西门子数控系统的基本构成.ppt

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 ManMachineCommunication 包括 OP Operationpanel 单元 MMC MCP MachineControlPanel 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 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WINDOWSNT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 OPOP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 MCPMCP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 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 数控及驱动单元1 NCU数控单元SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU NumenricalControlunit 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 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 信号模块 SignalModule 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 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 X102PROFIBUS接口X111SIMATIC接口 IM361 X122PCMPI接口 MPI H1 H2错误和状态灯H3 段显示S3NCK启动开关S1 S2复位 NMI按钮S4PLC启动开关X130ASIMODRIVE611D接口X172设备总线接口X173PCMCIA插槽 X173 二 611系列驱动的组成与接口1 611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 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 SIMODRIVE6IIU 6IIU驱动器模块 6IIUE驱动器模块 2 611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 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 3 611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