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产品简介 西门子数控系统SINUMERIK840D
SINUMERIK 840D数字NC系统用于各种复杂加工,它在复杂的系统平台上，通过系统设定而适于各种控制技术。840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC7可编程控制器一起，构成全数字控制系统，它适于各种复杂加工任务的控制，具有优于其它系统的动态品质和控制精度。
详细介绍
西门子数控系统SINUMERIK840D
当今，基于工业PC的现代控制系统正越来越多地被应用于自动化工程中。配以标准的操作系统，诸如Windows NT，这些控制系统在开放性和灵活性的软硬件平台方面所起的作用正日益增长。在熟悉的PC世界中，用户可谓是轻车熟路。
---- 全PC集成的SINUMERIK 840Di数控系统为您提供了一个基于PC的新潮的控制概念。得益于此概念的主要用是那些以某种方式使用了PC的场合或者使用分布式驱动和I/O的自控方案。应用领域包括木制品，玻璃，制陶，包装，贴片机，冲压机，弯曲机，以及各种机床和类似机床的机械。除了高度的软、硬件开放性，SINUMERIK 840Di的显著特点是，CNC控制控制功能与HMI功能一起都在PC处理器上运行。也就是说，可以省略传统控制系统中所需的NC处理单元。这种控制系统包含大量的标准化部件：带接口卡的工业PC机，PROFIBUS-DP，Windows NT操作系统，OPC（用于过程控制的OLE）用接口和NC控制软件。
---- SINUMERIK 840Di可提供给您的还很多。特别有利的是其在SINUMERIK家庭中的地位。例如，SINUMERIK 840D与SINUMERIK 840Di的NC和PLC功能，操作者功能和机床数据是兼容的。相应的NC程序和PLC程序在这两个系统上都可运行。而且由于系统高度开放，软件应用可同样适用于两个系统。SINUMERIK 840Di是SIMATIC和SIMODRIVE自动化控制环境的一部分。
---- 利用PROFIBUS-DP实现分步式配置。如今系统朝着分布式方向发展的趋势是十分明显的。而SINUMERIK 840Di的另一个重要特点就是带有位置控制的PROFIBUS-DP。這是一种用于驱动和I/O的统一的现场总线。它允许速个系统实现分布式配置。
---- SIMATIC ProTool/Pro配置工具加上附属的"SINUMERIK ProTool/Pro选件"为您提供了特殊便利。即，用户可利用其来生成自己专用的用户界面而不必掌握额外的软件工程技能。
---- 全部功能集于同一模块，实现通讯。MCI板是一块PCI式的插板。该模块包含了集成的SIMATIC S7 315-2 DP PLC-CPU及用于MPI(多接口)和PROFIBUS DP接口接和I/O。可连接SIMODRIVE611通用型驱动装置。SIMATIC DP ET200模块则可作为I/O。
西门子数控系统SINUMERIK840D
840D
SINUMERIK 840D数字NC系统用于各种复杂加工,它在复杂的系统平台上，通过系统设定而适于各种控制技术。840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC7可编程控制器一起，构成全数字控制系统，它适于各种复杂加工任务的控制，具有优于其它系统的动态品质和控制精度。
：余鑫（工程师）
：:：同步
:
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、切割、冲、激光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、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，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、刀具半径补偿的进入和退出策略及交点计算、刀具长度补偿、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。
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、刀具偏置、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Windows98/2000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。
2.1 西门子数控系统的基本构成
请参阅：SIEMENS数控系统操作部件
SIEMENS用于数控系统的HMI软件
西门子数控系统有很多种型号，首先我们来观察一下802D所构成的实物图，SINUMERIK 802D是个集成的单元，它是由NC以及PLC和人机界面（HMI）组成，通过PROFIBUS总线连接驱动装置以及输入输出模板，完控制功能。
而在西门子的数控产品中最有特点，最有代表性的系统应该是840D系统。因此，我们可以通过了解西门子840D系统，来了解西门子数控系统的结构。首先通过以下的实物图观察840D系统。
2.2西门子810D系统的结构组成 （请参阅：SINUMERIK 810D 840D 简明调试手册 - 2006版本）
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(Man Machine communication)
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(Operation pannel)
OP单元一般包括一个10.4〞TFT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(Machine control pannel)
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。
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。为提高人机交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。
2. NCU(Numerical control unit)数控单元
SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元（在810D中称为CCU（compact control unit））：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接口，RS232接口，手轮及
数字驱动（请参阅：Simodrive 611 Universal 产品介绍）
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。
4. 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），CPU模块，接口模块（Interface Module）及信号模块（Signal Module）。PLC模块的CPU与NC的CPU是集成在CCU或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。
元件
系统集成和连接以下元件：最大可以连接2个电子手轮，小型手持单元，通过I/O 模块PP 72/48 或通过 MCPA模块控制的机床操作面板，MCPA 模块被插入安装在PCU 210的后背板。MCPA 模块可以连接机床控制面板，同时具有用于模拟主轴的模拟接口。最大可以连接3个I/O模块PP 72/48。
810D、840D系统参数分为两个大类：机床数据、设定数据。
机床数据是用于生产、安装、调试用的数据，主要用于设定、匹配机床的主要数据。设定数据主要是机床在使用过程中需要设定的数据，是一些常用的用于调整机床使用性能的数据。
其中机床数据有以下几种类型：通用机床数据、通道机床数据、用于驱动器的机床数据、用于操作面板的机床数据、轴专用机床数据；
设定数据有以下几种类型：通用设定数据、通道专用设定数据、轴专用设定数据。
数据的标识如下：
$MM_用于操作面板的机床数据 machine manipulate
$MN_/$SN_通用机床数据/通用设定数据
$MC_/$SC_通道用机床数据/通道用设定数据 machine channel/setting channel
$MA_/$SA_轴专用机床数据轴machine axes /setting axes
$MD 驱动器机床数据 machine drive
表3－1西门子数控系统数据列表
区域
说明
从1000到1799
驱动用机床数据
从9000到9999
操作面板用机床数据
从10000到18999
通用机床数据
从19000到19999
预留
从20000到28999
通道类机床数据
从29000到29999
预留
从30000到38999
轴类机床数据
从39000到39999
预留
从41000到41999
通用设定数据
从42000到42999
通道类设定数据
从43000到43999
轴类设定数据
从51000到61999
编译循环用通用机床数据
从62000到62999
编译循环用通道类机床数据
从63000到63999
编译循环用轴类机床数据
图 SINUMERIK 840D数控系统软件结构图
SINUMERIK 840D软件系统包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。
（1）MMC软件系统
在MMC102/103以上系统均带有5GB或10GB的硬盘，内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR-DOS内核操作系统、Windows95操作系统，以及串口、并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调。
（2）NC软件系统
NC软件系统包括四个内容：①固化在EPROM中的NCK数控核初始引导软件。 ②NCK数控核数字控制软件系统，包括机床数据和标准的循环子系统，是西门子公司为提高系统的使用效能而开发的一些常用的车削、铣削、钻削和镗削功能等软件。用户必须理解每个循环程的参数含义才能进行调用。③以及SINUMERIK 611D驱动数据，也就是SINUMERIK 840D数控系统所配套使用的SIMODRIVE 611D数字式驱动系统的相关参数。④PCMCIA卡软件系统，用于安装PCMCIA个人计算机存储卡，卡内预装有NCK驱动软件和驱动通信软件等。
（3）PLC软件系统
PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。PLC系统支持软件支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU315-2DP型可编程逻辑控制器的正常工作，该程序固化在NCU内。 PLC程序包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。
（4）通信及驱动接口软件
主要用于协调PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之间的通信。
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