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上海君俞自动化科技有限公司

联系人：袁  昊

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西门子数控系统基本构成

一．西门子840D系统的组成 

2.数控及驱动单元 

a.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。    

b．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。

c.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。

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。

3．611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7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  611D的控制板的速度环和电流环的参数设置在NCK里面，故更换控制板后不需要重新设置参数。                                                             

（2）611A控制模块接口信号 

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。

西门子数控用风机6SN1112-1AB00-1AA0

伺服风机进给系统的用途：
（1）伺服系统：是使物体的位置、方位、状态等输出，能够跟随输入量（或给定值）的任意变化而变化的自动控制系统。
（2）在自动控制系统中，能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为随动系统，亦称伺服系统。
伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制得非常灵活方便。
1.3 伺服系统的组成
伺服系统可分为开环、半闭环、闭环控制系统6SN1118-0DH12-0AA0具有反馈的闭环自动控制系统由位置检测部分、偏差放大部分、执行部分及被控对象组成。
1.4 伺服系统的性能要求
伺服系统必须具备可控性好，稳定性高和适应性强等基本性能。说明一下，可控性好是指讯号消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转矩随转速的增加而均匀下降；适应性强是指反应快、灵敏、响态品质好。
1.5 伺服系统的种类通常根据伺服驱动机的种类来分类，有电气式、油压式或电气—油压式三种。
伺服系统若按功能来分，则有计量伺服和功率伺服系统；模拟伺服和功率伺服系统；位置伺服和加速度伺服系统等。电气式伺服系统根据电气信号可分为DC直流伺服系统和AC交流伺服系统二大类。
AC交流伺服系统又有异步电机伺服系统和同步电机伺服系统两种售后服务，售后保质期，绝对保证，绝对让您满意。

1.        程序跳段：只要在希望跳过的程序段的程序段前插入识别符“/”，在程序执行过程中的指令便不会被执行，转而继续执行下面不带跳段识别符的程序段。例如：

  N10 …执行

 / N20…跳过

  N30…执行

2.      条件转向语句为“IF…GOTOB/GOTOF…”,条件式所用的条件比较符号允许用：= =（等于）、>、 >= 、<、<=。

3.      程序注释：注释通常附加在程序段的末尾，并用分号“;”将注释与NC程序分开。

4.      主程序: 文件名的后缀位MPF;

子程序：文件名的后缀位SPF;

5.      极坐标运动指令：

在其坐标系中的运动指令:  G0   AP=…(极角)  RP=…(极径)

指令说明：G110极点位置，以当前点位置为参考点。

G111 极点位置，在工件坐标系中的绝对尺寸。

G112 极点位置，以前一个极点位置为参考点。

6.      采用半径和终点进行圆弧编程：

指令说明：G2/G3  X… Y… Z… CR…(为圆弧半径)。

CR =“ ”…圆弧角度小于或等于180，

CR=“-”…圆弧角度大于或等于180。

7.      螺旋插补（G2/G3,TURN）

           指令形式：G2/G3  X… Y… Z… I… J… K… TURN…

                     G2/G3  X… Y… Z… CR=… TURN…

           指令说明：X,Y,Z:圆弧终点坐标。

                     I,J,K:圆心位置。   CR=：圆弧半径。

                     TURN=：圆弧经过起点的次数，即整圆的圈数。整圆范围：0—999。举例：起点（X27.5 ,Y32.99, Z-5）逆时针执行两整圈，接近终点（X20, Y5, Z-20）.

                 程序：…

                       N30  G17  G0  X27.5  Y32.99  Z3

                       N40  G17  G1  Z-5  F50

                       N50  G3  X20 Y5 Z-20 I=AC(20) J=AC(20) TURN=2

8.      坐标系转换指令：

可编程指令零点偏移（TRANS,ATRANS）
指令形式：TRANS(ATRANS) X… Y… Z…(在单独程序段编写)

指令说明：TRANS为可替代指令，参照被激活的可设定零偏（G54-G57)的绝对变换。

          ATRANS为可加性指令，参照被激活的可设定零点或可编程零点的增量变换。

          X,Y,Z为所规定的坐标轴上的偏移量。

          不带坐标轴参数的TRANS指令可以撤销已经生效的全部编程框架。

9.      可编程旋转(ROT,AROT)

指令形式：ROT(AROT) X…Y…Z…         ROT(AROT) RPL=…..(RPL所选平面内坐标系按该角度旋转，旋转角度)

指令说明：ROT为可替代指令。

          AROT为叠加指令。

          X、Y、Z：围绕该几何轴进行空间旋转。应用ROT时，旋转点为先前规定的可设定零偏（G54-G57）。应用AROT时，旋转点为现行的零偏。

10.  可编程镜像加工（MIRROR,AMIRROR）

指令形式：MIRROR(AMIRROR) X…Y….X….

11.  偏置指令（调用及补偿T,D）

12.  镗孔（进给镗下，孔底暂停，定向让刀，快速返回。）

• 进行操作。此外SINUMERIK 808系列还享受1年质保，服务随需而至。

SINUMERIK 840D标准控制系统的特征是具有大量的控制功能，以及特殊控制，这些功能在使用中不会有任何相互影响。全数字化的系统、革新的系统结构、更高的控制品质、更高的系统分辨率以及更短的采样时间，确保了一流的工件质量。

控制类型

采用32位微处理器、实现CNC控制，用于完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制。

机床配置

可实现钻、车、铣、磨、、冲、加工和搬运设备的控制，备有全数字化的SIMDRIVE611数字驱动模块：最多可以控制31个进给轴和主轴．进给和快速进给的速度范围为100-9999mm/min。其插补功能有样条插补、三阶多项式、控制值互联和曲线表，这些功能。为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件。此外还具备进给轴和主铀同步操作的功能。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自动)、JOG(手动)、示教（TEACH IN） 手动输入运行（MDA） ，自动方式：程序的自动运行，加工程序中断后，从断点恢复运行；可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转。

轮廓和补偿

840D可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、半径补偿的进入和退出策略及交点计算、长度补偿、螺距误差补偿棚测量系统误差补偿、反向间隙补偿、过象限误差补偿等。

安全保护功能

数控系统可通过预先设黄软极限开关的方法．进行工作区域的限制及程序执行中的进给减速，同时还可以对主铀的运行进行监控。

NC编程

840D系统的NC编程符合DIN 66025标准(德国工业标准)，具有高级语言编程特色的程序编辑器，可进行公制、英制尺寸或混合尺寸的编程，程序编制与加工可同时进行，系统具备1．5兆字节的用户内存，用于零件程序、偏置、补偿的存储。

PLC编程

840D的集成式PLC完全以标准sIMAncs7模块为基础，PLC程序和数据内存可扩展到288KB，u/o模块可扩展副2048个输入/输出点、PLC程序能以极高的采样速率监视数据输入，向数控机床发送运动停止/起动等指令。

操作部分硬件

840D系统提供了标准的PC软件、硬盘、奔腾处理器，用户可在WINOOWs98/2000下开发自定义的界面。此外，2个通用接过RS232可使主机与外设进行通信，用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并联接口完成程序存储、读入及打印工作。

显示部分

840D提供了多言种的显示功能，用户只需按一下按钮．即可将用户界面从一种语自转换为一种语言，系统提供的话言有中文、英语、德语、西班牙语、法语、意大利语：显示屏上可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息。

模块安装

S7-200数字量模块可安装在CPU模块右侧的任意位置。

每个S7-200数字量模块都自带一根带状I/O总线电缆，如果该电缆满块之间的安装宽度需求，可直接将该电缆插接在其它模块上的10针插槽内，如下图：

如果S7-200数字量模块自带的电缆不能满之间的安装宽度需求，可选用0.8米I/O扩展电缆。安装示意图如下：

注：每套系统仅允许使用一条I/O扩展电缆.

I/O扩展电缆的详细信息请点击 查看

安装说明请参考《S7-200可编程控制器系统手册》第3章S7-200的安装。

模块I/O接线

? DI接线：

S7-200数字量模块的DI有以下类型：

? 24V DC输入：

这种输入又分为24V DC漏型输入和24VDC源型输入。“漏型输入”是电流流入DI输入点的形式，如下图箭头所示：电流由外部流入模块的I x.0输入点，1M接0V DC；

“源型输入”是电流由DI输入点流出的形式，如下图箭头所示：电流由模块的I x.0输入点流出，1M接24V DC。

? 120/230V AC输入

只有6ES7221-1EF22-0xA0这一种型号的模块可以接交流输入，具体的接线方式如下： 

? DO接线：
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