西门子８４０Ｄ数控系统数据管理方法研究上传新浪

1、SINUMERIK 840D数控系统数据管理方法研究西安航空发动机（集团）有限公司 （陕西 710021） 高 虹 田雅旭摘要本文系统地介绍了西门子840D数控系统硬件、软件结构，概述了系统数据管理类型、方式及内容，以理论联系实际的方式总结了该系统数据备份的方法，对于西门子系统的维护和管理工作具有一定的指导和借鉴作用。关键词 数据管理 系列备份 分区备份 网络SINUMERIK 840D数控系统是德国西门子公司上世纪九十年代推出的一种高档数控系统，具有系统计算机化，驱动的模块化，控制与驱动接口的数字化的特点，研究并掌握它的数据管理方法，对于设备管理与维修工作具有重要意义。1 SINUMERIK

2、 840D数控系统硬件结构SINUMERIK 840D数控系统是由数控单元NCU（包含SIMODRIVE 611D）、MMC、PLC 模块三部分组成。如图1所示：Profibus 图1 SINUMERIK 840D系统组成示意图1.1 NCU单元SINUMERIK 840D 系统的数控单元就是NCU（Numerical Control unit）单元，集成了数控系统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，手轮及测量接口，PCMCIA 卡插口等。1.2 MMC及OP0xxOP0xx（Operato

3、r panel）单元建立起SINUMERIK 840D与操作者之间的联系，常用的有OP030、OP031、OP032等；MMC(Man and Machine Interface)实际上就是一台计算机，它可以带硬盘、软驱，OP0xx正是这台计算机的显示器，西门子MMC的控制软件也在这台计算机里，为SINUMERIK 840D配备的MMC是MMC103，它的HMI是基于Windows 95操作系统的。1.2 PCUPCU(PC Unit)是专门为OP010、OP010s、OP012等最新操作面板而开发的MMC模块，为SINUMERIK 840D配备的是PCU50、PCU70，可以带硬盘，PCU的

4、软件被称为HMI，是基于Windows NT/XP操作系统的。1.3 PLC模块PLC(Program Logic Control )采用的是西门子SIMATIC S7-300软件及模块，包括电源模块(Power Supply)、接口模块(Interface Module)及信号模块(Signal Module)，它们按一定顺序依次安装在支架导轨上。2 SINUMERIK 840D的数据管理数据管理是数控系统维护与调试的一个重要方面，有效利用数控系统的数据管理功能，可以使用户在数控系统发生故障时，快速对系统进行安装与启动，提高数控机床的使用效率。2.1 数据类型在西门子840D数控系统中，主要

5、有三类数据需要管理, 分别为NCK(Numerical Control Kernel)、PLC(Program Logic Control)以及MMC(Man And Machine Communication)。NCK为数控系统的核心，除了包含所有与加工程序相关的数据外，还包括机床参数、驱动参数以及丝杠螺距误差补偿等数据；PLC主要实现机床的各种逻辑控制以及实现各种操作方式之间的连锁、转换等功能，SINUMERIK 840D系统使用SIMATICS7300的PLC，用STEP 7编程软件进行编程，程序包括OB块、FC块、FB块以及DB块等用户数据，同时包括系统数据块SFB、SFC以及SDB块

6、；MMC为机床人机接口，包括未装载过的NC程序、故障报警文本、备份数据以及驱动数据库等。2.2 数据管理方式SINUMERIK 840D系统数据管理的办法是通过OPI(Operator Panel Interface)网络将数据从NCK的RAM区保存到硬盘上，再根据需要进一步将数据通过多种途径传输、保存在外部存储介质上，如图3所示:图2SINUMERIK 840D系统数据管理方式在SINUMERIK 840D数控系统中，数据传输方式是多途径的，可根据需要选择不同的途径。2.3 利用系统自身的服务功能进行数据备份在SINUMERIK 840D数控系统中，我们可以利用系统自身的服务功能对上述的三大

7、数据进行管理，即数据的备份和恢复。通常采用两种方法：一种是系列备份(Series Startup Archive)，另外一种是分区备份(Area Specific Archive)。两种方法各有特点：（1）系列备份可以一次选择所有需要备份的数据(NCK/MMC/PLC)，备份数据完整，文件个数少（*.arc），但文件都用PC格式, 备份数据不允许修改，也可以将每类数据单独存放，以便于后期数据的维护；（2）分区备份只针对NCK中的数据，比如零件程序、R参数等，传递数据时只能一个文件传输，数据允许修改，文件都用文本格式，当数据回装时，根据需要可针对特定类型的数据单独进行数据回装，节省时间。2.3.

8、1 系列备份我们知道，SINUMERIK 840D数控系统主操作页面分为6个区，分别为Machine、Parameter、Program 、Service以及Diagnosis区，数据管理功能的各种操作主要位于Service区。2.3.1.1 V24参数的设定进行数据备份前首先应设定接口数据，对于PC格式文件接口设定的方法按图4步骤操作：设备 RTS CTS波特率 9600(可选)停止位1奇偶NONE数据位8XON 11XOFF 13传输结束 1aXON后开始N确认覆盖 NCRLF为段结束 N遇EOF结束 N测DRS信号N前后引导 N磁带格式 N图3 V24接口参数设定步骤2.3.1.2 MM

9、C103的数据备份由于MMC103可配置软驱、硬盘、CF卡等，因而在备份时可以选择不同的存储目标，具体步骤如图5：图4 MMC103数据备份操作步骤2.3.1.3 PCU50的数据备份 由于PCU50可配置软驱、硬盘、CF卡、网络接口等，它的数据备份更加灵活，可选择不同的存储目标，具体步骤如图6：图5PCU50数据备份操作步骤这样用户选择的数据便通过OPI网络保存到目标存储介质上了。需要注意的是系列备份保存的文件为* ARC文件，不能够进行编辑，但是这对于备份数据来说，具有一定的安全性。2.3.2 分区备份分区备份只能针对NCK中的数据进行，备份后的文件可以进行编辑。工具：（1）RS232电缆

10、 （2）WINPCIN软件2.3.2.1 V24参数的设定进行数据备份前首先应设定接口数据，对于纸带格式文件接口设定的方法步骤如图6:设备 RTS CTS波特率 9600(可选)停止位 1奇偶 NONE数据位 8XON 11XOFF 13传输结束 1aXON后开始 N确认覆盖 NCRLF为段结束Y遇EOF结束 Y测DRS信号 N前后引导 N磁带格式 Y图6 V24接口参数设定的方法步骤2.3.2.2 分区备份方法及步骤与系列备份不同，数据源不再是“Start-up data”而是“Data”，具体操作如下：(1) 启动WINPCIN软件，点击“Data In”，确定保存目录，起文件名；(2)

11、在PCU上的操作步骤如图8:图7 分区备份操作步骤2.3.3 系列备份与分区备份的区别系列备份可以针对NCK、PLC、以及MMC中的文件，且所备份的文件类型为*ARC。该备份文件不能进行编辑，而且当数据回装时，只能针对相同版本的数据进行回装。分区备份只能针对NCK中的文件进行备份，所备份的文件类型为*INI，该备份文件能进行编辑、修改，对于不同版本的系统可以进行回装操作，可根据需要对单个或几个文件进行回装，回装操作较灵活，如对丝杠螺距误差补偿单个文件的传输，则能够节省时间，提高效率。2.4 利用系统自身的服务功能进行数据恢复对于西门子840D系统进行数据回装或恢复时，最好先装NCK数据，再装P

12、LC数据。(1)系列备份数据的回装在进行系列备份数据回装时，首先正确选择系列备份文件，在硬盘上往往有几个不同时期所做的系列备份文件，通常可以选择设备安装调试完成后备份的文件或距现在时间最近的备份文件，还要注意文件是否完整。具体操作步骤见图8：图8 系列备份数据回装操作步骤示意图（2）分区备份数据的回装进行分区备份数据回装时，需要进行两步工作，首先选择备份数据所在的文件夹，然后选择需要回装的文件。具体方法与步骤如图10： 图9分区备份数据的恢复操作步骤示意图 当然进行回装操作时还可以通过RS232口将保存于外部计算机中的数据回装于NCK中，这里不再作详细叙述。2.5 利用GHOST软件进行数据备

13、份与恢复如上所述，利用西门子840D数控系统内部服务功能可以将NCK、MMC、PLC三部份数据备份下来，然而作为整个设备的数据管理来说这些数据并不完整，因为SINUMERIK 840D系统是PCBased的数控系统，本身相当于一台计算机，功能强大，实行开放式分区管理方式，除了WINDOWS操作系统外，可以嵌入SIEMENS自己的软件，如MDA，TPM，CAD，Reader，STEP7外，还可以嵌入很多其他专业化公司的软件-如砂轮动平衡，刀具破损监测，激光检测，三维造型等软件，还可以供机床制造商进行专有工艺专用界面的开发，这些数据存贮在硬盘上，而且通过上面2.3节所述方法根本无法备份；而加上计算

14、机中的硬盘在读取信息时是机械接触式的，每分钟几千转的转速，所以极易损坏，在实际应用中，经常遇到系统无法启动、系统死机等问题，往往都与硬盘有关，所以有必要对硬盘数据进行全盘复制、备份，避免因硬盘损坏等原因造成系统瘫痪而带来不必要的损失。 随着产品的更新换代，对于西门子840D系统硬盘备份的方式先后经历了由磁带机并口线以太网阶段，目前主要有以下三种途径：(1)、利用系统自带GHOST软件进行机内分区备份(2)、通过网口利用GHOST软件进行机外整盘备份(3)、将硬盘拆下，在外部计算机上利用GHOST软件进行备份MM103的硬盘分为两个区：C分区和D分区；PCU50的硬盘分为四个区：C分区，D分区，

15、E分区和D分区，无论是哪种硬盘，它的D分区都是备份文件存储区。方法一是用系统自带GHOST软件进行分区备份，将备份文件放在D: Images目录下，对于PCU50通常情况下生成四个档案文件(*.GH1、*.GH3、*.GH4、*.INF)，见图11； 图10 分区备份示意图方法二是通过交叉网线将系统与外部计算机连接成局域网，在DOS下用系统自带GHOST软件进行硬盘整盘备份，将备份文件传到外部PC的共享文件夹中；方法三是将系统硬盘拆下来，在台式计算机上使用GHOST 软件复制、备份。下面以PCU50的MMC为例针对这三种方法分别加以说明：2.5.1 利用系统自带GHOST软件进行机内备份与恢复

16、的方法（由于篇幅的限制，以下只写出步骤，不再插入画面）:备份方法：1）开机系统上电，等待SINUMERIK光标选项出现时，马上按下向下光标键，再按“输入”键，出现下面画面：2） 选择7.Backup/Restore.输入密码Password: SUNRISE（缺省），再按“输入”键。3） 选择4.PartitionsBackup/RestorewithGHOST(locally)。4） 选择2.PartitionsBackup，ModeLOCAL。5） 输入说明文字或文件名：ImageNameorDescription：xxxxxxx，按“输入”键。6）这时启动GHOST软件开始备份，其中光标

17、条显示文件备份进度 生成的GHOST备份文件保存在D:IMAGES目录下（*.GH1、*.GH3、*.GH4、*.INF）。7）完成后，返回开始的服务菜单。选择9，Reboot (Warm boot)，系统重新热启动。恢复方法:1) 开机系统上电，等待SINUMERIK光标选项出现时，马上按下向下光标键，再按“输入”键。2) 选择7.Backup/Restore.输入密码Password: SUNRISE（缺省），再按“输入”键。3) 选择4.PartitionsBackup/RestorewithGHOST(locally)。4) 选择3.PartitionsRestore,ModeLOCA

18、L。这时出现选择备份文件选项页面，你可以选择要恢复的备份文件，再按“输入”键。5) 按“YES”6) 完成后，返回开始的服务菜单。选择9 ，Reboot (Warm boot), 系统重新热启动。2.5.2 通过网络接口、利用GHOST软件进行机外备份与恢复的方法备份方法:1) 首先要进行网络连接，用交叉网线将PCU50与个人PC机连接起来。交叉网线的制作很简单，即一端采用上述的568B标准不变，另一端在这个基础上将这八根线中的1,3号线和2,6号线互换一下位置，这时网线的线序就变成了：1、白绿、2、绿、3、白橙、4、蓝、5、白蓝、6、橙、7、白棕、8、棕。 这就是100M网线的568A标准。

19、2) 网络的设置 在个人PC机上选定“网上邻居”，点右键打开其属性，选择网卡TCP/IP协议，打开其属性，分别输入IP地址和子网掩码，注意：这里IP地址和子网掩码应根据PCU50中DOS下的IP地址和子网掩码来设定，例如：如果PCU50的IP地址为“192,168,0,1”，那么在个人PC上IP应设为“192,168,0,2”，然后点击“确定”，这时便可以建立网络连接了。3) 在个人PC机中，建立共享驱动器或文件夹，这时，驱动器或文件夹会出现一个手掌，表示已经共享。4) 开机系统上电，等待 SINUMERIK光标选项出现时，马上按下向下光标键，再按“输入”键。5) 选择7，Backu

20、p/Restore. 输入密码Password: SUNRISE（缺省），再按“输入”键。6) 选择1，Hard-diskBackup/RestorewithGHOST。7) 选择1，Configure GHOST parameters。8) 选择2，Set connection Mode local/ network。这时要求输入备份文件名：Old backup Image filename：Z：FTV0276.GH0（举例）New backup Image filename：共享目录:*.GH09) 选择4，Change network settings。这时出现的页面要求输入计

21、算机名（这里是PCU50的计算机名）、用户名（是个人PC机的用户名，缺省的是AUDUSER）10) 选择6，输入IP地址，通常不需修改这里的地址，而是修改个人PC上的IP就可以了。11) 完成了上述设置后就可以测试连接了，选择1，Connect to NETWORK Drive，如果成功连接时，会提示输入连接的驱动器，按要求依次写入:个人PC的计算机名共享文件夹名字, 最好将存放共享文件夹的驱动器也设置共享，再按输入键。如果通讯正常的话则自动跳到上一个画面，表示可以进行备份了；12) 选择2, Backup with local images。13) 选择Y，再按输入键。这时启动GHOST软件开始备份，其中光标条显示文件备份进度：这时备份文件便保存在外部PC机预先设定的共享文件夹的下面，可以在这个文件夹下查看备份的档案文件。14) 等备份完成后，返回开始的服务菜单，选择9, Reboot (Warm boot), 系统重新热启动。