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1、第五章 典型的计算机数控系统 西门子840D介绍 1 第一节 概述 一 CNC系统的组成 数控在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进 行控制的一种方法.计算机数控（Computerized Numerical Control,CNC)系统是以微处理器为核心，采用存储程序的计算机 来实现部分或全部数控功能的数控系统。其基本组成如下图： 2 第一节 概述 一 CNC系统的组成 可编程逻辑控制器LPC处于CNC装置和机床之间，主要是对CNC装置和机床 的输入、输出信号进行处理，用PLC程序代替以往的继电器线路，实现M、S、T 功能的控制和译码，即按照预先规定的控制逻辑对主轴的起停、转向、转
2、速， 刀具的更换、工件的夹紧、松开，液压、气动、冷却、润滑系统的运行等进行 控制。 主轴驱动装置控制主轴的旋转运动，而进给驱动装置控制机床各坐标轴的切 削进给运动。 二 CNC系统的优点 1 灵活性 由于采用了计算机技术，硬件、软件设计采用模块化结构，只 需改变相应的硬件模块，改变相应的控制软件，就可以改变CNC系统的功能， 从而满足用户不同的要求。 2 可靠性 随着大规模集成电路、超大规模集成电路芯片的发展，硬件使 用的元件数量少、质量高，可靠性获得了极大的提高。 3 第一节 概述 一 CNC系统的组成 可编程逻辑控制器LPC处于CNC装置和机床之间，主要是对CNC装置和机床 的输入、输出信
3、号进行处理，用PLC程序代替以往的继电器线路，实现M、S、T 功能的控制和译码，即按照预先规定的控制逻辑对主轴的起停、转向、转速， 刀具的更换、工件的夹紧、松开，液压、气动、冷却、润滑系统的运行等进行 控制。 主轴驱动装置控制主轴的旋转运动，而进给驱动装置控制机床各坐标轴的切 削进给运动。 二 CNC系统的优点 3 通用性 硬件采用模块化后，能很方便地进行扩展以满足不同系统的要 求。 4 丰富的数控功能 利用计算机强大的计算功能可以实现复杂的数控功能 ，且能提供大量的辅助功能，简化程序的编制。 5 使用维护方便 各种诊断程序能显示故障信息，使操作和维护人员能够 及时了解故障的原因，减少维修停机
4、时间。 4 第二节 西门子840D简介 它是90年代中期新设计的全数字化数控系统，具有高度模块 化及规范化的结构，它将CNC和驱动控制集成在一块板上，将闭环 控制的全部硬件的软件集成，便于操作、编程的监控。 840D系统的主要性能特点 1 控制类型 采用32位微处理器，实现CNC控制，可用于系列机床，能完成 CNC连续轨迹控制以及内部集成式的PLC控制。 2 机床配置 对系列化机床具有全数字化的数字红色动模块和进给、主轴 同步操作功能。 3 操作方式 具有自动、手动、交互式及手动过程数据输入等功能。 4 轮廓和补偿 对轮廓和冲突检测、刀具半径和长度补偿等。 5 安全保护功能 如超程保护和主轴运
5、行的监控。 6 NC编程 具有高级语言编程和用户程序存储器。 7 PLC编程 可向数控机床发送运动/停止/起动的命令。 8 操作部分硬件、显示部分以及数据通信等。 5 第三节 西门子840D系统的组成 1 NC模块 轨迹控制、数据传输、输入/输出管理及人机信息交换管理，它是 840D的核心模块。 2 电源模块 提供各个模块的电源。 3 驱动模块 控制驱动各伺服电机的运行及反馈信号的处理。 4 PLC模块 NC与机床外设的信息交换。 5 MMC模块 即”人机通信界面“模块。包括显示器、NC操作界面、机床操作界面 及磁盘驱动器等接口。 一 NC模块 （1） NC模块 6 7 一NC模块 1 X10
6、1 操作面板接口端，通过电缆与MMC（ 人机通信接口板）及机床操作面板联接。 2X102 RS-485通信接口端。 3X111 PLCS7-300输入/输出接口端，该端 口提供了与PLC联接的通道。 4X112 RS232通信接口端，实现与外部的 通信。 5X121 多路输入/输出接口端，通过该端口数 控系统可与多种外设联接，如与控制进给运 动的手轮、CNC输入/输出的联动。 6X122 PLC编程器PG接口端，通过该接口 与西门子PLC编程器PG联接，以此传输PG 中的PLC程序到NC模块。 7X130A、X130B 电动机驱动器的输入输出 扩展端口。 8X172 数控系统数据控制总线端口。
7、 9 X173 数控系统控制程序存储卡插槽。 8 二电源模块 三1 X111 “准备好”信号。 3X121 使能信号，由PLC输出至电源 模块、数控模块，表示外部电路信号 正常。 4X141 电源模块电源工作正常输出信 号端口。 5X161 电源模块设定操作和标准操作 选择端口。 6X172 启动禁止信号端。 7X181 供外部使用的供电电源端口， 包括直流电源600V，三相交流电源 380V。 9 三 伺服电动机驱动模块 如图所示为单轴驱动模块 611D 1X411、X412 电动机 内置光电编码器反馈至 该端口进行位置的速度 反馈的处理。 2X421、X422 机床拖板 直接位置反馈端口。 3X431 脉冲使能端口， 一般由PLC给出。 4X432 高输入输出接口 端。 5X34、X35 电压检测孔 ，一般供模块维修检测 使用，用户不得使用。 10 三 伺服电动机驱动模块 840D典型接线图 11 作业 P76 1、2、3、4、5 12
