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1、 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。1. 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C
2、PU,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 MM
3、C100.2，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，
4、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。 数控及驱动单元 1.NCU数控单元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 C
5、PU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)， 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 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 1FT6(1FK6)电机组成 SINUMERIK840D配置的驱动一般采用
6、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
7、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），信号模块（Signal Module）。 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。 二硬件的接口一SINUMERIK810D/840D系统的接口SINUMERIK810D/840D系统的MMC，HHU，MCP都通过一根MPI电缆挂在 NCU上面，NCU上面除了一个OPI端口外，还有一个MP
8、I，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X111 SIMATIC接口（IM361） X122 PC MPI接口(MPI)H1/H2 错误和状态灯 H3 段显示S3 NCK启动开关 S1/S2 复位NMI按钮S4 PLC启动开关 X130A SIMODRIVE 611D接口 X172 设备总线接口 X173 PCMCIA插槽（X173） 二611系列驱动的组成与接口 1611系列的驱动分成模拟611A，
9、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SIMODRIVE6IIU6IIU驱动器模块6IIUE驱动器模块2611电源模块的接口信
10、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 64 控制使能输入，该信号同时对所有连接的模块有效，该信号 取消时，所有的轴的速度给定电压为零，轴以最大的加速度停车。 延迟一定的时间后，取消脉冲使能 63 脉冲使能输入，该信号同时对所有连接的模块有
11、效，该信号 取消后，所有的轴的电源取消，轴以自由运动的形式停车。48 主回路继电器，该信号断开时，主控制回路电源主继电器断 开。 112 调试或标准方式，该信号一般用在传输线的调试中，一般情 况接到系统的24V上。 X121 模块准备好信号和模块的过热信号。准备号信号与模块的 拨码开关的设置有关，当S1.2=ON时，模块有故障时，准备好信号 取消，而S1.2=OFF时，模块有故障和使能(63,64)信号取消时，都 会取消准备好信号，因此在更换该模块的时候要检查模块顶部的拨 码开关的设置，否则模块可能会工作不正常。所有的模块过载和连 接的电机过热都会触发过热报警输出。 NS1/NS2 主继电器闭
12、合使能，只有该信号为高电平时，主继电器 才可能得电。该信号常用来作主继电器闭合的连锁条件。 AS1/AS2 主继电器状态，该信号反映主继电器的闭合状态，主继 电器闭合时为高电平。 9/19/R 9是24V输出电压，19是24V的地，R为模块的报警复位信 号。 3611驱动控制模块接口信号 （1）611D驱动控制模块接口信号 611D控制模块与数控系统主要是通过一根数据总线相连，基本没 有太多的接口信号。 X431： 轴脉冲使能，该信号为低电平时，该轴的电源撤消，一般 这个信号直接与24V短接 X432：BERO 端子，该接口用作BERO开关信号的输入口。 X34，X35模拟输出口，其中有两个模
13、拟口（X1，X2 ）用作模块诊 断测试用，它可以用来跟踪一些数字量，比如转速，电压和电流等 并把它转换成0到5V的模拟电压输出，具体的输出信号可以通过数 控系统选择，Ir模拟输出口是固定输出电机R相的电流的模拟值。 X411：电机编码器接口，输入电机的编码器信号，还有电机的热敏 电阻，其中电机的热敏电阻值是通过该插座的13和25脚输入，该热 敏电阻在常温下为580欧，155度时大于1200欧，这时控制板关断 电机电源并产生电机过热报警。(1PH7电机温度检测信号连接同 1FT6/1FK6电机) X411：直接测量系统输入口，输入直接位置测量信号，一般为正余 弦电压信号 （2）611A控制模块接
14、口信号 611A控制模块与1FT5电机构成伺服驱动机构，完成速度环和电流 环的控制，其速度环和电流环的参数都保存在控制板上，故更换该 板要注意参数的设置。接口信号如下： X311： 电机反馈接口，电机的速度实际值和电机的热敏电阻值都 通过它输入到控制板里，1FT5电机的速度检测是通过一个测速发电 机来实现的，而电机转子的位置是通过18个霍而元件来检测的。电 机内的热敏电阻值是通过该插座的11和12脚信号输入, 在常温下小 于250欧，当电机内部温度达到155度时电阻大约是1000欧，控制 板这时关断电源，并发出报警信号。 X321： 设定端子，速度的给定值通过该端子的56和14输入，一般 来讲，给定值是正负0到10V的电压。 X331： 使能端子：相应模块的使能信号输入，663是脉冲使能， 与电源模块的63作用差不多，只是它仅作用于单个的轴模块。65是 控制使能，常常把它和NC侧给定信号的控制使能相连。 X341： 模块状态输出接口，输出模块的状态信息，如模块准备好 信号，报警等。 适用于SIMODRIVE 611 的1FT6 交流伺服电机适用于SIMODRIVE 611 模拟型的1FT5 交流伺服电机适用于SIMODRIVE 611 的FK7 交流伺服电机适用于SIMODRIVE 611 的1FK6 交流伺服电机
