西门子数控系统的基本构成

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1、第一讲 西门子数控系统的基本构成218.59.103.*1楼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。 l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(ManMachineCommunication)包括：OP(Operationpanel)单元，MMC,MCP (MachineControlPanel)

2、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(PCUNIT)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、PCU

3、50、PCU70,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

4、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（MultiplePointInterface）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（OperatorPanelInterface）总 线，它的传输速率为1.5M/秒。 l数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（NumenricalCont

5、rolunit）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COMCPU板.一个PLCCPU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 SIMATICPLCCPU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

6、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

7、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。 lPLC模块 SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATICS7-300的软件及模块，在同一条导轨上从左 到右依次为电源模块（PowerSupply），接口模块（InterfaceModule）机信号模块（SignalModule） 2008-11-18 09:48 回复 218.59.103.*2楼。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

8、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。Pro

9、fibus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） X102PROFIBUS接口 X112预留接口（NCU与NCU通讯） X111SIMATIC接口（IM361） X122PCMPI接口(MPI) X121I/O接口（电缆分配盒） H1/H2错误和状态灯 H3段显示 S1/S2复位NMI按钮 S3NCK启动开关 S4PLC启动开关 X130ASIMODRIVE611D接口 X130B数字模块I/O扩展接口（仅限于NCU573） X172设备总线接口 X173PCMCIA插槽（X173） ?在MPI，OPI和Profibus的通讯电缆两端都要接终端电

10、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 1611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： o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 o控

11、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 o功率模块对伺服电机提供频率和电压可变的交流电源 o监控模块主要是对电源模块弱电供电能力的补充。 o滤波模块对电源进行滤波作用。 o电抗对电压起到平稳作用。 2611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 U1V1W1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P500M500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

12、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(

13、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 2008-11-18 09:48 回复 218.59.103.*3楼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/R9是24V输出电压，19是24V的地，R为模块的报警复位信号。 ?（3）其它辅助接口 X351设备总线，为后面连接的模块供电用。 X141

14、电压检测端子，供诊断和其它用途用。 7：P24，24V45：P15，15V44：N15，15V 10：N24，24V15：M，0V ?电源模块上面有6个指示灯，分别指示模块的故障和工作状态。一般正常情况下绿灯亮表示使能信号丢 失(63和64)，黄灯亮表示模块准备好信号，这时600V直流电压已经达到系统正常工作的允许值。 电源模块正常工作的使能条件： 48，112，63，64接高电平，NS1和NS2短接，显示为一个黄灯亮，其它灯都不亮。直流母线电压应在 600V左右. 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