西門子SM322模組西門子SM322模組

以人為師

在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人和自主機(jī)器正變得越來越重要。在未來，它們將繼續(xù)為人類分擔(dān)壓力，幫助人們完成工作。然而，這個(gè)過程并不總是順利的，因?yàn)闊o論這些技術(shù)幫手現(xiàn)在有多么優(yōu)秀，它們?nèi)匀蝗狈σ恍┲匾哪芰?，例如做出自發(fā)性或獨(dú)立性動(dòng)作。這些能力是人類與生俱來的，但對(duì)機(jī)器來說，實(shí)現(xiàn)起來卻非常困難。為了解決這個(gè)問題，西門子研究院的專家正在研究一種名為執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)元件以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能一體化。他們希望能優(yōu)化機(jī)器人和自主機(jī)器，以改善它們與人類的合作。

這些功能可以以機(jī)電一體化技術(shù)為基礎(chǔ)。機(jī)電一體化技術(shù)結(jié)合了機(jī)械、電子和信息技術(shù)，可打造面向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其應(yīng)用的全新解決方案。西門子研究院的Rolf Hellinger表示：“人類及其眾多不同的能力為我們提供了基準(zhǔn)。”目前。Hellinger正與他的研究小組一起在西門子內(nèi)開展優(yōu)化面向工業(yè)應(yīng)用的機(jī)器人技術(shù)的工作。

半自主式擬人機(jī)械手可在工業(yè)領(lǐng)域開辟新道路

在未來，機(jī)電一體化技術(shù)將掀起制造業(yè)革命

在未來，自主合作式機(jī)器無疑將承擔(dān)起越來越多的工業(yè)制造任務(wù)。從簡單的裝配工作，到全自主運(yùn)行及獨(dú)立學(xué)習(xí)新任務(wù)，其技能范圍十分廣闊。機(jī)電一體化系統(tǒng)研究小組負(fù)責(zé)人Georg Bachmaier表示：“我們想將機(jī)電一體化領(lǐng)域和機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)整合到西門子的業(yè)務(wù)中。”

電磁系統(tǒng)研究小組負(fù)責(zé)人Markus Klöpzig說：“我們需要讓機(jī)器的動(dòng)作既富有力量，又足夠快速靈活。”與此同時(shí)，機(jī)器還必須有很高的動(dòng)作靈敏度，且像人類肌肉骨骼系統(tǒng)一樣強(qiáng)健。Bachmaier指出：“想想看，人手是多么靈巧能干！它既拿得起電鉆，又拿得穩(wěn)生雞蛋。”

機(jī)器要想掌握這樣的能力就需要配備定制的執(zhí)行器，例如將信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)作或壓力等其它物理屬性的技術(shù)。此外，研究人員將需要高效且高度集成的傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)器，以便開發(fā)和整合新的機(jī)器人功能。下文的案例可以展示這是如何完成的。

Aristide Spagnolo等來自西門子研究院的專家正在研究如何借助智能散熱概念來提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能效和使用壽命。

向自然與人類學(xué)習(xí)

西門子研究院的專家正在研發(fā)比之前的系統(tǒng)更加輕巧的柔性機(jī)電一體化功能模塊。電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)裝置就是其中一個(gè)例子，它將為移動(dòng)式自主機(jī)器的自動(dòng)化鋪平道路?？梢韵胍?，在未來，這類解決方案將允許人類通過手勢(shì)或語音指令來控制機(jī)器。當(dāng)然，確保人類和機(jī)器的安全始終是重中之重。

人體肌肉也可以為具備新屬性的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供參考。在人體里，肌肉群可以通過整合大量細(xì)微而快速的動(dòng)作來產(chǎn)生巨大的力量并完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。西門子研究院的研究人員正以此為模型進(jìn)行研發(fā)工作。他們使用了多項(xiàng)技術(shù)，其中就包括壓電執(zhí)行器，其效率是電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的8倍左右，且功率密度堪與人類肌肉相媲美。通過將這樣的執(zhí)行器與微型液壓系統(tǒng)相結(jié)合，研究人員能夠模仿肌肉屬性，將機(jī)器的諸多細(xì)微動(dòng)作連貫起來。

在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人和自主機(jī)器正變得越來越重要。研究人員需要借助高效驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來擴(kuò)展和改進(jìn)機(jī)器的功能。

未來工業(yè)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的散熱概念

壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)輸出功率很低但力量要求很高時(shí)，它們尤為高效。常規(guī)電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更適用于輸出功率約為30瓦及更高的應(yīng)用。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須具備高性能，同時(shí)還要質(zhì)量輕、外形小巧。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它們很快就會(huì)變得很熱，而這會(huì)損害驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率并減少它的使用壽命。正因如此，研究人員開展了一系列項(xiàng)目以查明電機(jī)繞組的油冷系統(tǒng)以及繞組整體對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的影響等問題。

與標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，高效的散熱系統(tǒng)和功能性集成可以大幅提升功率密度。一體化機(jī)器的概念減少了所需接口的數(shù)量，這有助于打造分布式工業(yè)設(shè)施。Klöpzig表示：“在未來, 為滿足不斷增長的對(duì)人機(jī)合作交互的需求，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)器人需要變得更智能、高效，而傳感器網(wǎng)絡(luò)就是至關(guān)重要的組件。從這一角度上來講，我們將為未來的工業(yè)驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)造前提條件。”

可編程控制器 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

3、 SITOP 系列直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A

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

SIEMENS 交、直流傳動(dòng)裝置

1、 交流變頻器 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(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列

SIEMENS 數(shù)控 伺服

1、數(shù)控系統(tǒng)：840D、802S/C、802SL、828D 801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,

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

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

西門子S7-200可編程序控制器

SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。S7-200也越來越多地提供了對(duì)以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。

優(yōu)點(diǎn)

SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)的系列特點(diǎn)：

強(qiáng)大的性能，

優(yōu)模塊化和開放式通訊。

結(jié)構(gòu)緊湊小巧－狹小空間處任何應(yīng)用的理想選擇

在所有CPU型號(hào)中的基本和功能，

大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)－在任何時(shí)候均可對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行*控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性

易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件－初學(xué)者和專家的理想選擇

集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線使用

極其快速和精確的操作順序和過程控制

通過時(shí)間中斷完整控制對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的流程[2]

基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號(hào)的11種CPU供選擇使用.

擴(kuò)展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù).

編程器

PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入PLC中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為簡易型和智能型。

簡易型編程器是袖珍型的，簡單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

程序存儲(chǔ)卡

為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入PLC，也可將PLC內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡EEPROM有6ES

7291-8GC00-0A0和6ES 7291-8GD00-0A0兩種，程序容量分別為8K和16K程序步。

寫入器

寫入器的功能是實(shí)現(xiàn)PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區(qū)的程序通過寫入器固化到程序存儲(chǔ)卡中，或?qū)LC中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區(qū)。

文本顯示器

文本顯示器TD200/TD400C不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認(rèn)的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個(gè)變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。TD200/TD400C面板上的8個(gè)可編程序的功能鍵，每個(gè)都分配了一個(gè)存儲(chǔ)器位，這些功能鍵在啟動(dòng)和測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和診斷