PLC編程

840D的集成式PLC完全以標準sIMAncs7模塊為基礎(chǔ)，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴展到288KB，u/o模塊可擴展副2048個輸入/輸出點、PLC程序能以極高的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入，向 數(shù)控機床 發(fā)送運動停止/起動等指令。

操作部分硬件

840D系統(tǒng)提供了標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個通用接過RS232可使主機 與 外設(shè) 進行通信，用戶還可通過 磁盤驅(qū)動器 接口和打印機并聯(lián)接口完成程序存儲、讀入及打印工作。

顯示部分

840D提供了多言種的顯示功能，用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語自轉(zhuǎn)換為一種語言，系統(tǒng)提供的話言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊、電動機軸位置、操作狀態(tài)等信息。

2.1 西門子 數(shù)控系統(tǒng) 的基本構(gòu)成

請參閱：SIEMENS 數(shù)控系統(tǒng) 操作部件

SIEMENS用于 數(shù)控系統(tǒng) 的HMI軟件

西門子 數(shù)控系統(tǒng) 有很多種型號，首先我們來觀察一下802D所構(gòu)成的實物圖，SINUMERIK 802D是個集成的單元，它是由NC以及PLC和人機界面（HMI）組成，通過PROFIBUS總線連接驅(qū)動裝置以及輸入輸出模板，完控制功能。

而在西門子的數(shù)控產(chǎn)品中最有特點，最有代表性的系統(tǒng)應(yīng)該是840D系統(tǒng)。因此，我們可以通過了解西門子840D系統(tǒng)，來了解西門子 數(shù)控系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)。首先通過以下的實物圖觀察840D系統(tǒng)。

2.2西門子810D系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 （請參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡明調(diào)試手冊 - 2006版本）

SINUMERIK840D是由數(shù)控及驅(qū)動單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統(tǒng)時，總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動和數(shù)控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時將二者劃歸一處。

1. 人機界面

人機交換界面負責NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC實際上就是一臺計算機，有自己獨立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅(qū)；OP單元正是這臺計算機的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機中。

（1）、MMC(Man Machine communication)

最常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而開發(fā)的MMC模塊，目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對應(yīng)于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅(qū)；PCU50、PCU70對應(yīng)于MMC103,可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI。

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級HMI。一般標準供貨時，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級HMI。

（2）OP(Operation pannel)

OP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據(jù)用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如： OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031最為常用。

（3）、MCP(Machine control pannel)

MCP是專門為 數(shù)控機床 而配置的，它也是OPI上的一個節(jié)點，根據(jù)應(yīng)用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關(guān)設(shè)定。

對于SINUMERIK840D應(yīng)用了MPI（Multiple Point Interface） 總線技術(shù) ，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點。為提高人機交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。

2. NCU(Numerical control unit)數(shù)控單元

SINUMERIK840D的數(shù)控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元（在810D中稱為CCU（compact control unit））：中央控制單元,負責NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.

根據(jù)選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數(shù)控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus接口，RS232接口，手輪及測量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的 驅(qū)動模塊 均排列在其右側(cè)。

數(shù)字驅(qū)動

（請參閱：Simodrive 611 Universal 產(chǎn)品介紹）

數(shù)字伺服： 運動控制 的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動和1FT6(1FK6)電機組成。

SINUMERIK840D配置的驅(qū)動一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分：電源模塊+ 驅(qū)動模塊 （功率模塊）。

電源模塊：主要為NC和給驅(qū)動裝置提供控制和動力電源，產(chǎn)生母線電壓，同時監(jiān)測電源和模塊狀態(tài)。根據(jù) 容量 不同，凡小于15KW均不帶饋入裝置，極為U/E電源模塊；凡大于15KW均需帶饋入裝置，記為I/RF電源模塊，通過模塊上的訂貨號或標記可識別。

611D數(shù)字驅(qū)動:是新一代 數(shù)字控制 總線驅(qū)動的交流驅(qū)動，它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種，相應(yīng)的進給伺服電機可采用1FT6或者1FK6系列，編碼器信號為1Vpp正弦波，可實現(xiàn)全閉環(huán)控制。主軸伺服電機為1PH7系列。

4. PLC模塊

SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊，在同一條導軌上從左到右依次為電源模塊（Power Supply），CPU模塊，接口模塊（Interface Module）及信號模塊（Signal Module）。PLC模塊的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

電源模塊（PS）是為PLC和NC提供電源的+24V和+5V。

接口模塊（IM）是用于級之間互連的。

信號模塊（SM）使用與機床PLC輸入/輸出的模塊，有輸入型和輸出型兩種。

元件

系統(tǒng)集成和連接以下元件：最大可以連接2個電子手輪，小型手持單元，通過I/O 模塊PP 72/48 或通過 MCPA模塊控制的機床操作面板，MCPA 模塊被插入安裝在PCU 210的后背板。MCPA 模塊可以連接機床控制面板，同時具有用于模擬主軸的模擬接口。最大可以連接3個I/O模塊PP 72/48。

SINUMERIK 840D標準控制系統(tǒng)的特征是具有大量的控制功能，以及特殊控制，這些功能在使用中不會有任何相互影響。全數(shù)字化的系統(tǒng)、革新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更高的控制品質(zhì)、更高的系統(tǒng)分辨率以及更短的采樣時間，確保了一流的工件質(zhì)量。

控制類型

采用32位微處理器、實現(xiàn)CNC控制，用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。

機床配置

可實現(xiàn)鉆、車、銑、磨、、沖、加工和搬運設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMDRIVE611數(shù)字驅(qū)動模塊：最多可以控制31個進給軸和主軸．進給和快速進給的速度范圍為100-9999mm/min。其插補功能有樣條插補、三階多項式、控制值互聯(lián)和曲線表，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進給軸和主鈾同步操作的功能。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自動)、JOG(手動)、示教（TEACH IN） 手動輸入運行（MDA） ，自動方式：程序的自動運行，加工程序中斷后，從斷點恢復(fù)運行；可進行進給保持及主軸停止，跳段功能，單段功能，空運轉(zhuǎn)。

輪廓和補償

840D可根據(jù)用戶程序進行輪廓的沖突檢測、半徑補償?shù)倪M入和退出策略及交點計算、長度補償、螺距誤差補償棚測量系統(tǒng)誤差補償、反向間隙補償、過象限誤差補償?shù)取?

安全保護功能

數(shù)控系統(tǒng)可通過預(yù)先設(shè)黃軟極限開關(guān)的方法．進行工作區(qū)域的限制及程序執(zhí)行中的進給減速，同時還可以對主鈾的運行進行監(jiān)控。

NC編程

840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標準(德國工業(yè)標準)，具有高級語言編程特色的程序編輯器，可進行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時進行，系統(tǒng)具備1．5兆字節(jié)的用戶內(nèi)存，用于零件程序、偏置、補償?shù)拇鎯Α?

PLC編程

840D的集成式PLC完全以標準sIMAncs7模塊為基礎(chǔ)，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴展到288KB，u/o模塊可擴展副2048個輸入/輸出點、PLC程序能以極高的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入，向數(shù)控機床發(fā)送運動停止/起動等指令。

操作部分硬件

840D系統(tǒng)提供了標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個通用接過RS232可使主機與外設(shè)進行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動器接口和打印機并聯(lián)接口完成程序存儲、讀入及打印工作。

顯示部分

840D提供了多言種的顯示功能，用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語自轉(zhuǎn)換為一種語言，系統(tǒng)提供的話言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊、電動機軸位置、操作狀態(tài)等信息。

西門子數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控編程：

1.        程序跳段：只要在希望跳過的程序段的程序段前插入識別符“/”，在程序執(zhí)行過程中的指令便不會被執(zhí)行，轉(zhuǎn)而繼續(xù)執(zhí)行下面不帶跳段識別符的程序段。例如：

N10 …執(zhí)行

/ N20…跳過

N30…執(zhí)行

2.      條件轉(zhuǎn)向語句為“IF…GOTOB/GOTOF…”,條件式所用的條件比較符號允許用：= =（等于）、>、 >= 、<、<=。

3.      程序注釋：注釋通常附加在程序段的末尾，并用分號“;”將注釋與NC程序分開。

4.      主程序: 文件名的后綴位MPF;

子程序：文件名的后綴位SPF;

5.      極坐標運動指令：

在其坐標系中的運動指令:  G0   AP=…(極角)  RP=…(極徑)

指令說明：G110極點位置，以當前點位置為參考點。

G111 極點位置，在工件坐標系中的絕對尺寸。

G112 極點位置，以前一個極點位置為參考點。

6.      采用半徑和終點進行圓弧編程：

指令說明：G2/G3  X… Y… Z… CR…(為圓弧半徑)。

CR =“+”…圓弧角度小于或等于180，

CR=“-”…圓弧角度大于或等于180。

7.      螺旋插補（G2/G3,TURN）

指令形式：G2/G3  X… Y… Z… I… J… K… TURN…

G2/G3  X… Y… Z… CR=… TURN…

指令說明：X,Y,Z:圓弧終點坐標。

I,J,K:圓心位置。   CR=：圓弧半徑。

TURN=：圓弧經(jīng)過起點的次數(shù)，即整圓的圈數(shù)。整圓范圍：0—999。舉例：起點（X27.5 ,Y32.99, Z-5）逆時針執(zhí)行兩整圈，接近終點（X20, Y5, Z-20）.

程序：…

N30  G17  G0  X27.5  Y32.99  Z3

N40  G17  G1  Z-5  F50

N50  G3  X20 Y5 Z-20 I=AC(20) J=AC(20) TURN=2

8.      坐標系轉(zhuǎn)換指令：

可編程指令零點偏移（TRANS,ATRANS）
指令形式：TRANS(ATRANS) X… Y… Z…(在單獨程序段編寫)

指令說明：TRANS為可替代指令，參照被激活的可設(shè)定零偏（G54-G57)的絕對變換。

ATRANS為可加性指令，參照被激活的可設(shè)定零點或可編程零點的增量變換。

X,Y,Z為所規(guī)定的坐標軸上的偏移量。

不帶坐標軸參數(shù)的TRANS指令可以撤銷已經(jīng)生效的全部編程框架。

9.      可編程旋轉(zhuǎn)(ROT,AROT)

指令形式：ROT(AROT) X…Y…Z…         ROT(AROT) RPL=…..(RPL所選平面內(nèi)坐標系按該角度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度)

指令說明：ROT為可替代指令。

AROT為疊加指令。

X、Y、Z：圍繞該幾何軸進行空間旋轉(zhuǎn)。應(yīng)用ROT時，旋轉(zhuǎn)點為先前規(guī)定的可設(shè)定零偏（G54-G57）。應(yīng)用AROT時，旋轉(zhuǎn)點為現(xiàn)行的零偏。

10.  可編程鏡像加工（MIRROR,AMIRROR）

指令形式：MIRROR(AMIRROR) X…Y….X….

11.  偏置指令（調(diào)用及補償T,D）

12.  鏜孔（進給鏜下，孔底暫停，定向讓刀，快速返回。）

CYCLE86(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB,SDIR,RPA,RPO,RPAP,POSS)

RTP:返回高度

RFP:參考平面

SDIS:安全間隙（無符號）

DP:最終鏜深

DPR:相對鏜深（無符號）

DTB:孔底延時時間

SDIR:旋轉(zhuǎn)方向，3==M3,4==M4

RPA:橫坐標上的孔底讓刀

RPO:縱坐標上的孔底讓刀

RPAP:垂直方向上的孔底讓刀

POSS:主軸定向停的位置（單位：度）

模塊安裝

S7-200數(shù)字量模塊可安裝在CPU模塊右側(cè)的任意位置。

每個S7-200數(shù)字量模塊都自帶一根帶狀I(lǐng)/O總線電纜，如果該電纜滿塊之間的安裝寬度需求，可直接將該電纜插接在其它模塊上的10針插槽內(nèi)，如下圖：

如果S7-200數(shù)字量模塊自帶的電纜不能滿之間的安裝寬度需求，可選用0.8米I/O擴展電纜。安裝示意圖如下：

注：每套系統(tǒng)僅允許使用一條I/O擴展電纜.

I/O擴展電纜的詳細信息請點擊 查看

安裝說明請參考《S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊》第3章S7-200的安裝。

模塊I/O接線

• DI接線：

S7-200數(shù)字量模塊的DI有以下類型：

• 24V DC輸入：

這種輸入又分為24V DC漏型輸入和24VDC源型輸入。“漏型輸入”是電流流入DI輸入點的形式，如下圖箭頭所示：電流由外部流入模塊的I x.0輸入點，1M接0V DC；

“源型輸入”是電流由DI輸入點流出的形式，如下圖箭頭所示：電流由模塊的I x.0輸入點流出，1M接24V DC。

• 120/230V AC輸入

只有6ES7221-1EF22-0XA0這一種型號的模塊可以接交流輸入，具體的接線方式如下：

• DO接線：

S7-200數(shù)字量模塊的DO有以下三種類型：

• 24V DC輸出

S7-200數(shù)字量擴展模塊的24V DC輸出點只能接成源型輸出。

“源型輸出”是電流由DO輸出點流出的形式，如下圖箭頭所示：電流由模塊的Q x.0輸出點流出，1M接0V DC，1L+接24V DC。

6SN1118-0DK23-0AA1
6SN1118-0DK23-0AA2
6SN1118-0DM11-0AA0
6SN1118-0DM11-0AA1
6SN1118-0DM13-0AA0
6SN1118-0DM13-0AA1
6SN1118-0DM21-0AA0
6SN1118-0DM23-0AA0
6SN1118-0DM31-0AA0
6SN1118-0DM31-0AA1
6SN1118-0DM31-0AA2
6SN1118-0DM33-0AA0
6SN1118-0DM33-0AA1
6SN1118-0DM33-0AA2
6SN1118-0NH00-0AA0
6SN1118-0NH00-0AA1
6SN1118-0NH00-0AA2
6SN1118-0NH00-0BA2        升級為6SN1118-0NH01-0AA1
6SN1118-0NH01-0AA0
6SN1118-0NH01-0AA1
6SN1118-0NH10-0AA0
6SN1118-0NH10-0AA2
6SN1118-0NH11-0AA0
6SN1118-0NH11-0AA1
6SN1118-0NJ00-0AA0
6SN1118-0NJ00-0AA1
6SN1118-0NJ00-0AA2
6SN1118-0NJ01-0AA0
6SN1118-0NJ01-0AA1
6SN1118-0NK00-0AA0
6SN1118-0NK00-0AA1
6SN1118-0NK00-0AA2
6SN1118-0NK01-0AA0
6SN1118-0NK01-0AA1
6SN1118-1NH00-0AA0
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6SN1162-0BA07-0CA0
6SN1162-0DA01-0AA0
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