西門子數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK840D 

當(dāng)今，基于工業(yè)PC的現(xiàn)代控制系統(tǒng)正越來越多地被應(yīng)用于自動(dòng)化工程中。配以標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)，諸如Windows NT，這些控制系統(tǒng)在開放性和靈活性的軟硬件平臺(tái)方面所起的作用正日益增長(zhǎng)。在熟悉的PC世界中，用戶可謂是輕車熟路。

---- 全PC集成的SINUMERIK 840Di數(shù)控系統(tǒng)為您提供了一個(gè)基于PC的新潮的控制概念。得益于此概念的主要用是那些以某種方式使用了PC的場(chǎng)合或者使用分布式驅(qū)動(dòng)和I/O的自控方案。應(yīng)用領(lǐng)域包括木制品，玻璃，制陶，包裝，貼片機(jī)，沖壓機(jī)，彎曲機(jī)，以及各種機(jī)床和類似機(jī)床的機(jī)械。除了高度的軟、硬件開放性，SINUMERIK 840Di的顯著特點(diǎn)是，CNC控制控制功能與HMI功能一起都在PC處理器上運(yùn)行。也就是說，可以省略傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中所需的NC處理單元。這種控制系統(tǒng)包含大量的標(biāo)準(zhǔn)化部件：帶接口卡的工業(yè)PC機(jī)，PROFIBUS-DP，Windows NT操作系統(tǒng)，OPC（用于過程控制的OLE）用接口和NC控制軟件。

---- SINUMERIK 840Di可提供給您的還很多。特別有利的是其在SINUMERIK家庭中的地位。例如，SINUMERIK 840D與SINUMERIK 840Di的NC和PLC功能，操作者功能和機(jī)床數(shù)據(jù)是兼容的。相應(yīng)的NC程序和PLC程序在這兩個(gè)系統(tǒng)上都可運(yùn)行。而且由于系統(tǒng)高度開放，軟件應(yīng)用可同樣適用于兩個(gè)系統(tǒng)。SINUMERIK 840Di是SIMATIC和SIMODRIVE自動(dòng)化控制環(huán)境的一部分。

---- 利用PROFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)分步式配置。如今系統(tǒng)朝著分布式方向發(fā)展的趨勢(shì)是十分明顯的。而SINUMERIK 840Di的另一個(gè)重要特點(diǎn)就是帶有位置控制的PROFIBUS-DP。這是一種用于驅(qū)動(dòng)和I/O的統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線。它允許速個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式配置。

---- SIMATIC ProTool/Pro配置工具加上附屬的"SINUMERIK ProTool/Pro選件"為您提供了特殊便利。即，用戶可利用其來生成自己的用戶界面而不必掌握額外的軟件工程技能。

---- 全部功能集于同一模塊，實(shí)現(xiàn)通訊。MCI板是一塊PCI式的插板。該模塊包含了集成的SIMATIC S7 315-2 DP PLC-CPU及用于MPI(多接口)和PROFIBUS DP接口接和I/O。可連接SIMODRIVE611通用型驅(qū)動(dòng)裝置。SIMATIC DP ET200模塊則可作為I/O。

西門子數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK840D 

840D

SINUMERIK 840D數(shù)字NC系統(tǒng)用于各種復(fù)雜加工,它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。840D與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和SIMATIC7可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和控制精度。

  ：余鑫（工程師）                        
 
       ：:：同步
                                               
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產(chǎn)品功能

控制類型

采用32位微處理器、實(shí)現(xiàn)CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。。

機(jī)床配置

可實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切割、沖、激光加工和搬運(yùn)設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMDRIVE611數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊：多可以控制31個(gè)進(jìn)給軸和主軸．進(jìn)給和快速進(jìn)給的速度范圍為100-9999mm/min。其插補(bǔ)功能有樣條插補(bǔ)、三階多項(xiàng)式插補(bǔ)、控制值互聯(lián)和曲線表插補(bǔ)，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進(jìn)給軸和主鈾同步操作的功能。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自動(dòng))、JOG(手動(dòng))、示教（TEACH IN） 手動(dòng)輸入運(yùn)行（MDA） ，自動(dòng)方式：程序的自動(dòng)運(yùn)行，加工程序中斷后，從斷點(diǎn)恢復(fù)運(yùn)行；可進(jìn)行進(jìn)給保持及主軸停止，跳段功能，單段功能，空運(yùn)轉(zhuǎn)。

輪廓和補(bǔ)償

840D可根據(jù)用戶程序進(jìn)行輪廓的沖突檢測(cè)、*半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)入和退出策略及交點(diǎn)計(jì)算、*長(zhǎng)度補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償棚測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償、過象限誤差補(bǔ)償?shù)取?/p>

NC編程

840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標(biāo)準(zhǔn)(德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，具有高級(jí)語言編程特色的程序編輯器，可進(jìn)行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)具備1．5兆字節(jié)的用戶內(nèi)存，用于零件程序、*偏置、補(bǔ)償?shù)拇鎯?chǔ)。

PLC編程

840D的集成式PLC*以標(biāo)準(zhǔn)sIMAncs7模塊為基礎(chǔ)，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴(kuò)展到288KB，u/o模塊可擴(kuò)展副2048個(gè)輸入/輸出點(diǎn)、PLC程序能以*的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入，向數(shù)控機(jī)床發(fā)送運(yùn)動(dòng)停止/起動(dòng)等指令。

操作部分硬件

840D系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個(gè)通用接過RS232可使主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動(dòng)器接口和打印機(jī)并聯(lián)接口完成程序存儲(chǔ)、讀入及打印工作。

顯示部分

840D提供了多言種的顯示功能，用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語自轉(zhuǎn)換為一種語言，系統(tǒng)提供的話言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊、電動(dòng)機(jī)軸位置、操作狀態(tài)等信息。

2.1 西門子數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成

請(qǐng)參閱：SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)操作部件

SIEMENS用于數(shù)控系統(tǒng)的HMI軟件

西門子數(shù)控系統(tǒng)有很多種型號(hào)，首先我們來觀察一下802D所構(gòu)成的實(shí)物圖，SINUMERIK 802D是個(gè)集成的單元，它是由NC以及PLC和人機(jī)界面（HMI）組成，通過PROFIBUS總線連接驅(qū)動(dòng)裝置以及輸入輸出模板，完控制功能。

而在西門子的數(shù)控產(chǎn)品中有特點(diǎn)，有代表性的系統(tǒng)應(yīng)該是840D系統(tǒng)。因此，我們可以通過了解西門子840D系統(tǒng)，來了解西門子數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。首先通過以下的實(shí)物圖觀察840D系統(tǒng)。

2.2西門子810D系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 （請(qǐng)參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡(jiǎn)明調(diào)試手冊(cè) - 2006版本）

SINUMERIK840D是由數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統(tǒng)時(shí)，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動(dòng)和數(shù)控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時(shí)將二者劃歸一處。

1. 人機(jī)界面

人機(jī)交換界面負(fù)責(zé)NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC實(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，有自己獨(dú)立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺(tái)計(jì)算機(jī)中。

（1）MMC(Man Machine communication)

常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而開發(fā)的MMC模塊，目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對(duì)應(yīng)于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅(qū)；PCU50、PCU70對(duì)應(yīng)于MMC103,可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI。

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級(jí)HMI。一般標(biāo)準(zhǔn)供貨時(shí)，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級(jí)HMI。

（2）OP(Operation pannel)

OP單元一般包括一個(gè)10.4〞TFT顯示屏和一個(gè)NC鍵盤。根據(jù)用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如： OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031為常用。

（3）、MCP(Machine control pannel)

MCP是專門為數(shù)控機(jī)床而配置的，它也是OPI上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對(duì)810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關(guān)設(shè)定。

對(duì)于SINUMERIK840D應(yīng)用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術(shù)，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個(gè)總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為提高人機(jī)交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。

2. NCU(Numerical control unit)數(shù)控單元

SINUMERIK840D的數(shù)控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元（在810D中稱為CCU（compact control unit））：*控制單元,負(fù)責(zé)NC所有的功能,機(jī)床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個(gè)COM CPU板. 一個(gè)PLC CPU板和一個(gè)DRIVE板組成.

根據(jù)選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus接口，RS232接口，手輪及

數(shù)字驅(qū)動(dòng)

（請(qǐng)參閱：Simodrive 611 Universal 產(chǎn)品介紹）

數(shù)字伺服：運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動(dòng)和1FT6(1FK6)電機(jī)組成。

SINUMERIK840D配置的驅(qū)動(dòng)一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分：電源模塊+驅(qū)動(dòng)模塊（功率模塊）。

電源模塊：主要為NC和給驅(qū)動(dòng)裝置提供控制和動(dòng)力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時(shí)監(jiān)測(cè)電源和模塊狀態(tài)。根據(jù)容量不同，凡小于15KW均不帶饋入裝置，極為U/E電源模塊；凡大于15KW均需帶饋入裝置，記為I/RF電源模塊，通過模塊上的訂貨號(hào)或標(biāo)記可識(shí)別。

611D數(shù)字驅(qū)動(dòng):是新一代數(shù)字控制總線驅(qū)動(dòng)的交流驅(qū)動(dòng)，它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種，相應(yīng)的進(jìn)給伺服電機(jī)可采用1FT6或者1FK6系列，編碼器信號(hào)為1Vpp正弦波，可實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。主軸伺服電機(jī)為1PH7系列。

4. PLC模塊

SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊，在同一條導(dǎo)軌上從左到右依次為電源模塊（Power Supply），CPU模塊，接口模塊（Interface Module）及信號(hào)模塊（Signal Module）。PLC模塊的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

電源模塊（PS）是為PLC和NC提供電源的+24V和+5V。

接口模塊（IM）是用于級(jí)之間互連的。

信號(hào)模塊（SM）使用與機(jī)床PLC輸入/輸出的模塊，有輸入型和輸出型兩種。

元件

系統(tǒng)集成和連接以下元件：大可以連接2個(gè)電子手輪，小型手持單元，通過I/O 模塊PP 72/48 或通過 MCPA模塊控制的機(jī)床操作面板，MCPA 模塊被插入安裝在PCU 210的后背板。MCPA 模塊可以連接機(jī)床控制面板，同時(shí)具有用于模擬主軸的模擬接口。大可以連接3個(gè)I/O模塊PP 72/48。