西門(mén)子SM332數(shù)字量輸出模塊西門(mén)子SM332數(shù)字量輸出模塊

當(dāng)人類(lèi)和機(jī)器人一起工作……

仿真、3D打印、輕型機(jī)器人，這些都是推動(dòng)第四次工業(yè)革命（或工業(yè)4.0）的創(chuàng)新技術(shù)。在西門(mén)子位于德國(guó)埃爾蘭根的電子設(shè)備制造廠，這些都已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。工廠取得成功的關(guān)鍵正是人類(lèi)與機(jī)器攜手合作。

Schorsch在組裝小型變流器，而Hannes在組裝大型變流器。他將一個(gè)風(fēng)扇和一臺(tái)散熱器安裝到變流器內(nèi)部，并利用四顆螺釘進(jìn)行固定。他每天要進(jìn)行數(shù)百次這樣的操作。當(dāng)Hannes停下來(lái)休息時(shí)，Schorsch會(huì)繼續(xù)不受影響地工作。而當(dāng)Hannes回家時(shí)，Schorsch卻還會(huì)繼續(xù)工作。其實(shí)，Hannes是工廠里的一名臨時(shí)工人，而Schorsch則是一臺(tái)輕型機(jī)器人。

在西門(mén)子位于德國(guó)埃爾蘭根的電子設(shè)備制造廠（GWE），人與機(jī)器攜手合作。工廠經(jīng)理Manfred Kirchberger表示，這個(gè)工廠的工作效率很特殊。“我們生產(chǎn)用于制造設(shè)備的工業(yè)驅(qū)動(dòng)和控制器。在我們客戶的工廠里，產(chǎn)品數(shù)量通常數(shù)以百萬(wàn)計(jì)。”然而，GWE的年產(chǎn)量介于5,000到25萬(wàn)件之間。這樣的生產(chǎn)規(guī)模不宜投入一條全自動(dòng)生產(chǎn)線，但是*依靠手工又太過(guò)昂貴。

西門(mén)子埃爾蘭根電子設(shè)備制造廠的員工可以自由嘗試新點(diǎn)子并將它們發(fā)展為成功的項(xiàng)目。

因此，埃爾蘭根的生產(chǎn)規(guī)劃人員一直在尋找每條產(chǎn)品線的生產(chǎn)流程。工人應(yīng)該做什么？機(jī)器應(yīng)該做什么？他們之間的交互應(yīng)該如何進(jìn)行優(yōu)化？“對(duì)于我們這樣的生產(chǎn)規(guī)模而言，目前沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)化系統(tǒng)。”Kirchberger指出，“因此，我們必須系統(tǒng)化地積累經(jīng)驗(yàn)，并與西門(mén)子在各地的其它工廠進(jìn)行分享。”

為什么必須要靈活生產(chǎn)
除了對(duì)產(chǎn)品線的優(yōu)化外，客戶的要求也變化得比從前更快了。這使得打造靈活生產(chǎn)線變得日趨重要。“放眼如今的生產(chǎn)大廳，沒(méi)什么和幾年前是一樣的。” Kirchberger指出。GWE是變化的藝術(shù)在生產(chǎn)上進(jìn)行體現(xiàn)的典型例子。只有員工愿意擁抱變化，并輔以像產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)劃仿真、3D打印機(jī)及端對(duì)端智能數(shù)據(jù)評(píng)估這樣的技術(shù)，工廠才能持續(xù)、快速地適應(yīng)變化。在GWE和其它工廠（如位于德國(guó)安貝格的西門(mén)子“數(shù)字化工廠”），西門(mén)子正在樹(shù)立制造的全新*。

Stefan Krug在工廠內(nèi)負(fù)責(zé)數(shù)字規(guī)劃方法。在埃爾蘭根工廠，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員、生產(chǎn)專(zhuān)家和制造“老手”共同沉浸在虛擬世界中。

輕型機(jī)器人讓員工從重物搬運(yùn)中解放出來(lái)。

西門(mén)子埃爾蘭根工廠是變化的藝術(shù)在制造業(yè)中體現(xiàn)的典型例子。只有員工愿意擁抱變化并輔以技術(shù)，工廠才有可能持續(xù)、快速地適應(yīng)變化。

在緊鄰埃爾蘭根工廠的一棟普通建筑內(nèi)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員、生產(chǎn)專(zhuān)家和制造“老手”共同沉浸在虛擬世界中。GWE數(shù)字規(guī)劃方法負(fù)責(zé)人Stefan Krug解釋道：“在我們制造新產(chǎn)品之前，我們首先要利用西門(mén)子PLM軟件創(chuàng)建和優(yōu)化新產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎。”

Michael Brucksch在實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作的GWE里擔(dān)任技術(shù)業(yè)務(wù)主管。

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員和生產(chǎn)專(zhuān)家可以通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)模型查看產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎，即在實(shí)際制造之前逼真呈現(xiàn)的產(chǎn)品或工藝。在這個(gè)數(shù)字化空間里，操作對(duì)象可以旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)，并在仿真制造環(huán)境中測(cè)試相關(guān)組裝流程。這個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在初的階段就確定問(wèn)題并進(jìn)行改進(jìn)。

西門(mén)子數(shù)字化工廠集團(tuán)*執(zhí)行官胡桉桐指出：“未來(lái)，增值流程的所有階段，從創(chuàng)意階段到產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)計(jì)、調(diào)試、使用和推出新服務(wù)，都將首先在數(shù)字空間內(nèi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和測(cè)試。”如此，產(chǎn)品將能更快上市，并且更有針對(duì)性。但是不管數(shù)字化模型有多好，終還是需要人、機(jī)器或兩者的結(jié)合來(lái)將所有片段性的流程整合起來(lái)。

“在我們生產(chǎn)新產(chǎn)品之前，我們首先要利用西門(mén)子PLM軟件創(chuàng)建并優(yōu)化產(chǎn)品的數(shù)字化雙胞胎。”

與人攜手工作的機(jī)器人
在電子設(shè)備制造廠里，技術(shù)業(yè)務(wù)主管Michael Brucksch正在工廠的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室里指揮一個(gè)名叫R2-D2的輕型機(jī)器人手臂，并教導(dǎo)它完成一項(xiàng)新的任務(wù)。輕型機(jī)器人的一大優(yōu)勢(shì)是，就連熟練的生產(chǎn)工人也可以對(duì)它進(jìn)行編程。此外，機(jī)器人不是必須在一個(gè)無(wú)人的獨(dú)立區(qū)域里工作。得益于它的設(shè)計(jì)和平穩(wěn)的移動(dòng)，它們不會(huì)給人帶來(lái)危險(xiǎn)。

在Brucksch的旁邊，Sebastian Wiemann正在制造機(jī)器人抓取手。“過(guò)去，我們要使用加工過(guò)的組件來(lái)進(jìn)行機(jī)器人相關(guān)制造。”Wiemann說(shuō)，“現(xiàn)在我們用打印的方式來(lái)做。這比傳統(tǒng)方法更快和更便宜。上周，我們已經(jīng)將制造一個(gè)部件的成本從約500歐元降低到大約80歐元。”工廠經(jīng)理Kirchberger也從不用指導(dǎo)自己的員工進(jìn)行這樣的優(yōu)化。“我們這里的人都喜歡嘗試新鮮事物。我們會(huì)給他們提供發(fā)揮創(chuàng)意并將這些點(diǎn)子轉(zhuǎn)化為成功的空間。”他這樣表示。

許多在埃爾蘭根試用成功的工廠自動(dòng)化相關(guān)流程現(xiàn)在已經(jīng)被西門(mén)子的工廠及西門(mén)子客戶工廠投入到日常運(yùn)營(yíng)中。這些技術(shù)開(kāi)發(fā)很多都是第四次工業(yè)革命的典型例子。但是，盡管人們翹首企盼這些自動(dòng)化進(jìn)程的普及，專(zhuān)家估計(jì)在不遠(yuǎn)的未來(lái)，人仍將在生產(chǎn)中扮演主要的角色。Michael Brucksch說(shuō)：“我們不是什么都要做自動(dòng)化，而是在常識(shí)范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化。”他的同事，也是工廠機(jī)器人技術(shù)負(fù)責(zé)人Florian Riedrich補(bǔ)充道：“我們要的不是*沒(méi)人的工廠。我們想要的是人和機(jī)器攜手合作。”

選擇模式：STOP——停機(jī)模式，不執(zhí)行程序；TERM——運(yùn)行程序，可以通過(guò)編程器進(jìn)行讀/寫(xiě)訪問(wèn)；RUN——運(yùn)行程序，通過(guò)編程器僅能進(jìn)行讀操作。 
狀態(tài)指示燈（LED）：SF——系統(tǒng)錯(cuò)誤（和）CPU內(nèi)部錯(cuò)誤；RUN——運(yùn)行模式，綠燈;STOP——停機(jī)模式，黃燈；DP——分布式I/O（僅對(duì)CPU-215）。 
存儲(chǔ)器卡——用來(lái)在沒(méi)電的情況下不需要電池就可以保存用戶程序。 PPI口用來(lái)連接變成設(shè)備、文本顯示器或其他CPU。 S7-300 
相比較S7-200，S7-300針對(duì)的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多大32個(gè)模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，他的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有MPI（多點(diǎn)接口）、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡(jiǎn)單和多選性，并可以借助于HWConfig工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。 
S7-300的模塊稍微多一點(diǎn)，除了信號(hào)模塊（**）和200的EM模塊同類(lèi)型之外，它還有接口模塊（IM）——用來(lái)進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒(méi)有設(shè)置參數(shù)的信號(hào)模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的模塊接口保留一個(gè)插槽；功能模塊（FM）——執(zhí)行特殊功能，如計(jì)數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)對(duì)CPU功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充；通信處理器（CP）——提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)。 CPU設(shè)計(jì) 
模式選擇器有：MRES=模塊復(fù)位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=程序執(zhí)行，編程器只讀操作；RUN-P=程序執(zhí)行，編程器可讀可寫(xiě)操作。 
狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障；DC5V=內(nèi)部5V DC電壓指示；FRCE=表示至少有一個(gè)輸入或輸出比強(qiáng)制；RUN=當(dāng)CPU啟動(dòng)時(shí)閃爍，在運(yùn)行模式下常亮；STOP=在停止模式下常亮，有存儲(chǔ)器復(fù)位請(qǐng)求時(shí)慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時(shí)快速閃爍。 
MPI接口用來(lái)連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備，DP接口用來(lái)直接連接到分布式I/O。 S7-400 
同300的區(qū)別主要是規(guī)模和性能上更強(qiáng)大，啟動(dòng)類(lèi)型有冷啟動(dòng)（CRST）和熱啟動(dòng)（WRST）之分，其他基本一樣。他還有一個(gè)外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池是可以向RAM提供后備電源。 
變成設(shè)備 
變成設(shè)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(lái)完成。而實(shí)現(xiàn)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(gè)PC適配器，把MPI口轉(zhuǎn)換成RS-232口后接到PC上。3、PLC加CP343卡，使它具有以太網(wǎng)口。 一個(gè)工程的建立

更多優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品推介：

S7-300通訊模板
6ES7 340-1AH02-0AE0 CP340 通訊處理器（RS232）
6ES7 340-1BH02-0AE0 CP340 通訊處理器（20mA/TTY）
6ES7 340-1CH02-0AE0 CP340 通訊處理器（RS485/RS422）
6ES7 341-1AH01-0AE0 CP341 通訊處理器（RS232）
6ES7 341-1BH01-0AE0 CP341 通訊處理器（20mA/TTY）
6ES7 341-1CH02-0AE0 CP341 通訊處理器（RS485/RS422）
6ES7 870-1AA01-0YA0 可裝載驅(qū)動(dòng) MODBUS RTU 主站
6ES7 870-1AB01-0YA0 可裝載驅(qū)動(dòng) MODBUS RTU 從站
6ES7 902-1AB00-0AA0 RS232電纜  5m
6ES7 902-1AC00-0AA0 RS232電纜  10m
6ES7 902-1AD00-0AA0 RS232電纜  15m
6ES7 902-2AB00-0AA0 20mA/TTY電纜  5m
6ES7 902-2AC00-0AA0 20mA/TTY電纜  10m
6ES7 902-2AG00-0AA0 20mA/TTY電纜  50m
6ES7 902-3AB00-0AA0 RS485/RS422電纜  5m
6ES7 902-3AC00-0AA0 RS485/RS422電纜  10m
6ES7 902-3AG00-0AA0 RS485/RS422電纜  50m
6GK7 342-5DA02-0XE0 CP342-5通訊模塊
6GK7 342-5DF00-0XE0 CP342-5  光纖通訊模塊
6GK7 343-5FA01-0XE0 CP343-5通訊模塊
6GK7 343-1EX30-0XE0 CP343-1 以太網(wǎng)通訊模塊
6GK7 343-1EX21-0XE0 CP343-1 以太網(wǎng)通訊模塊
6GK7 343-1CX10-0XE0 CP343-1 以太網(wǎng)通訊模塊
6GK7 343-1GX30-0XE0 CP343-1 IT以太網(wǎng)通訊模塊(支持PROFINET)