西门子数控系统.ppt

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1、项目五 西门子数控系统,主编 张爱红,（2007版）,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,项目五 西门子数控系统-组成,单元一 西门子数控系统概述,e,e,Apr.97Apr.03,May 03Oct.03,价格,性能,SINUMERIK 802 S base lineSINUMERIK 802 C base line,单元一 西门子数控系统概述,sinumerik 802d base line,单元一 西门子数控系统概述,SINUMERIK 810

2、D,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,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,伺服电机,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

3、,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,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

4、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6

5、00V直流母线电压。,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,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,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 西门子部件连接 数控系统的供电,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

6、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,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

7、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）,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）,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,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

8、 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 输出电流max：250 mA 同时系数：1,一、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,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,单元三 西门子

9、PLC应用编程,单元四 基本控制逻辑设计,一、伺服驱动器的使能控制,断开,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,急停控制在机床紧急情况下，使机

10、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。,二、急停控制和限位控制,单元四 基本控制逻辑设计,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,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,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,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

11、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,2.电动刀架控制的相关PLC,单元四 基本控制逻辑设计,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-机床数据功能,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

12、 机床数据的设定-机床数据分类,单元五 机床数据的设定-通用机床数据,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-轴机床数据,与机械匹配的数据,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,单元五 机床数据的设定-轴机床数据,主轴,

13、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 MD1409/MD1410:速度环积分时间,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。,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,256KB,340KB,

14、Version 1,Version 2,802D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,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。,802

15、D 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,单元六 西门子数控系统的数据保护,主编：,撰稿教师：（以姓氏为序）,制作：,责任编辑：,电子编辑：,谢谢观看！,