheng)產專(zhuan)家(jia)和制造“老(lao)手”共(gong)同沉浸在虛擬(ni)世(shi)界(jie)中。

輕(qing)型機器人(ren)讓(rang)員(yuan)工從重物搬運中解放出來(lai)。

西(xi)門(men)子(zi)埃爾蘭根工廠(chang)是(shi)變(bian)(bian)化(hua)的藝術在(zai)制(zhi)造業(ye)中體現的典型例子(zi)。只(zhi)有員工愿意(yi)擁抱(bao)變(bian)(bian)化(hua)并輔以技術，工廠(chang)才有可能(neng)持續、快速地適(shi)應變(bian)(bian)化(hua)。

在緊鄰埃(ai)爾蘭根工廠的一棟(dong)普通建筑內，產品開發人員、生產專(zhuan)家(jia)和制(zhi)造“老(lao)手”共同沉(chen)浸(jin)在虛擬世(shi)界中。GWE數字規劃方法(fa)負責人Stefan Krug解(jie)釋道：“在我們制(zhi)造新產品之前，我們首先(xian)要利用西門子PLM軟件創建和優化(hua)新產品的數字化(hua)雙胞胎。”

Michael Brucksch在實(shi)現人機(ji)協作的(de)GWE里擔任技術業務主管。

產(chan)品開(kai)發人員和生產(chan)專家可以(yi)通過三維動(dong)畫(hua)模型查看產(chan)品的數字(zi)化(hua)雙胞(bao)胎，即在實際制造之前逼真呈現的產(chan)品或工藝。在這(zhe)個數字(zi)化(hua)空間里，操作對象可以(yi)旋轉、翻轉，并(bing)在仿真制造環(huan)境(jing)中測試(shi)相關(guan)組裝流程(cheng)。這(zhe)個過程(cheng)的關(guan)鍵是設(she)計團隊可以(yi)在初(chu)的階(jie)段就確定問(wen)題并(bing)進行(xing)改進。

西門(men)子數字(zi)化(hua)工廠集團*執(zhi)行官胡(hu)桉桐(tong)指出(chu)：“未來(lai)(lai)(lai)，增值(zhi)流程的(de)所有階段，從創意階段到產品(pin)和生(sheng)產設計(ji)、調試(shi)、使用和推(tui)出(chu)新服務(wu)，都(dou)將首先在(zai)數字(zi)空間內進行開發(fa)和測試(shi)。”如此，產品(pin)將能更(geng)(geng)快上市(shi)，并且更(geng)(geng)有針對性。但是(shi)不(bu)管數字(zi)化(hua)模型有多好(hao)，終(zhong)還是(shi)需要(yao)人、機(ji)器或兩(liang)者的(de)結合(he)(he)來(lai)(lai)(lai)將所有片段性的(de)流程整合(he)(he)起來(lai)(lai)(lai)。

“在(zai)我們(men)生(sheng)產(chan)新產(chan)品(pin)之前，我們(men)首先要利用西門(men)子PLM軟件(jian)創建并(bing)優化產(chan)品(pin)的數字化雙胞胎。”

與人攜手工作的機器人
在電子(zi)設(she)備制造廠里(li)，技術業(ye)務(wu)主管Michael Brucksch正在工(gong)(gong)廠的(de)(de)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)實(shi)驗室(shi)里(li)指揮(hui)一個(ge)名(ming)叫R2-D2的(de)(de)輕(qing)型機器(qi)人(ren)(ren)(ren)手臂，并教導它(ta)完成(cheng)一項新的(de)(de)任務(wu)。輕(qing)型機器(qi)人(ren)(ren)(ren)的(de)(de)一大優勢是(shi)(shi)，就(jiu)連熟(shu)練的(de)(de)生產工(gong)(gong)人(ren)(ren)(ren)也可以(yi)對它(ta)進(jin)行(xing)編程。此外，機器(qi)人(ren)(ren)(ren)不是(shi)(shi)必須在一個(ge)無人(ren)(ren)(ren)的(de)(de)獨立區域里(li)工(gong)(gong)作。得益于它(ta)的(de)(de)設(she)計和平穩的(de)(de)移動，它(ta)們不會給人(ren)(ren)(ren)帶來危(wei)險。

在Brucksch的旁(pang)邊，Sebastian Wiemann正在制造機(ji)器人(ren)抓取手。“過去(qu)，我們(men)(men)(men)要使用(yong)加工過的組件(jian)來(lai)(lai)進行機(ji)器人(ren)相關制造。”Wiemann說(shuo)，“現在我們(men)(men)(men)用(yong)打印(yin)的方式來(lai)(lai)做。這(zhe)(zhe)比傳統方法更快和更便宜。上周，我們(men)(men)(men)已經(jing)將制造一個部(bu)件(jian)的成(cheng)本從(cong)(cong)約500歐元降低到大(da)約80歐元。”工廠經(jing)理Kirchberger也從(cong)(cong)不用(yong)指導自己的員(yuan)工進行這(zhe)(zhe)樣的優化(hua)。“我們(men)(men)(men)這(zhe)(zhe)里的人(ren)都喜歡(huan)嘗試新鮮事(shi)物(wu)。我們(men)(men)(men)會給他(ta)們(men)(men)(men)提供發揮創意并將這(zhe)(zhe)些點(dian)子轉化(hua)為(wei)成(cheng)功的空間。”他(ta)這(zhe)(zhe)樣表示。

許多(duo)(duo)在(zai)埃爾蘭根試用成功(gong)的(de)(de)(de)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)自(zi)(zi)動(dong)化相關(guan)流程現在(zai)已經被西門(men)(men)子(zi)的(de)(de)(de)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)及西門(men)(men)子(zi)客戶(hu)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)投入(ru)到日常(chang)運營中。這(zhe)些技(ji)術(shu)開發很多(duo)(duo)都是(shi)(shi)第四次工(gong)業革命的(de)(de)(de)典型例子(zi)。但是(shi)(shi)，盡管人們(men)(men)翹首企(qi)盼(pan)這(zhe)些自(zi)(zi)動(dong)化進程的(de)(de)(de)普及，專家估計在(zai)不(bu)遠的(de)(de)(de)未來，人仍(reng)將在(zai)生產(chan)中扮(ban)演主要(yao)(yao)的(de)(de)(de)角(jiao)色。Michael Brucksch說：“我(wo)(wo)們(men)(men)不(bu)是(shi)(shi)什么都要(yao)(yao)做(zuo)自(zi)(zi)動(dong)化，而是(shi)(shi)在(zai)常(chang)識范圍內來進行自(zi)(zi)動(dong)化。”他(ta)的(de)(de)(de)同事，也是(shi)(shi)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)機器人技(ji)術(shu)負責人Florian Riedrich補(bu)充道：“我(wo)(wo)們(men)(men)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)不(bu)是(shi)(shi)*沒人的(de)(de)(de)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)。我(wo)(wo)們(men)(men)想要(yao)(yao)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)人和(he)機器攜(xie)手合(he)作。”

選擇模式：STOP——停機模式，不執行程序；TERM——運行程序，可以通過編程器進行讀/寫訪問；RUN——運行程序，通過編程器僅能進行讀操作。 
狀態指示燈（LED）：SF——系統錯誤（和）CPU內部錯誤；RUN——運行模式，綠燈;STOP——停機模式，黃燈；DP——分布式I/O（僅對CPU-215）。 
存儲器卡——用來在沒電的情況下不需要電池就可以保存用戶程序。 PPI口用來連接變成設備、文本顯示器或其他CPU。 S7-300 
相比較S7-200，S7-300針對的是中小系統，他的模塊可以擴展多大32個模塊，背板總線也在模塊內集成，他的網絡連接已比較成熟和流行，有MPI（多點接口）、PROFIBUS和工業以太網，使通訊和編程變的簡單和多選性，并可以借助于HWConfig工具可以進行組態和設置參數。 
S7-300的模塊稍微多一點，除了信號模塊（**）和200的EM模塊同類型之外，它還有接口模塊（IM）——用來進行多層組態，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒有設置參數的信號模塊保留一個插槽或為以后安裝的模塊接口保留一個插槽；功能模塊（FM）——執行特殊功能，如計數、定位、閉環控制相當對CPU功能的一個擴展或補充；通信處理器（CP）——提供點對點連接、PROFIBUS和工業以太網。 CPU設計 
模式選擇器有：MRES=模塊復位功能；STOP=停止模式，程序不執行；RUN=程序執行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執行，編程器可讀可寫操作。 
狀態指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內部5V DC電壓指示；FRCE=表示至少有一個輸入或輸出比強制；RUN=當CPU啟動時閃爍，在運行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲器復位請求時慢速閃爍，正在執行復位時快速閃爍。 
MPI接口用來連接到編程設備或其他設備，DP接口用來直接連接到分布式I/O。 S7-400 
同300的區別主要是規模和性能上更強大，啟動類型有冷啟動（CRST）和熱啟動（WRST）之分，其他基本一樣。他還有一個外部的電池電源接口，當在線更換電池是可以向RAM提供后備電源。 
變成設備 
變成設備主要有PG720 PG740 PG760——可以理解成裝有編程軟件的手提電腦；也可以用直接安裝有STEP7(SIEMENS的編程軟件)的PC來完成。而實現通訊（要編程首先要和PLC的CPU通訊上）的要求主要在于接口：1、可以在PC上裝CP5611卡——上面有MPI口，可以用電纜直接連接。2、加個PC適配器，把MPI口轉換成RS-232口后接到PC上。3、PLC加CP343卡，使它具有以太網口。 一個工程的建立

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