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1、西门子840D及611驱动（三）,培训大纲： 轧辊数控系统 西门子部分,7/31/2020,西门子840D及611驱动（三）,了解掌握840D和611伺服的基本组成，及其接口和状态指示等的含义。学会数据备份、恢复、总清的方法。了解PLC基本编程。,一、西门子840D数控系统及其组成,1、数控系统的基本构成,7/31/2020,SINUMERIK840D是由数控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。,7/31/2020,2、 西门子840D数控系统组成,2.1
2、人机界面,人机交换界面负责NC数据的输入和显示，它由： OP(Operation panel)操作单元 MMC（Man Machine Communication）或PCU 人机通讯 MCP(Machine Control Panel) 机床控制面板 手持单元（HT6)等组成。,7/31/2020,MMCPCU实际上就是一台计算机，有自己独立的CPU,还可以带硬盘。 PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱； 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
3、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,HMI 软件界面,2.1.1 人机通讯（MMC、PCU） MMC(Man Machine communication)最常用的MMC有两种：MMC100.2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OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而
4、开发的MMC模块，目前有三种PCU模块PCU20、PCU50、PCU70。 2.1.2 OP OP单元一般包括一个显示屏和一个NC键盘，PCU单元和NCU单元外观及链接如下图：,7/31/2020,2.1.3 MCP(Machine control pannel) 机床控制面板 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。,7/31/2020,7/31/2020,2.2 NCU及驱动单元,NCU单元由NCU盒及NCU控制单元两
5、部分组成，NCU盒包含电池风扇单元，直流母线以及NCU控制单元的金属支架。 在NCU中风扇单元的后备电池用于保持许多必须由电池作后备的SRAM数据和时钟。电池的正常电压为3.03.1V。容量950mAH 装在NCU上面的装有电池/风扇的小盒可以在系统断电后更换，内部数据可以被电容保存15min。,2.2.1 NCU控制单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Control unit）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.,7/31/2020,相对应
6、的实物图,NCU的接口介绍 X101: OPI总线接口。其传输波特率为1.5MB。可连接MMC，MCP，HHU（手持终端）等。 X102: PROFBUS总线或其他接口通讯，波特率为1.5MB，可接ET200/M153等PLC通讯模块 X111: P总线或K总线，通过IM361通讯模块连接外部I/O模块。 X112: 保留接口。 X121： I/O设置口。可扩展连接手轮，防形测头，4个快速I/O口。 X122： MPI总线接口。其传输波特率为187.5KB。可连接PG等。 X130A： 驱动总线接口。 X130B：数字模块接口，可连接数字测量模块。 X172： 设备总线接口 X173： PCM
7、CIA卡插槽 NCU上的S开关 S1复位开关 触发硬件复位， NCU（NCK、PLC）单元和驱动复位后完整重启。,7/31/2020,NCK启动开关（S3) 0：正常模式。系统使用设定的数据启动 1：用标准机床数据引导。 2：软件升级。 37 保留,PLC启动开关（S4) 0：PLC运行。允许编辑PLC程序。 1：PLC运行。 2：PLC停止。 3：MRES，模块复位。,NCU状态指示灯 NCU装置上的7段数码管显示，在数控系统上电后，系统正常时显示“6” 左侧的LED灯为NCK的状态信息。右侧为内置PLC的状态信息。当NCK正常时，“+5V”和PLC的绿色“PR”运行灯亮。 NCK的LED灯
8、： +5V： 绿色 供电电源正常时灯亮 NF： 红色 斜坡监控 CF： 红色 COM口通讯监控 CB： 黄色 NCK通过OPI进行通讯 CP： 黄色 NCK通过PLCMPI进行通讯 PLC的LED灯： PR： 绿色 PLC运行状态 PS： 红色 PLC停止 PF： 红色 PLC故障 PFO： 黄色 PLC强制状态,7/31/2020,3 611伺服驱动简介,Siemens SimoDrive 611伺服驱动器根据控制信号的不同，包括模拟伺服611 A、数字伺服611D和通用型伺服611U。 611系列都属于模块化结构，由电源模块、控制模块和功率模块等模块组成。,7/31/2020,电 源 模
9、块,功 率 模 块,控 制 模 块,3.1 611伺服驱动的三个模块,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600VDC直流电压 伺服控制模块主要实现对伺服轴的速度环和电流环的闭环控制的控制。其受控于CNC等控制器的控制信号，并接受来自于编码器或光栅尺的反馈信号，进行闭环的调节。 伺服功率模块主要为伺服电动机提供频率和电压可变的交流电源。,7/31/2020,3.2 电源模块,西门子SINUMERIK840D系统在机床结构中的运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6/1FK7/1PH7电机组成。配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它
10、包括两部分：电源模块+驱动模块。,7/31/2020,380VAC电源接入电源馈入模块,3.2 电源模块,1）电源模块的接口功能 电源模块上有各种接口端子、DIP开关以及状态指示等，正确理解和应用这些端子、开关和指示灯，是保证电源模块正常可靠运行的关键，也是排除电源模块故障的关键。,7/31/2020,7/31/2020,电源模块与驱动模块的连接,7/31/2020,注意：必须在直流母线放电后才能接触母线。母线必须连接牢固,3.2 611伺服驱动简介,Siemens SimoDrive 611伺服驱动器根据控制信号的不同，包括模拟伺服611 A、数字伺服611D和通用型伺服611U。 611系
11、列都属于模块化结构，由电源模块、控制模块和功率模块等模块组成。,7/31/2020,电 源 模 块,功 率 模 块,控 制 模 块,3.2 数字611D驱动模块,611D数字驱动模块有单轴模块和双轴模块。驱动模块分为功率单元和数字控制单元，通过设备总线与驱动总线连接到系统。由于611D数字控制单元结合840D系统才能发挥作用，所以611D的控制参数要通过840D数控系统设定。 驱动模块结构示意图如下：,7/31/2020,611D 控制单元,611D控制模块的接口,7/31/2020,3.3 611U驱动器结构和工作原理,611U伺服驱动器主要用在倍福控制系统中,控制模块用于单或双轴功率模块
12、伺服坐标轴、伺服主轴或普通感应电机主轴 主轴和进给轴可以在同一个控制模块上 附加的 TTL 编码器用于主轴 可为外部主轴驱动器提供 +/-10V 接口 利用现场总线进行运动控制 驱动器的调试借助于 SimoComU 非常容易,3.3.1 611U伺服模块的接口,3.3.2 611U与611D区别,7/31/2020,611D 控 制 模 块,611U 控 制 模 块,报警及参数操作显示单元,3.3.3 611U的报警,3.3.4 611U伺服调试工具 SimoCom U,611U驱动器的基本参数配置,4、PLC 模块,SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMAT
13、IC 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）. 信号模块（Signal Module）。 PLC的CPU与NC的CPU是集成在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,7/31/2020,7/31/2020,电源模块和接口模块（通讯模块）,7/31/2020,输出信号模块,7/31/2020,输入信号模块,5、系统硬件连接,7/31/2020,6、数据备份和恢
14、复,6.1 NC 和PLC总清 NC总清步骤： （1） 将NC启动开关S3“1”； （2）启动NC，如NC已启动,可按一下复位按钮S1； （3）待NC启动成功，七段数码管显示“6”，将S3“0”；NC总清执行完成。 NC总清后，SRAM内存中的内容被完全清掉，所有机床数据（MachineData)被预置为缺省值。 PLC总清：,7/31/2020,6.2 数据备份,7/31/2020,在日常工作中为了防止系统数据的丢失，需适当地对数据进行备份，840D的数据分为三种： NCK数据 PLC数据 MMC数据 备份数据的步骤： （1）按 （menu）键或连接PG 按F10键，进入主菜单 （2） 在主
15、菜单中选择“Service”软键 （3）按扩展键“” 选择“Series Start-up” 选择相关存档内容NC、PLC、MMC并定义存档名称。（一般备份NCPLC即可） （4）从垂直菜单中选择“Archive”作为存储目标 （5）按“Start”（垂直菜单）启动备份直至完成。 数据恢复的操作步骤： （1） 同样进入主菜单选择“Service”软键 （2）按扩展键“” 选择“Series Start-up” （3）“Read Start-up Archive”（垂直菜单） （4）找到存档文件，并选中OK （5）“Start”（垂直菜单）直至数据恢复完成。,7/31/2020,数据备份和 恢复
16、，HMI操作界面,7、PLC 基本编程,7.1 编程语言 STEP 7是S7-300/400系列PLC应用设计软件包，所支持的PLC编程语言非常丰富。该软件的标准版支持STL（语句表）、LAD（梯形图）及FBD（功能块图）3种基本编程语言，并且在STEP 7中可以相互转换。专业版附加对GRAPH（顺序功能图）、SCL（结构化控制语言）、HiGraph（图形编程语言）、CFC（连续功能图）等编程语言的支持。不同的编程语言可供不同知识背景的人员采用。 STL（语句表）是一种类似于计算机汇编语言的一种文本编程语言，由多条语句组成一个程序段。,7/31/2020,LAD（梯形图）是一种图形语言，比较形象直观，容易掌握，
