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西門子代理商 西門子6ES7323-1BH01-0AA0 西門子6ES7323-1BH01-0AA0
危險(xiǎn)的工作?雇傭一位虛擬化身
數(shù)字量輸入/輸出模塊適用于連接:
數(shù)字量輸入/輸出模塊具有下列機(jī)械特性:
數(shù)字量輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換
SM 327 是一個(gè)可升級(jí)的I/O模塊。共有16個(gè)通道,其中8個(gè)通道是固定的,另8個(gè)通道可分別用作輸入或輸出。因此,該組和模塊可以靈活地滿足任何組合的需要。
商品編號(hào) | 6ES7323-1BH01-0AA0 | 6ES7323-1BL00-0AA0 | 6ES7327-1BH00-0AB0 | |
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電源電壓 |
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負(fù)載電壓 L+ |
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| 24 V | 24 V | 24 V | |
| 20.4 V | 20.4 V | 20.4 V | |
| 28.8 V | 28.8 V | 28.8 V | |
輸入電流 |
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來自負(fù)載電壓 L+(空載),最大值 | 40 mA | 80 mA | 20 mA | |
來自背板總線 DC 5 V,最大值 | 40 mA | 80 mA | 60 mA | |
功率損失 |
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功率損失,典型值 | 3.5 W | 6.5 W | 3 W | |
數(shù)字輸入 |
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數(shù)字輸入端數(shù)量 | 8 | 16 | 8; 8 個(gè)固定布線,另外 8 個(gè)可單獨(dú)參數(shù)化 | |
輸入特性符合 IEC 61131,類型 1 | 是 | 是 | 是 | |
可同時(shí)控制的輸入端數(shù)量 |
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水平安裝位置 |
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| 16 |
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| 8 | 8 | 16 | |
垂直安裝位置 |
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| 8 | 16 | 16 | |
輸入電壓 |
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| DC | DC | DC | |
| 24 V | 24 V | 24 V | |
| -30 至 +5V | -30 至 +5V | -30 至 +5V | |
| 13 至 30V | 13 至 30V | +15 至 +30V | |
輸入電流 |
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| 7 mA | 7 mA | 6 mA | |
輸入延遲(輸入電壓為額定值時(shí)) |
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對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)輸入端 |
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| 1.2 ms | 1.2 ms | 1.2 ms | |
| 4.8 ms | 4.8 ms | 4.8 ms | |
| 1.2 ms | 1.2 ms | 1.2 ms | |
| 4.8 ms | 4.8 ms | 4.8 ms | |
導(dǎo)線長度 |
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| 1 000 m | 1 000 m | 1 000 m | |
| 600 m | 600 m | 600 m | |
數(shù)字輸出 |
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數(shù)字輸出端數(shù)量 | 8 | 16 | 8; 單一部件作為 DE 也可以參數(shù)化 | |
短路保護(hù) | 是 | 是 | 是 | |
| 1 A | 1 A | 1 A | |
感應(yīng)式關(guān)閉電壓的限制 | L+ (-53 V) | L+ (-48 V) | L+ (-54 V) | |
控制數(shù)字輸入 | 是 | 是 | 是 |
來自西門子Tecnomatix業(yè)務(wù)組合的虛擬化身Jack和Jill,正在幫助美國能源行業(yè)最大限度地降低其員工在核電站的輻射曝露量。在汽車和航空等領(lǐng)域,這樣的虛擬試驗(yàn)員也有用武之地。
在一座核電站,Jack打開了一扇門。房間內(nèi)是一臺(tái)發(fā)生故障的水泵機(jī)組,這臺(tái)水泵機(jī)組的作用是讓冷水源源不斷地流過核電站的反應(yīng)堆芯。Jack把他的工具箱放到地板上的水泵機(jī)組前,拿出一把管道扳手,開始進(jìn)行維修。他將扳手轉(zhuǎn)了幾圈,取下管帽,這時(shí),輻射測(cè)定裝置上的讀數(shù)開始飆升,上升速度之快,令人驚懼。然而,Jack似乎一點(diǎn)也不擔(dān)心。幾分鐘后,他在這臺(tái)水泵機(jī)組的另一側(cè)蹲下,執(zhí)行了相同的任務(wù)。這一次,輻射測(cè)定裝置上的讀數(shù)停在了令人放心的安全水平。
在執(zhí)行這些工作時(shí),Jack顯得從容不迫,他之所以這樣是有充分理由的,因?yàn)樗⑽凑嬲幱谖kU(xiǎn)之中。Jack不是真正的人,而是一個(gè)虛擬化身,一個(gè)人類的仿真品。Jack“工作”在一座虛擬核電站內(nèi),在這里,他對(duì)隨后將由真正的工人來執(zhí)行的維護(hù)和維修操作進(jìn)行測(cè)試。
這種對(duì)在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)所執(zhí)行的工作的三維模擬,旨在盡可能地降低人類面臨的風(fēng)險(xiǎn)。這些模擬有助于能源企業(yè)遵守“可合理達(dá)到的盡量低(ALARA)”安全原則,這一原則不僅已在美國得到*,不久前也獲得了歐洲能源界的認(rèn)可。Ulrich Raschke博士是西門子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)設(shè)在密歇根州的人類模擬技術(shù)部的主任,他表示,“那些曾幫助我們開發(fā)這個(gè)模擬解決方案的美國能源企業(yè),現(xiàn)在正在這些新應(yīng)用中測(cè)試這種虛擬化身。”
模型人。Jack和他的同事Jill,是符合生物統(tǒng)計(jì)學(xué)特征的模型。早在1997年,汽車行業(yè)、軍事領(lǐng)域以及航空航天行業(yè)的工程師和設(shè)計(jì)師們,就已開始使用這種模型來幫助創(chuàng)建符合人機(jī)工程學(xué)的、優(yōu)化的工作環(huán)境。它們也有助于規(guī)劃工作流程,以及測(cè)試新產(chǎn)品的用戶友好程度。西門子打造的這些模擬解決方案,是西門子公司面向工業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃的Tecnomatix業(yè)務(wù)組合的一部分。而Tecnomatix又是西門子產(chǎn)品生命周期管理(PLM)軟件系統(tǒng)的組成部分之一。
Jack和Jill不僅僅是呆笨的人像。它們有68個(gè)關(guān)節(jié),可以執(zhí)行135種動(dòng)作,幾乎*地呈現(xiàn)了人類身體的運(yùn)動(dòng)能力。二者均采用了目標(biāo)區(qū)域人群的一般體形,正因?yàn)槿绱耍袊姹颈缺泵腊姹镜膫€(gè)子矮一些。然而,也可以改變它們的體形,以保證不論高矮胖瘦,任何人都能夠在模擬所呈現(xiàn)的環(huán)境中高效地工作。
利用科研數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析,可以回答諸如在抬高重物時(shí),人體承受了多大壓力等問題。根據(jù)分析結(jié)果,則可以預(yù)測(cè)受傷害的風(fēng)險(xiǎn)以及產(chǎn)生疲勞的可能性。Tecnomatix團(tuán)隊(duì)與密歇根大學(xué)Humosim實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)的一款運(yùn)動(dòng)程序,可“推動(dòng)”Jack和Jill在虛擬工廠中走來走去。現(xiàn)在,借助一個(gè)能計(jì)算輻射劑量的算法,可以相對(duì)輕松地使用這個(gè)程序來模擬在核電站內(nèi)的工作。這個(gè)算法是美國電力企業(yè)出資成立的美國電力研究院(EPRI)提供給西門子的。
虛擬測(cè)試的益處顯而易見。借助虛擬化身,企業(yè)可以在產(chǎn)品開發(fā)、裝配、維護(hù)規(guī)劃等過程的早期階段,考慮人的因素。不再需要制作成本不菲且未經(jīng)測(cè)試的原型,也無需在日后進(jìn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)錢的調(diào)整。虛擬化身可令工程師防止設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,避免大幅度的改進(jìn)。這不僅節(jié)省了金錢,也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性,同時(shí)縮短了產(chǎn)品的上市周期。
人機(jī)工程學(xué)測(cè)試。自1998年以來,福特公司一直在使用Jack和Jill來測(cè)試裝配線工作區(qū)及車輛模型。在這里,這兩個(gè)虛擬化身實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)算法,可以根據(jù)多年觀察得到的數(shù)據(jù),計(jì)算出姿勢(shì)、動(dòng)作和身體承受的壓力。
然后,進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)分析,計(jì)算出受傷害的風(fēng)險(xiǎn)。開發(fā)工程師也想知道,汽車的操控性能如何、儀表盤是否易于操作,以及駕駛員座椅能提供什么樣的前方道路視野等。為了弄清楚這些情況,他們戴上沉浸式頭盔,進(jìn)入虛擬化身的三維世界,就像玩電腦游戲那樣。
事實(shí)證明,在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中,Tecnomatix業(yè)務(wù)組合中的Jack和Jill軟件也很有用。幾年前,在這款軟件的幫助下,福特公司的人機(jī)工程學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn),為某些車型安裝車門擋風(fēng)雨條很困難。工人很容易感到疲勞,傷害風(fēng)險(xiǎn)性也更高,并且擋風(fēng)雨條的安裝還常常出錯(cuò)。
借助虛擬化身,企業(yè)可以將人的因素納入產(chǎn)品開發(fā)、裝配和維護(hù)過程的規(guī)劃中。
發(fā)現(xiàn)問題之后,福特公司的工程師改進(jìn)了新車型擋風(fēng)雨條的安裝過程。這不僅使裝配變得更加容易,而且大大提高了安裝質(zhì)量。Raschke說:“仿真軟件有助于汽車行業(yè)大幅減少生產(chǎn)中的問題?,F(xiàn)在,在福特公司和其他企業(yè),虛擬分析已經(jīng)成為設(shè)計(jì)過程中*的步驟。”
模擬核電站,標(biāo)志著Tecnomatix跨入了一個(gè)新時(shí)代。然而,說到底,它們只是汽車行業(yè)和航空航天行業(yè)仿真應(yīng)用的擴(kuò)展。自2010年9月起,西門子和美國電力研究院一直在合作研究核電站的仿真應(yīng)用。美國電力研究院的研究人員開發(fā)了一個(gè)算法,能夠根據(jù)所涉及的材料、輻射場(chǎng)和存在的任何防護(hù)屏障等因素,計(jì)算出輻射強(qiáng)度。這意味著能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè),房間內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)的輻射劑量。
西門子工程師在Jack和Jill程序中安裝了這個(gè)算法。這個(gè)算法允許利用仿真輻射劑量測(cè)定裝置,測(cè)出輻射強(qiáng)度。在三維仿真中,采用了色碼來顯示測(cè)定結(jié)果。其中,紅色表示可能引起危險(xiǎn)的高輻射劑量,而綠色則表示無害劑量(參見下右圖)。
虛擬化身Jack和Jill栩栩如生地再現(xiàn)了人類。它們被用于在諸如核電站等設(shè)施中,以幫助人類制定工作計(jì)劃(上左圖所示)。
西門子還加裝了微軟Kinect動(dòng)作感應(yīng)攝像頭,它是許多游戲機(jī)中常見的裝置。Kinect記錄了真人的動(dòng)作,并將之發(fā)送給Jack和Jill。這樣一來,就可以在實(shí)際執(zhí)行任務(wù)之前,嚴(yán)格演練將在核電站內(nèi)執(zhí)行的工作,以便最大限度地減少輻射曝露。Raschke說:“如果所有輻射源都是已知的,并且所有物理結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定的,那么,或許甚至可以模擬福島核電站的清理工作。”
然而,這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)不止存在于核電站或放射性廢棄物的貯存設(shè)施中。事實(shí)上,最早的工作場(chǎng)所人類仿真出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代和70年代,那時(shí)候,進(jìn)行這樣的模擬是為了研究人類在太空中工作的情況。近幾年,美國航空航天局已經(jīng)使用了Jack和Jill來模擬“獵戶座”太空艙的裝配。Raschke表示,“目前,我們收到了許多來自政府和私營航空航天機(jī)構(gòu)的詢問,它們都想模擬人類在太空中的活動(dòng)。”