西门子数控系统详解

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1、西门子数控系统详解西门子数控系统详解一、西门子数控产品种类一、西门子数控产品种类西门子数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品,西门子数控系统 SINUMERIK发展了很多代;目前在广泛使用的主要有802、810、840 等几种类型;用一个简要的图表对西门子各系统的定位作描述如下：西门子各系统的性价比较西门子各系统的性价比较1.SINUMERIK 802D具有免维护性能的 SINUMERIK802D,其核心部件-PCU 面板控制单元将 CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体;可靠性高、易于安装;SINUMERIK802D 可控制 4 个进给轴和一个数字或模拟主轴;通过生产现场总线

2、PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来;模块化的驱动装置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服电机,为机床提供了全数字化的动力;通过视窗化的调试工具软件,可以便捷地设置驱动参数,并对驱动器的控制参数进行动态优化;SINUMERIK802D 集成了内置 PLC 系统,对机床进行逻辑控制;采用标准的 PLC 的编程语言Micro/WIN进行控制逻辑设计;并且随机提供标准的PLC子程序库和实例程序,简化了制造厂设计过程,缩短了设计周期;2.SINUMERIK 810D在数字化控制的领域中,SINUMERIK 810D第一次将 CNC 和驱动控制集成在一块板子上;快速的循环处理能力,

3、使其在模块加工中独显威力;SINUMERIK 810D NC软件选件的一系列突出优势可以帮助您在竞争中脱颖而出;例如提前预测功能,可以在集成控制系统上实现快速控制;另一个例子是坐标变换功能;固定点停止可以用来卡紧工件或定义简单参考点;模拟量控制控制模拟信号输出;刀具管理也是另一种功能强大的管理软件选件;样条插补功能 A,B,C 样条用来产生平滑过渡；压缩功能用来压缩NC 记录；多项式插补功能可以提高 810D/810DE 运行速度;温度补偿功能保证您的数控系统在这种高技术、高速度运行状态下保持正常温度;此外,系统还为您提供钻、铣、车等加工循环;SINUMERIK 840D840DSINUMER

4、IK 840D数字NC 系统用于各种复杂加工,它在复杂的系统平台上,通过系统设定而适于各种控制技术;840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC7可编程控制器一起,构成全数字控制系统,它适于各种复杂加工任务的控制,具有优于其它系统的动态品质和控制精度;二、西门子产品功能二、西门子产品功能SINUMERIK 840D 标准控制系统的特征是具有大量的控制功能,如钻削、车削、铣削、磨削以及特殊控制,这些功能在使用中不会有任何相互影响;全数字化的系统、革新的系统结构、更高的控制品质、更高的系统分辨率以及更短的采样时间,确保了一流的工件质量;控制类型采用 32 位微处理器、实现 CN

5、C 控制,用于完成 CNC 连续轨迹控制以及内部集成式PLC 控制;机床配置可实现钻、车、铣、磨、切害、冲、激光加工和搬运设备的控制,备有全数字化的 SIMDRIVE611数字驱动模块：最多可以控制31 个进给轴和主轴进给和快速进给的速度范围为100-9999mmmin;其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补,这些功能;为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件;此外还具备进给轴和主铀同步操作的功能;操作方式其操作方式主要有 AUTOMATIC 自动、JOG 手动、示教 TEACH IN 手动输入运行 MDA,自动方式：程序的自动运行,加工程序中断后,从断点恢复运行；可进行进给

6、保持及主轴停止,跳段功能,单段功能,空运转;轮廓和补偿840D 可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、刀具半径补偿的进入和退出策略及交点计算、刀具长度补偿、螺距误差补偿棚测量系统误差补偿、反向间隙补偿、过象限误差补偿等;安全保护功能数控系统可通过预先设黄软极限开关的方法 进行工作区域的限制及程序执行中的进给减速,同时还可以对主铀的运行进行监控;NC 编程840D 系统的 NC 编程符合 DIN 66025 标准德国工业标准,具有高级语言编程特色的程序编辑器,可进行公制、英制尺寸或混合尺寸的编程,程序编制与加工可同时进行,系统具备 15 兆字节的用户内存,用于零件程序、刀具偏置、补偿的存储;PLC

7、编程840D 的集成式 PLC 完全以标准 sIMAncs7 模块为基础,PLC 程序和数据内存可扩展到288KB,uo 模块可扩展副 2048 个输入输出点、PLC 程序能以极高的采样速率监视数据输入,向数控机床发送运动停止起动等指令;操作部分硬件840D 系统提供了标准的PC 软件、硬盘、奔腾处理器,用户可在 Windows982000 下开发自定义的界面;此外,2个通用接过RS232可使主机与外设进行通信,用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并联接口完成程序存储、读入及打印工作;显示部分840D 提供了多沿种的显示功能,用户只需按一下按钮 即可将用户界面从一种语自转换为一种语言,系统提供的

8、话言有巾文、英语、德语、西班牙语、法语、意大利语：显示屏上可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息;1.1.西门子数控系统的基本构成西门子数控系统的基本构成西门子数控系统有很多种型号,首先我们来观察一下802D 所构成的实物图,SINUMERIK802D是个集成的单元,它是由NC 以及PLC 和人机界面HMI组成,通过PROFIBUS 总线连接驱动装置以及输入输出模板,完控制功能;而在西门子的数控产品中最有特点,最有代表性的系统应该是840D 系统;因此,我们可以通过了解西门子 840D 系统,来了解西门子数控系统的结构;首先通过以下的实物图观察840D 系统;2.2.西门子西门子 810D

9、810D 系统的结构组成系统的结构组成SINUMERIK840D 是由数控及驱动单元CCU 或 NCU,MMC,PLC 模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元CCU或NCU并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将二者划归一处;西门子数控系统基本构成图人机界面人机交换界面负责 NC 数据的输入和显示,它由 MMC 和 OP 组成 MMCMan MachineCommunication 包括：OPOperation panel 单元,MMC,MCPMachine Control Panel三部分;MMC实际上就是一台计算机,有自己独立的 CPU,

10、还可以带硬盘,带软驱；OP 单元正是这台计算机的显示器,而西门子 MMC 的控制软件也在这台计算机中;1、MMCMan Machine communication最常用的 MMC 有两种：和 MMC103,其中的 CPU 为 486,不能带硬盘；而 MMC103 的 CPU为奔腾,可以带硬盘,一般的,用户为 SINUMERIK810D配,而为 SINUMERIK840D配 PC UNIT是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15 等而开发的 MMC模块,目前有三种 PCU 模块PCU20、PCU50、PCU70,PCU20 对应于,不带硬盘,但可以带软

11、驱；PCU50、PCU70 对应于 MMC103,可以带硬盘,与 MMC 不同的是：PCU50 的软件是基于 WINDOWS NT 的;PCU 的软件被称作 HMI,HMI 有分为两种：嵌入式HMI 和高级 HMI;一般标准供货时,PCU20 装载的是嵌入式 HMI,而 PCU50 和 PCU70 则装载高级 HMI.2、OPOperation pannelOP单元一般包括一个TFT显示屏和一个NC键盘;根据用户不同的要求,西门子为用户选配不同的 OP 单元,如：OP030,OP031,OP032,OP032S等,其中 OP031 最为常用;3、MCPMachine control panne

12、lMCP 是专门为数控机床而配置的,它也是 OPI 上的一个节点,根据应用场合不同,其布局也不同,目前,有车床版 MCP 和铣床版 MCP 两种;对 810D 和 840D,MCP 的 MPI 地址分别为 14 和6,用 MCP 后面的 S3 开关设定;对于 SINUMERIK840D 应用了 MPIMultiple Point Interface总线技术,传输速率为秒,OP 单元为这个总线构成的网络中的一个节点;为提高人机交互的效率,又有 OPIOperatorPanelInterface 总线,它的传输速率为秒;NCUNumerical control unit数控单元SINUMERIK8

13、40D 的数控单元被称为 NCUNumenrical Controlunit单元在 810D 中称为CCUcompact control unit：中央控制单元,负责 NC 所有的功能,机床的逻辑控制,还有和 MMC的通讯 它由一个 COM CPU 板.一个 PLC CPU 板和一个 DRIVE 板组成.根据选用硬件如 CPU 芯片等和功能配置的不同,NCU 分为,12 轴,31 轴等若干种,同样,NCU单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片,包括相应的数控软件和 PLC 控制软件,并且带有 MPI 或 Profibus 借口,RS232 借口,手

14、轮及测量接口,PCMCIA 卡插槽等,所不同的是 NCU 单元很薄,所有的驱动模块均排列在其右侧;数字驱动数字伺服：运动控制的执行部分,由 611D 伺服驱动和 1FT61FK6 电机组成;SINUMERIK840D 配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它包括两部分：电源模块+驱动模块功率模块;电源模块：主要为 NC 和给驱动装置提供控制和动力电源,产生母线电压,同时监测电源和模块状态;根据容量不同,凡小于 15KW 均不带馈入装置,极为 U/E 电源模块；凡大于 15KW 均需带馈入装置,记为 I/RF 电源模块,通过模块上的订货号或标记可识别;611D 数字驱动:是新一代数字控

15、制总线驱动的交流驱动,它分为双轴模块和单轴模块两种,相应的进给伺服电机可采用1FT6 或者 1FK6 系列,编码器信号为 1Vpp 正弦波,可实现全闭环控制;主轴伺服电机为 1PH7 系列;PLC 模块SINUMERIK810D/840D 系统的 PLC 部分使用的是西门子 SIMATIC S7-300 的软件及模块,在同一条导轨上从左到右依次为电源模块Power Supply,接口模块 Interface Module 机信号模块 Signal Module;的 CPU 与 NC 的 CPU 是集成在 CCU 或 NCU 中的;电源模块 PS 是为 PLC 和 NC 提供电源的+24V 和+5V;接口模块 IM 是用于级之间互连的;信号模块 SM 使用与机床 PLC 输入/输出的模块,有输入型和输出型两种;