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西门子840D数控系统入门PPT课件


(2007版)

主编

张爱红

项目五 西门子数控系统
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- 组成

单元一 西门子数控系统概述
性能 功能系列

840D
810D
802D
基本系列03~Oct.03 May Apr.97~Apr.03

V2.1

802Ce Base line 802S base line
802S e 802C base line &
SimoDrive Base line

802D

价格

单元一 西门子数控系统概述
SINUMERIK 802 S base line SINUMERIK 802 C base line

单元一 西门子数控系统概述

单元一 西门子数控系统概述
SINUMERIK 810D
PCU 20 电源部分

电源部分

I/O

OP...

植入式 HMI

+

键盘 机床控制面板 < 任选 > 馈入 / 再生模块

轴扩展模块 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

主轴电机

单元一 西门子数控系统概述
SINUMERIK 840D
PCU50 I/R 电源部分 I/O

OP...

+
Windows NT

+

+

键盘 NC+PLC 机床控制面板 < 任选> 驱动

可以提供多种HMI 版本 伺服电机

主轴电机

单元二
802D PCU
键盘

西门子部件连接 操作站
24 VDC 220 VAC

总连接图
个人 计算机

RS232隔离器

X111

24VDC

PP 72/48

X333

手轮

X222

机床控制面板

电缆通道

24 VDC

电气柜

24 VDC

220VAC

24V直流电源 SITOP/ PS307
PP 72/48 X111

220 VAC

总线模块

变压器 380 VAC 主 开 关 滤 波 器 电 抗 器

功 功 率 率 控 模 控模 块 电 制块 制 源 模 模 模 块 块 块

功 率 控模 制块 模 块

伺服 电机

伺服 电机

伺服 电机

X333

X222

24 VDC

机 床 电 器 部 件

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。

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。

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。

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。

单元二

西门子部件连接 电源馈入模块 功率模块
74 73.2 73.1 72 53 52 51 63 9 9 64 19 9 112 48 NS1 NS2

驱动电源模块

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。

单元二

西门子部件连接 – 连接图

单元二
? ?

西门子部件连接 –

数控系统的供电

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: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
Exchange Ready Over Temp Power

西门子部件连接 –
0V 24 VDC 74

电源馈入模块

(电源馈入模块)

连接到PLC输入端

连接到PLC输出端

PP72/48

73.2 73.1 72 53 52 51 63 9 9 64 19 9 112 48 NS1 NS2

0V

与主轴停止同步 T64 T63 T48
t t t t

上电时序

断电时序
电网滤波器 (选件) 主 开 关
电抗器(根据电源模块的功率选配)

380 VAC

单元二
如果使用Q0.A或Q1.A 时,P24和M24应连 接外部24V电源 模拟输出用于模拟主 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 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 Q0.A和Q1.A用于模拟 主轴的使能控制

西门子部件连接 –
(611UE和功率模块)
P24 M24 663 9 19 75 A 16 A 75B 16B 15

功率、控制模块
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:SIMOCOMU 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 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

X411 X412

X423

X471 X472

56. A 56. B 14. A 14. B 24. A 24. B 20. A 20. B 65. A 65. B 9. A 9. B I 0. A I 0. B I 1. A I 1. B Q 0.A Q 0. B Q 1.A Q 1. B

UVW

W

U

V

A1

A2

单元二

西门子部件连接 –
P24 M24 663 9 19 75 A 16 A 75B 16B 15 56. A 14. A 24. A 20. A 65. A 9. A I 0. A I 1. A Q 0.A Q 1.A

主轴变频控制

24 VDC 0V (模拟主轴的连接) ±10V 模拟信号参考地

变频器
速度给定 参考地
COM CW CCW

CW CCW

611UE

0V

单元二

西门子部件连接 –

动力电缆

电机电缆及信号电缆的屏蔽连接

电机信号电缆的 屏蔽网与功率模 块壳体连接

单元二
X111

西门子部件连接 –
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

输入/输出模块

输出公共端:外部24V直流电源

16个电平输出信号 高电平输出 :24 V 输出电流max:250 mA 同时系数 :1 端子27、28、29、30无定义

端子转换器
X222

24个电平输入信号 15~30 V:为高电平 <15 V:为低电平 高电平电流:2~15 mA

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

X333

单元三 西门子PLC应用编程
一、西门子PLC编程工具( 安装 )

单元三 西门子PLC应用编程
二、操作界面

单元三 西门子PLC应用编程
三、机床控制梯形图的在线显示

单元三 西门子PLC应用编程
四、通过PLC程序选择加工程序

单元三 西门子PLC应用编程
五、NC与PLC数据交换

NC: 程序
$A_DBB [n] SA_DBW [n] $A_DBD [n] $A_DBR [n] Byte Word Double Real

交换数据区 (512 Bytes)

PLC 应用程序Read / Write: V4900 0000 ~ V4900 0511

单元三 西门子PLC应用编程
六、PLC远程诊断功能

监控 PLC 状态 下载或上载PLC应用程序

单元四 基本控制逻辑设计
一、伺服驱动器的使能控制
电源模块
端子48 与 端子9 端子63 与 端子9 端子64 与 端子9

611UE
端子663 端子65 与 与 端子9 端子9

NC接口
脉冲使能 控制使能 V380x4001.7 V380x0002.1

断开 接通

接通 断开

接通 断开

接通 断开

接通 断开

置 “1” “0”

置 “0” “1”

伺 服 禁 使 止 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

单元四 基本控制逻辑设计
二、急停控制和限位控制
1. 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。 ? 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。

单元四 基本控制逻辑设计
74
73.2 73.1 72 53 52 51 63 9 9 64 19 9 112 48 NS1 NS2 0V

连接到PLC输出端

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
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
三、基本操作功能
1. 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

单元四 基本控制逻辑设计
四、车床刀架控制 1.电动刀架控制原理
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。

单元四 基本控制逻辑设计
2.电动刀架控制的相关PLC

单元五 机床数据的设定?

机床数据功能

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。

单元五 机床数据的设定? ? ? ? ? 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

机床数据分类

单元五 机床数据的设定

- 通用机床数据

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据
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

单元五 机床数据的设定
与机械匹配的数据

- 轴机床数据

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据
轴速度

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据
参考点

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据
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

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据

单元五 机床数据的设定- 轴机床数据
主轴

单元五 机床数据的设定MD880: MD918: MD1005: MD1120: MD1121: MD1407/MD1408: MD1409/MD1410: 电机转速 PROFIBUS 地址 电机编码器每转脉冲数 电流环增益 电流环积分时间 速度环增益 速度环积分时间

伺服驱动数据

单元五 机床数据的设定
机床动态数据分析 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。

单元五 机床数据的设定-

PLC机床数据

单元五 机床数据的设定-

其他机床数据

单元六 西门子数控系统的数据保护-存储器

> Version 2

Version 1

单元六 西门子数控系统的数据保护
? 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,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
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)。

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。

单元六 西门子数控系统的数据保护
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
? 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,SRAM区的数据将丢失。当重新 上电时,系统启动过程中自动调用备份数据区上一次存储的机 床数据,若没有做过数据存储则在启动过程中自动调用出厂数 据。 机内存储即数据存储功能是一种不需任何工具的方便快速 的数据保护方法。

单元六 西门子数控系统的数据保护
? 机外存储(通过RS232串行口传输)(软件安装)

单元六 西门子数控系统的数据保护
? PC卡存储

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