西门子840D数控系统入门PPT课件【专业知识】

1、项目五 西门子数控系统,主编 张爱红,（2007版）,1,行业相关,单元一 西门子数控系统概述 单元二 数控系统的部件连接 单元三 西门子PLC应用编程 单元四 基本控制逻辑设计 单元五 机床数据设定 单元六 西门子数控系统的数据保护,项目五 西门子数控系统,2,行业相关,项目五 西门子数控系统- 组成,3,行业相关,单元一 西门子数控系统概述,e,e,Apr.97Apr.03,May 03Oct.03,价格,性能,4,行业相关,SINUMERIK 802 S base line SINUMERIK 802 C base line,单元一 西门子数控系统概述,5,行业相关,sinumerik

2、802d base line,单元一 西门子数控系统概述,6,行业相关,SINUMERIK 810D,PCU 20,主轴电机,I/O,+,馈入 / 再生模块,轴扩展模块,机床控制面板 ,OP.,键盘,植入式 HMI,电源部分,NC（数字控制）+PLC（可编程逻辑控制）+ 驱动器,可以提供多种HMI 版本,电源部分,单元一 西门子数控系统概述,7,行业相关,主轴电机,I/O,I/R,机床控制面板 ,OP.,键盘,Windows NT,伺服电机,NC+PLC,驱动,可以提供多种HMI 版本,PCU50,+,+,+,电源部分,SINUMERIK 840D,单元一 西门子数控系统概述,8,行业相关,伺

3、服电机,380 VAC,24V直流电源 SITOP/ PS307,滤波器,电抗器,机床电器部件,手轮,变压器,220 VAC,24 VDC,RS232隔离器,24 VDC,24VDC,键盘,机床控制面板,主开关,220 VAC,24 VDC,电源模块,功率模块,24 VDC,功率模块,功率模块,控制模块,总线模块,控制模块,控制模块,伺服电机,伺服电机,220VAC,单元二 西门子部件连接 - 总连接图,9,行业相关,单元二 西门子部件连接 - 系统控制及显示单元,系统与显示单元合为一体, 此单元有一块486工控机作主控CPU,负责数控运算、界面管理、PLC逻辑运算等。其显示单元为10.4吋真

4、彩液晶显示屏（OP），与键盘输入单元组成人机界面。 与系统其他单元间的通讯采用 PROFIBUS 现场总线，另有2个RS232接口与外界通讯。,10,行业相关,单元二 西门子部件连接 PP单元,最大144点输入，96点输出。由 PROFIBUS 完成与PCU的通讯。,11,行业相关,单元二 西门子部件连接 - PROFIBUS 总线单元,由PROFIBUS子模块、各单元上相应的PROFIBUS接口以及PROFIBUS总线电缆组成。 PROFIBUS 总线连接时要求各接点进出方向正确，两根线不交叉且连接可靠，屏蔽接牢。 各接点插头上的设置开关严格遵循终端为“ON”，中间为“OFF”的原则。,12

5、,行业相关,单元二 西门子部件连接 SIMODIVE 611U,SIMODIVE 611U 数字伺服驱动单元（伺服驱动器调试软 件安装） ：由电源模块、功率模块、611U控制模块组成。 其中电源模块负责将380V交流电转换成600V直流母线电压。,13,行业相关,电源馈入模块 功率模块,单元二 西门子部件连接 - 驱动电源模块,14,行业相关,单元二 西门子部件连接 - 伺服电机,通常有1FK6/1FK7/1FT6/1PH7 等电机组成。,15,行业相关,单元二 西门子部件连接 连接图,16,行业相关,数控系统采用24V直流供电，要选择好直流稳压电源的容量。 数控系统中需要直流24V供电部件有

6、：数控系统和键盘、机 床控制面板、数字输入输出模块等。 尽可能采用单独的24V DC电源为数字输出外部供电。,单元二 西门子部件连接 数控系统的供电,17,行业相关,24 VDC,主开关,电网滤波器 (选件),电抗器（根据电源模块的功率选配）,380 VAC,与主轴停止同步,0 V,连接到PLC输入端,连接到PLC输出端,0 V,（电源馈入模块）,单元二 西门子部件连接 电源馈入模块,18,行业相关,单元二 西门子部件连接 功率、控制模块,Q0.A和Q1.A用于模拟主轴的使能控制,I 0.A是用于测量的高速输入接口 如果测量装置使用外部24V电源，该24V电源的0V应与M24连接,模拟输出用于

7、模拟主轴的速度给定。 75A为10V 15 为参考地 注意： 模拟输出为8位D/A转换器，最小当量为78mV。所以该模拟信号不能用于位置控制,如果使用Q0.A或Q1.A时，P24和M24应连接外部24V电源,直流母线导流条必须与电源模块的直流母线导流条紧密连接,TTL编码器接口 用于连接主轴外置编码器。 该接口最大信号频率为 1 MHz。 对于车床或加工中心应根据主轴的转速进可能选择高线数的编码器。 建议： 选用西门子配套的编码器和配套的电缆,RS232通讯接口 用于连接驱动器调试软件：SIMOCOM,驱动器设备总线接口 由电源模块通过配套的扁平电缆连接,（611UE和功率模块）,19,行业相

8、关,单元二 西门子部件连接 主轴变频控制,CW,CCW,10V,模拟信号参考地,24 VDC,0 V,0 V,（模拟主轴的连接）,20,行业相关,单元二 西门子部件连接 动力电缆,电机信号电缆的屏蔽网与功率模块壳体连接,电机电缆及信号电缆的屏蔽连接,21,行业相关,单元二 西门子部件连接 输入/输出模块,端子转换器,输出公共端：外部24V直流电源,输入公共端：外部24V直流电源的 0 V,24V直流输出 可用于输入信号公共端,端子27、28、29、30无定义,24个电平输入信号 1530 V：为高电平 15 V：为低电平 高电平电流：215 mA,16个电平输出信号 高电平输出 ：24 V 输

9、出电流max：250 mA 同时系数 ：1,22,行业相关,一、西门子PLC编程工具( 安装 ),单元三 西门子PLC应用编程,23,行业相关,二、操作界面,单元三 西门子PLC应用编程,24,行业相关,三、机床控制梯形图的在线显示,单元三 西门子PLC应用编程,25,行业相关,四、通过PLC程序选择加工程序,单元三 西门子PLC应用编程,26,行业相关,五、NC与PLC数据交换,单元三 西门子PLC应用编程,27,行业相关,六、PLC远程诊断功能,监控 PLC 状态 下载或上载PLC应用程序,单元三 西门子PLC应用编程,28,行业相关,单元四 基本控制逻辑设计,一、伺服驱动器的使能控制,断

10、开,断开,断开,断开,断开,置“0”,置“0”,伺服禁止,电源模块,611UE,NC接口,端子48与 端子9,端子63与 端子9,端子64与 端子9,端子663与 端子9,端子65与 端子9,脉冲使能V380 x4001.7,控制使能V380 x0002.1,接通,接通,接通,接通,接通,置“1”,置“1”,伺服使能,由PLC按照规定的时序控制继电器，通过继电器的触点将端子闭合,可由PLC控制，或直接将控制端子短接,由PLC，根据电源模块端子63和端子64的状态，将各轴的内部的脉冲使能和控制使能信号置位,29,行业相关,急停控制 在机床紧急情况下，使机床所有部件制动，并在最短的 时间内停止。

11、有些机床要求急停时切断数控系统、驱动系统和其他电 气部件的电源。 通过继电器控制电源模块的使能，例如按下急停按钮， 使继电器失电而导致驱动器端子9和64断开。任何一轴的硬 限位均可起此作用。,二、急停控制和限位控制,单元四 基本控制逻辑设计,30,行业相关,连接到PLC输出端,0 V,通过继电器控制电源模块的使能,单元四 基本控制逻辑设计,31,行业相关,2. 限位控制 硬限位 软限位 加工区限位,单元四 基本控制逻辑设计,32,行业相关,进给倍率和主轴倍率 2. 电子手轮 3. 进给轴的手动控制 4. 程序运行控制选项,三、基本操作功能,单元四 基本控制逻辑设计,33,行业相关,1.电动刀架

12、控制原理 系统发出换刀信号，刀架电机正转继电器动作，电机 正转，通过减速机构和升降机构将上刀体上升至一定位置， 离合盘起作用，带动上刀体旋转到所选择刀位，发讯盘发 出刀位信号，刀架电机反转继电器动作，电机反转，完成 初定位后上刀体下降，齿牙盘啮合，完成精确定位，并通 过升降机构锁紧刀架。,四、车床刀架控制,单元四 基本控制逻辑设计,34,行业相关,2.电动刀架控制的相关PLC,单元四 基本控制逻辑设计,35,行业相关,机床数据是数控系统与机床以及伺服驱动之间匹配的媒介。 机床数据是数控系统功能管理和开放的钥匙。 机床数据是机床动态特性的调节阀门。 机床数据为PLC逻辑控制提供灵活的方式。,单元

13、五 机床数据的设定- 机床数据功能,36,行业相关,通用机床数据 轴机床数据 PLC机床数据 伺服驱动数据 其他机床数据,单元五 机床数据的设定- 机床数据分类,37,行业相关,单元五 机床数据的设定 - 通用机床数据,38,行业相关,轴机床数据： 主要是与机床各运行轴相关的机械电气参数 机床进给轴及相关机床数据示意 机床主轴及相关机床数据示意,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,39,行业相关,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,40,行业相关,与机械匹配的数据,单元五 机床数据的设定 - 轴机床数据,41,行业相关,轴速度,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,42,行业相关,参考点,

14、单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,43,行业相关,反向间隙及螺距误差补偿,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,44,行业相关,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,45,行业相关,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,46,行业相关,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,47,行业相关,单元五 机床数据的设定- 轴机床数据,主轴,48,行业相关,单元五 机床数据的设定- 伺服驱动数据,MD880: 电机转速 MD918: PROFIBUS 地址 MD1005: 电机编码器每转脉冲数 MD1120： 电流环增益 MD1121: 电流环积分时间 MD1407/MD1408: 速度环增益 MD

15、1409/MD1410: 速度环积分时间,49,行业相关,机床动态数据分析,单元五 机床数据的设定,1. 机床的精度除了与机械部件的精度有关外，还与数控系统的分辨率、检测元件的精度以及动态特性调节的好坏有关。,2. 动态特性还影响机床相关坐标的插补精度。,50,行业相关,单元五 机床数据的设定- PLC机床数据,51,行业相关,单元五 机床数据的设定- 其他机床数据,52,行业相关,单元六 西门子数控系统的数据保护-存储器,256KB,340KB,Version 1, Version 2,53,行业相关,802D系统配备了32M静态存储器SRAM与16M高速闪存FLASH ROM 两种存储器，

16、静态存储器区存放工作数据（可修改），高速闪存区存放固定数据，通常作为数据备份区，以及存放系统程序。,单元六 西门子数控系统的数据保护,54,行业相关,单元六 西门子数控系统的数据保护,两种起动方式: 冷启动。S1开关选择（左图）。 热启动。操作面板选择（右图）。,55,行业相关,单元六 西门子数控系统的数据保护,三种起动方式：（冷热启动均有） 正常上电启动。以静态存储器区的数据启动。 缺省值上电启动。以SIEMENS出厂数据启动。 按存储数据上电启动。以高速闪存FLASH ROM 内的备份数据启动。,56,行业相关,802D 的数据保护方法： 机内存储 机外存储 PC卡存储,单元六 西门子数控系统的数据保护,57,行业相关,机内存储 机内存储即将静态存储器SRAM区已修改过的有用数据存放到高速闪存FLASH ROM区保存。 通常系统断电后，SRAM区的数据由高能电容C上的电压进行保持，对于长期不通电的机床，S