DOC《西门子数控系统调试,编程和维修概要》

西门子数控系统调试,编程和维修概要 概述西门子公司数控系统产品结构 数控系统的基本构成 第一讲 西门子数控系统的基本构成 一.

西门子840D系统的组成 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. 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 MMC(Man Machine Communication)包括:OP(Operation panel)单元,MMC,MCP (Machine Control Panel)三部分.MMC实际上就是一台计算机,有自己独立的CPU,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.MMC 我们最常用的MMC有两种:MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2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MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103. PCU(PC UNIT)是专门为配合西门子最新的操作面板OP

10、OP10S、OP10C、OP

12、OP15等而开发的MMC模块,目前有三种PCU模块――PCU

20、PCU

50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2,不带硬盘,但可以带软驱;

PCU

50、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.OP OP单元一般包括一个10.4TFT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.MCP MCP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MPI(Multiple Point Interface)总线技术,传输速率为187.5k/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OPI(Operator PanelInterface)总线,它的传输速率为1.5M/秒. 数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU(Numenrical Controlunit)单元: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NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12轴),NCU573.2(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接口,RS232接口,手轮及测量接口,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. 2.数字驱动 ? 数字伺服:运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)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. 最多8个SM模块 最多四级 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. 二.硬件的接口 840D系统的接口 ? 840D系统的MMC,HHU,MCP都通过一根MPI电缆挂在NCU上面,MPI是西门子PLC的一个多点通讯协议,因而该协议具有开放性,而OPI是840D系统针对NC部分的部件的一个特殊的通讯协议,是MPI的一个特例,不具有开放性,它比传统的MPI通讯速度要快,MPI的通讯速度是187.5K波特率,而OPI是1.5M. ? NCU上面除了一个OPI端口外,还有一个MPI,一个Profibus接口,Profibus接口可以接所有的具有Profibus通讯能力的设备.Profibus的通讯电缆和MPI的电缆一样,都是一根双芯的屏蔽电缆. X101 操作面板接口(OPI) X102 PROFIBUS接口 X112 预留接口(NCU与NCU通讯) X111 SIMATIC接口(IM361) X122 PC MPI接口(MPI) X121 I/O接口(电缆分配盒) H1/H2 错误和状态灯 H3 7段显示 S1/S2 复位/NMI按钮 S3 NCK启动开关 S4 PLC启动开关 X130A SIMODRIVE 611D接口 X130B 数字模块I/O扩展接口(仅限于NCU573) X172 设备总线接口 X173 PCMCIA插槽(X173) ? 在MPI,OPI和Profibus的通讯电缆两端都要接终端电阻,阻值是220欧,所有如果要检测电缆的好坏情况,可以在NCU端打开插座的封盖,量A,B两线间的电阻,正常情况下应该为110欧. 二.611系列驱动的组成与接口 1.611系列的驱动分成模拟611A,数字611D和通用型611U.都是模块化结构,主要有以下几个模块组成: ?电源模块 电源模块是提供驱动和数控系统的电源,包括维持系统正常工作的弱电和供给功率模块用的600V直流电压.根据直流电压控制方式,它又分为开环控制的UE模块和闭环控制的I/R模块,UE模块没有电源的回馈系统,其直流电压正常时为570V左右,而当制动能量大时,电压可高达640多伏.I/R模块的电压一直维持在600V左右 ?控制模块 控制模块实现对伺服轴的速度环和电流环的闭环控制 ?功率模块 对伺服电机提供频率和电压可变的交流电源 ?监控模块 主要是对电源模块弱电供电能力的补充. ?滤波模块 对电源进行滤波作用. ?电抗 对电压起到平稳作用. 2.611电源模块的接口信号 611模块的接口信号有以下几组: ?(1)电源接口 U1 V1 W1 主控制回路三相电输入端口 X181 工作电源的输入端口,使用时常常与主电源短接,有的系统为了让机床在断电后驱动还能正常工作一段时间,把600V的电压端子与P500 M500端子短接,这样由于600V电压不能马上放电完毕,还能维持驱动控制板的正常工作一段时间.P600M600是600V直流电压输出端子. ?(2)控制接口