数控系统选型介绍

系 统 连 接 图 1
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显示单元
JA1
CX1B电源模块 CX2B JX1B
系
MDI键盘
JA2
统
连 接
RS232接口
JD5A 控 JA7A
CX2A JX1A
CX1A主轴模块 JY2
JA7B
TB2
CX2B JX1B
图
制 单
2
手摇脉冲发生器 机床操作面板
JA3B 元 JS1A
JD1A
JS2A
CX2A JX1A JF1
“3” = 3轴伺服模块。 2：第一轴最大电流。 3：第二轴最大电流。 4：第三轴最大电流。 5：输入电压，“无” = 200V，“HV” = 400V 例：SVM1-12,输入电压为200V、1轴、最大电流为12A的 8 伺服模块。
3.主轴模块
用于驱动主轴电机。主要分为SPM,SPMC,SPM-HV三种。 主轴模块型号：SPM 1 / 2 3 SPM：主轴模块。 1：电机类型。“无”=α系列，“C”=αC系列。 2：额定输出功率。 3：输入电压，“无”=200V，“HV”=400V 例：SPM-15 输入电压为200V，输出功率为15KW，α 系列主轴电机模块。
PLC模块包括：电源模块（PS），接口模块（IM）和
信号模块(SM)，它们并排安装在一根导轨上。
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2．数控及驱动单元
2.1 810D与CCU
数控单元是SINUMERIK 810D的核心，它被称为CCU(Compact control unit) 单 元 。 CCU 单 元 内 部 集 成 了 数 控 核 心 CPU 和 SIMATIC PLC的CPU，包括810D数控软件和PLC软件，带有 MPI 接 口 ， RS232 接 口 ， 手 轮 及 测 量 接 口 ， 还 集 成 了 SIMODRIVE驱动功率模块，体现了数控及驱动的完美统一。
1
FANUC数控系统
2
FANUC 0i数控系统的特点
• 结构紧凑 , 占用空间小 , 便于安装排布。 • 采用全字符键盘 , 可用 B 类宏程序编程 , 使用方便。 • 用户程序区容量比 OMD 大一倍 , 有利于较大程序的加
工。 • 使用编辑卡编写或修改梯形图 , 携带与操作都很方便 ,
特别是在用户现场扩充功能或实施技术改造时更为便 利。 • 使用存储卡存储或输入机床参数、 PMC 程序以及加工 程序 , 操作简单方便。使复制参数、梯形图、机床调试 程序的过程十分快捷 , 缩短了机床调试时间 , 明显提高 数控机床的生产效率。
SIMODRIVE 611D是新一代数字控制总线驱动
的交流驱动，分为双轴模块和单轴模块，进给
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。
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3． OP单元和MMC 3.1 OP单元和MPI OP的作用是：显示数据及图形，提供人机显示界面；编辑、修 改程序及参数；实现软功能操作。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。 对于810D/840D应用了MPI(Multiple Point Interface)总线技术， OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。
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3.3 MCP 主要作用是完成数控机床的各类硬功能键的操作。（1）操作 模式选择（2）完成轴的点动进给、回参考点和增量进给。 （3）自定义键区供用户使用（4）主轴操作区主轴倍率开关， （5）进给轴操作区进给轴倍率开关，（6）急停按钮实现机 床的紧急停车，切断进给轴和主轴的驱动使能。 MCP(Machine Control Panel)是专门为数控机床而配置的，有 车床版和铣床版，他也是MPI上的一个节点。
系 统 软 件 结 构
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22
810D系统连接图
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840D系统连接图
6． 举例
6.1 铣床，X,Y,Z三轴，主轴，刀库
SINUMERIK 810D
OP031操作面板10.4寸TFT
1
OP032S机床控制面板
1
带系统软件的MMC100.2
1
MPI总线电缆（带三个连接器，长5米） 1
• Oi 系统可预读12个程序段, 比OMD系统多。结合预读 控制及前馈控制等功能的应用, 可减少轮廓加工误差。 小线段高速加工的效率、效果优于OMD系统, 对模具三 维立体加工有利。
• 与OMD系统相比, Oi系统的PMC程序基本指令执行周期 短, 容量大, 功能指令更丰富, 使用更方便。
• Oi系统的界面、操作、参数等与18i、16i、21i基本相 同。熟悉Oi系统后, 自然会方便地使用上述其它系统。4
常用数控系统：
德国SIEMENS数控系统（FM-NC/802S/802C/802D/810D/840D/840Di） 日本FANUC（POWER-MATE，0/0i，16i/18i/21i，最新的30i系统） 日本三菱电机 西班牙FAGOR（8025/8030/8040/8050/8055-i） 法国NUM（1020/1040/1060/1050） 德国博世力士乐( Bosch Rexroth) 华中数控 航天数控 蓝天数控 广州数控
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•3.2 MMC 主要作用是完成机床与外界及与PLC-CPU、NCCPU之间的通信，内带硬盘，用以存储系统程序、 参数等。MMC实际上就是一台计算机，它有自 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。常用的MMC有两种， MMC100.2的CPU为486，不能带硬盘；而 MMC103和PCU50的CPU为奔腾，可以带硬盘， 通常810D配MMC100.2，为840D配MMC103或 PCU50。
CCU单元有两轴版和三轴板两种规格；两轴版用于带两个最大 不超过11NM(9/18A)进给电机的驱动；三轴版用于带两个最大 不超过9NM(6/12A)进给电机的驱动和一个9kw的主轴驱动。
CCU单元上有6个反馈接入口，最大可带5轴包括1主轴（带位 置环），根据需要可在CCU单元右侧扩展SIMODRIVE 611D模 块。
JS1B 伺服模块1
JS2B
CX2B JX1B
TB2 JF2
TB2
I/O单元
JS3A JS4A
CX2A JX1A JF1
JS1B 伺服模块2
JS2B
TB2 JF2 TB2
β系列伺服模块 6
1.电源模块
为主轴模块和伺服轴模块提供电源，主要分为 PSM, PSMR, PSM-HV, PSMV-HV四种，输入电压 分为交流200V和400V两种。
NO
NO
经济型 经济型
810D 6/1+1 611D 4 1 S7-300 NO YES 中档
840D 6/6 611D 4 2 S7-300 YES YES 高档
840C 30/6
611D
5 6 S5 135WB2 YES
YES
高档
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1．概述
810D/840D数控系统由数控及驱动单元，MMC，PLC 模块三部分组成。
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• 4． PLC模块
• SINUMERIK 810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子 的SIMATIC S7-300软件及模块，在同一条导轨上从左到 右依次为电源模块，接口模块及信号模块，PLC的CPU与 NC的CPU是集成在CCU或NCU中。
• 最大可以配2048输入和2048输出，而且采用了Profibus现 场总线和MPI多点接口通信协议，大大减少了现场布线。
3
• 系统具有 HRV( 高速矢量响应 )功能, 伺服增益设定 比 OMD 系统高一倍, 可使轮廓加工误差减少一半。以 切圆为例, 同一型号机床OMD系统的圆度误差通常为 002~0.03m, 换用Oi系统后圆度误差通常为 0.01~0.02mm。
• 机床运动轴的反向间隙, 在快速移动或进给移动过程 中由不同的间补参数自动补偿。这有利于提高零件加 工精度。
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2.2 840D与NCU 840D数控单元被称作NCU(Numerical Control Unit)单元， 是数控系统的控制中心和信息处理中心。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 等 若 干 种 。 同 样 的 ， NCU 单 元 内 部 集 成 了数 控 核 心 CPU 和 SIMATIC PLC的CPU，包括840D数控软件和PLC软件，带有MPI或 Profibus接口，RS232接口，手轮及测量接口，PCMCIA 卡插槽等，所不同的是NCU单元很薄，所有驱动模块均 排列在其右侧。
2. NC软件系统 NC软件系统包括下列内容：(1)NCK数控核初始引导软件该 软件固化在EPROM中。(2)NCK数控核数字控制软件系统它包括机床数据和 标准的循环子系统。 (3)SINUMERIK 611D驱动数据它是指数控系统所配套 使用的SIMODRIVE 611D数字式驱动系统的相关参数。(4)PCMCIA卡软件 系统在NCU上设置有一个PCMCIA插槽，用于安装PCMCIA个人计算机存储 卡，卡内预装有NCK驱动软件和驱动通信软件等。
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5. 软件系统
软件系统包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和 通信及驱动接口软件。
1. MMC软件系统 在MMC102/103以上系统均带有5GB或10GB的硬盘，内 装有基本输入、输出系统（BIOS），DR-DOS内核操作系统、Windows操作 系统，以及串并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界 MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调。
MCP 机床控制面板
MMC 人机接口单元
OP 操作面板
NCUΒιβλιοθήκη Baidu数控单元
SIMODRIVE 611D驱动单元
SIMATIC S7-300 PLC单元
Motor 伺服电机
Encoder 光栅
Machine Tool机床
MMC(Man Machine Communication) 包 括 ： OP(Operation Panel)单元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。
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2.伺服模块
接受从控制单元发出的进给速度和位移指令信号。经转 换和放大后，驱动伺服电机。主要分为SVM、SVM-HV两种， 其中SVM型的一个单独模块最多可带三个伺服轴，而SVMHV型的一个单独模块最多可带两个伺服轴。 伺服模块型号：SVM 1 - 2 / 3 / 4 5 SVM：伺服模块 1：轴数。“1” = 1轴伺服模块，“2” = 2轴伺服模块，
电源模块型号：PSM 11 - 22 33 PSM:电源模块
11：制动形式。“无”=再生制动，“R”=能耗 制动，“V”=电压转换型再生制动，“C”=电容 2制动。 32：输出功率。 3：输入电压，“无”=200V，“HV”=400V 例：PSM-15 输入电压为200V，输出功率为 15KW，再生制动的电源模块。
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SIEMENS数控系统选型介绍
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西门子主流数控系统对照表
802S
进给轴/ 主轴
驱动系 统
插补轴
3/1
步进驱 动 3
通道
1
PLC编程 S7-200
龙门同 步轴
HMI硬 盘
性能
NO NO 经济型
802C 3/1
802D 4/1
611A/U 611U
3 1 S7-200
3 1 S7-200
NO
NO
最多可以配31个轴，其中可配10个主轴。 可以实现五轴联动
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2.3 驱动模块
810D/840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE 611D，数控和驱动的接口信号是数字量，通过 驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。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，小于15kw不带馈入装置， 大于15kw均需带馈入装置。
3. PLC软件系统 PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。(1)PLC系 统支持软件它支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU315-2DP型可编程 逻辑控制器的正常工作，该程序固化在NCU内。(2)PLC程序它包含基本 PLC程序和用户PLC程序两部分。
4. 通信及驱动接口软件 它主要用于协调PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CP20U三 者之间的通信。