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。

這些功能可以以機電一體化技術為基礎。機電一體化技術結合了機械、電子和信息技術，可打造面向驅動系統及其應用的全新解決方案。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。”目前。Hellinger正與他的研究小組一起在西門子內開展優化面向工業應用的機器人技術的工作。

半自主式擬人機械手可在工業領域開辟新道路

在未來，機電一體化技術將掀起制造業革命

在未來，自主合作式機器無疑將承擔起越來越多的工業制造任務。從簡單的裝配工作，到全自主運行及獨立學習新任務，其技能范圍十分廣闊。機電一體化系統研究小組負責人Georg Bachmaier表示：“我們想將機電一體化領域和機器人領域的技術整合到西門子的業務中。”

電磁系統研究小組負責人Markus Klöpzig說：“我們需要讓機器的動作既富有力量，又足夠快速靈活。”與此同時，機器還必須有很高的動作靈敏度，且像人類肌肉骨骼系統一樣強健。Bachmaier指出：“想想看，人手是多么靈巧能干！它既拿得起電鉆，又拿得穩生雞蛋。”

機器要想掌握這樣的能力就需要配備定制的執行器，例如將信號轉換為機械動作或壓力等其它物理屬性的技術。此外，研究人員將需要高效且高度集成的傳動系統和機器，以便開發和整合新的機器人功能。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動系統的能效和使用壽命。

向自然與人類學習

西門子研究院的專家正在研發比之前的系統更加輕巧的柔性機電一體化功能模塊。電動輪驅動裝置就是其中一個例子，它將為移動式自主機器的自動化鋪平道路。可以想見，在未來，這類解決方案將允許人類通過手勢或語音指令來控制機器。當然，確保人類和機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動系統提供參考。在人體里，肌肉群可以通過整合大量細微而快速的動作來產生巨大的力量并完成復雜的運動。西門子研究院的研究人員正以此為模型進行研發工作。他們使用了多項技術，其中就包括壓電執行器，其效率是電力驅動系統的8倍左右，且功率密度堪與人類肌肉相媲美。通過將這樣的執行器與微型液壓系統相結合，研究人員能夠模仿肌肉屬性，將機器的諸多細微動作連貫起來。

在工業領域，機器人和自主機器正變得越來越重要。研究人員需要借助高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

壓電驅動系統的優點是，當輸出功率很低但力量要求很高時，它們尤為高效。常規電磁驅動系統更適用于輸出功率約為30瓦及更高的應用。驅動系統必須具備高性能，同時還要質量輕、外形小巧。這種系統的缺點是它們很快就會變得很熱，而這會損害驅動系統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目以查明電機繞組的油冷系統以及繞組整體對驅動系統性能的影響等問題。

與標準驅動系統相比，高效的散熱系統和功能性集成可以大幅提升功率密度。一體化機器的概念減少了所需接口的數量，這有助于打造分布式工業設施。Klöpzig表示：“在未來, 為滿足不斷增長的對人機合作交互的需求，驅動系統和機器人需要變得更智能、高效，而傳感器網絡就是至關重要的組件。從這一角度上來講，我們將為未來的工業驅動技術創造前提條件。”

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、全數字直流調速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列

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： 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可編程序控制器

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發揮統一而經濟的解決方案。整個系統的系列特點：

強大的性能，

優模塊化和開放式通訊。

結構緊湊小巧－狹小空間處任何應用的理想選擇

在所有CPU型號中的基本和功能，

大容量程序和數據存儲器

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

易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件－初學者和專家的理想選擇

集成的 R-S 485接口或者作為系統總線使用

極其快速和精確的操作順序和過程控制

通過時間中斷完整控制對時間要求嚴格的流程[2]

基本單元

S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的11種CPU供選擇使用.

擴展單元

S7-200系列PLC主要有6種擴展單元，它本身沒有CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴展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，進行監控和故障檢測。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，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現場編程及監測工具，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算機進行編程操作，將的編程軟件裝入計算機內，可直接采用梯形圖語言編程，實現在線監測，非常直觀，且功能強大，S7-200系列PLC的編程軟件為STEP7-Micro/WIN。

程序存儲卡

為了保證程序及重要參數的安全，一般小型PLC設有外接EEPROM卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內容寫入PLC，也可將PLC內的程序及重要參數傳到外接EEPROM卡盒內作為備份。程序存儲卡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

寫入器的功能是實現PLC和EPROM之間的程序傳送，是將PLC中RAM區的程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或將PLC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAM區。

文本顯示器

文本顯示器TD200/TD400C不僅是一個用于顯示系統信息的顯示設備，還可以作為控制單元對某個量的數值進行修改，或直接設置輸入/輸出量。文本信息的顯示用選擇/確認的方法，多可顯示80條信息，每條信息多4個變量的狀態。過程參數可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD200/TD400C面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功能鍵在啟動和測試系統時，可以進行參數設置和診斷