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：颜大钦






西门子数控系统基本构成


一．西门子840D系统的组成 


SINUMERIK840D是由数控及驱动单元（CCU或NCU），MMC，PLC模块三部分组成，由于在集成系统时，是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起，并用设备总线互相连接，因此在说明时将二者划归一处。

1.人机界面     

人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成： 

    MMC包括：

- OP单元

- MMC

- MCP三部分。

MMC实际上就是一台计算机，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，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 

a.MMC 

我们常用的MMC有两种：

MMCC100.2

MMC103

其中MMC100.2的CPU为486，不能带硬盘；而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2，而为SINUMERIK840D配MMC103。

PCU(PC 
UNIT)是专门为配合西门子新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、 
OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, 
PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱。PCU50、PCU70对应于MMC103，可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINOOWS 
NT的。PCU的软件被称作HMI, HMI有分为两种：嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式 
HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI。 

b.OP 

OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。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，其中OP031为常用。 

c.MCP 

MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。 

对于SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point 
Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI（Operator 
PanelInterface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。


2.数控及驱动单元 



可编程控制器是由现代化生产的需要而产生的，可编程序控制器的分西门子PLCS7-200系列西门子PLCS7-200系列类也必然要符合现代化生产的需求。一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。控制规模可以分为大型机、中型机和小型机。西门子PLCS7-300系列西门子PLCS7-300系列小型机: 小型机的控制点一般在256点之内,适合于单机控制或小型系统的控制。西门子小型机有S7-200：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量248点；模拟量35路 。中型机:中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统的控制。西门子中型机有S7-300：处理速度0.8~1.2ms ；存贮器2k ；数字量1024点；模拟量128路 ；网络PROFIBUS；工业以太网；MPI。大型机：大型机的控制点一般大于2048点,不仅能完成较复杂的算术运西门子PLCS7-400系列西门子PLCS7-400系列算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。西门子大型机有S7-400 ：处理速度0.3ms / 1k字；存贮器512k ；I/O点12672；控制性能可以分为机、中档机和低档机。低档机这类可编程序控制器，具有基本的控制功能和一般的运算能力。工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类。中档机这类可编程序控制器，具有较强的控制功能和较强的运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算。工作速度比较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-300就属于这一类。机这类可编程序控制器，具有强大的控制功能和强大的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算，还能进行复杂的矩阵运算。工作速度很快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-400就属于这一类。结构整体式整体式结构的可编程序控制器把电源、CPU、存储器、I/O系统都集成plc结构plc结构在一个单元内，该单元叫做作基本单元。一个基本单元就是一台完整的PLC。控制点数不符合需要时，可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、成本低、安装方便。组合式组合式结构的可编程序控制器是把PLC系统的各个组成部分按功能分成plc组合plc组合若干个模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。其中各模块功能比较单一，模块的种类却日趋丰富。比如，一些可编程序控制器，除了－些基本的I/O模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、PID控制模块、通讯模块等等。组合式结构的PLC特点是CPU、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、I/O点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。叠装式叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的I/O点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。其特点是CPU自成独立的基本单元（由CPU和一定的I/O点组成），其它I/O模块为扩展单元。在安装时不用基板，仅用电缆进行单元间的联接，各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。


 

SINAMICS V20 基本型变频器


SIMODRIVE 611 universal HRS1） 是一个带有模拟量速度设定点接口和可选 PROFIBUS DP 接口的闭环控制单元。还提供了一个带有集成定位功能的型号，适合高达 1400 Hz 的电机频率。它们适用于：

  • 同步电机：1FT6/1FT7/1FK7/1FN3/1FW6/1FE1/2SP1
  • 异步电机：1PH/1LA/2SP1，带或不带编码器
  • 适用于变频器操作的非西门子电机

SIMODRIVE 611 universal HRS 控制单元也可自动操作或带有一个外部控制器。

单轴和双轴控制单元可使用选件模块进行扩展，双轴控制单元也可用在单轴电源模板上。

可以在一些控制单元上使用以下编码器：

  • 旋转变压器：
    14/12 位分辨率，可切换
    1 至 6 个极对，工作频率 fG高可达 108 Hz/432 Hz，
    内部脉冲分辨率 16348/4096 x 极对数量
  • 正余弦增量型编码器 1 Vpp信号达
    65535 脉冲/转，fG高可达 350 kHz，
    内部脉冲放大 2048 x 脉冲数
  • 1 nm 步网格间距的线性刻度高 8 88607 nm
  • 具有 EnDat 接口的值编码器，与 sin/cos 1 Vpp, 编码器相同，还具有通过 EnDat 协议进行值定位的功能。
  • 用于频率达 420kHz 感应电机的 TTL 编码器（没有增量轴角编码器输出）
 


型号：

通过系统可通过一个 7 段显示器和模板键盘或通过 PC SimoComU 调试工具（Windows 2003 SP1/XP）调试。SimoCom U 也集成在 V5.0 版以上的 ADDM 中（参见“ADDM 数据管理”）以及 V5.1 版以上的 Drive ES Basic 中。

DriveES 可用于从 SIMATIC Manager 通过 PROFIBUS 调用调试工具，从而允许在 SIMATIC Manager 中进行数据备份（请参见“DriveES”）。

1) HRS:高分辨率转速

 
功能 （各轴，选件）：
  • 2 模拟量输入（14位）/输出（8位）±10V
  • 4 点数字量输入/输出，可编程
  • 增量式轴角编码器接口（ISE），可用开关选择：
    • 输出增量式方波或步进信号，
      通过符合 RS 485、RS 422 (TTL) 的差分正交信号 A、B、R 来模拟电机编码器。
      对于 sin/cos 1 Vpp 编码器和带 EnDat 的值编码器：脉冲数 = sin/cos，用于
      每转可将脉冲数进行 2:1、1:1、1:2、1:4 和 1:8 放大
      带旋转变压器：1024 脉冲/极对
      12 位脉冲数可进行 1:1、1:2、1:4、1:8、1:16 和 1:32 放大
      14 位脉冲数可进行 4:1、2:1、1:1、1:2、1:4 和 1:8 放大
    • 输入增量步进设定点 Xsetp






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