西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)基本構(gòu)成 一.西門(mén)子840D系統(tǒng)的組成 SINUMERIK840D是由數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元(CCU或NCU),MMC,,PLC模塊三部分組成,,由于在集成系統(tǒng)時(shí),總是將SIMODRIVE611D驅(qū)動(dòng)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(shuō)明時(shí)將二者劃歸一處。 1.人機(jī)界面 人機(jī)交換界面負(fù)責(zé)NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成: MMC包括: - OP單元 - MMC - MCP三部分,。 MMC實(shí)際上就是一臺(tái)計(jì)算機(jī),,有自己獨(dú)立的CPU,還可以帶硬盤(pán),帶軟驅(qū),;OP單元正是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示器,,而西門(mén)子MMC的控制軟件也在這臺(tái)計(jì)算機(jī)中。 a.MMC 我們常用的MMC有兩種: MMCC100.2 MMC103 其中MMC100.2的CPU為486,,不能帶硬盤(pán),;而MMC103的CPU為奔騰,可以帶硬盤(pán),,一般的,,用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103,。 PCU(PC UNIT)是專門(mén)為配合西門(mén)子新的操作面板OP10,、OP10S、OP10C,、OP12,、 OP15等而開(kāi)發(fā)的MMC模塊,,目前有三種PCU模塊——PCU20,、PCU50、PCU70, PCU20對(duì)應(yīng)于MMC100.2,,不帶硬盤(pán),,但可以帶軟驅(qū)。PCU50,、PCU70對(duì)應(yīng)于MMC103,,可以帶硬盤(pán),,與MMC不同的是:PCU50的軟件是基于WINOOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI, HMI有分為兩種:嵌入式HMI和HMI,。一般標(biāo)準(zhǔn)供貨時(shí),,PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載HMI。 b.OP OP單元一般包括一個(gè)10.4〞TFT顯示屏和一個(gè)NC鍵盤(pán),。根據(jù)用戶不同的要求,,西門(mén)子為用戶選配不同的OP單元,如:OP030,OP031,OP032,OP032S等,,其中OP031為常用,。 c.MCP MCP是專門(mén)為數(shù)控機(jī)床而配置的,它也是OPI上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),,根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同,,其布局也不同,目前,,有車床版MCP和銑床版MCP兩種,。對(duì)810D和840D,MCP的MPI地址分別為14和6,,用MCP后面的S3開(kāi)關(guān)設(shè)定,。 對(duì)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(gè)總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),。為提高人機(jī)交互的效率,又有OPI(Operator PanelInterface)總線,,它的傳輸速率為1.5M/秒,。 2.數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元 a.NCU數(shù)控單元 SINUMERIK840D的數(shù)控單元被稱為NCU(Numenrical Controlunit)單元:*控制單元,負(fù)責(zé)NC所有的功能,機(jī)床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個(gè)COM CPU板. 一個(gè)PLC CPU板和一個(gè)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借口,RS232借口,,手輪及測(cè)量接口,,PCMCIA卡插槽等,所不同的是NCU單元很薄,,所有的驅(qū)動(dòng)模塊均排列在其右側(cè),。 b.?dāng)?shù)字驅(qū)動(dòng) 數(shù)字伺服:運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動(dòng)和1FT6(1FK6)電機(jī)組成 SINUMERIK840D配置的驅(qū)動(dòng)一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分:電源模塊+驅(qū)動(dòng)模塊(功率模塊)。 電源模塊:主要為NC和給驅(qū)動(dòng)裝置提供控制和動(dòng)力電源,,產(chǎn)生母線電壓,,同時(shí)監(jiān)測(cè)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(guò)模塊上的訂貨號(hào)或標(biāo)記可識(shí)別,。 611D數(shù)字驅(qū)動(dòng):是新一代數(shù)字控制總線驅(qū)動(dòng)的交流驅(qū)動(dòng),它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種,,相應(yīng)的進(jìn)給伺服電機(jī)可采用1FT6或者1FK6系列,,編碼器信號(hào)為1Vpp正弦波,可實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制,。主軸伺服電機(jī)為1PH7系列,。 c.PLC模塊 SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的PLC部分使用的是西門(mén)子SIMATIC S7-300的軟件及模塊,在同一條導(dǎo)軌上從左到右依次為電源模塊(Power Supply),,接口模塊(Interface Module)機(jī)信號(hào)模塊(Signal Module),。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(jí)之間互連的,。 信號(hào)模塊(SM)使用與機(jī)床PLC輸入/輸出的模塊,有輸入型和輸出型兩種,。 二.硬件的接口 1.840D系統(tǒng)的接口
840D系統(tǒng)的MMC,,HHU,MCP都通過(guò)一根MPI電纜掛在NCU上面,,MPI是西門(mén)子PLC的一個(gè)多點(diǎn)通訊協(xié)議,,因而該協(xié)議具有開(kāi)放性,而OPI是840D系統(tǒng)針對(duì)NC部分的部件的一個(gè)特殊的通訊協(xié)議,,是MPI的一個(gè)特例,,不具有開(kāi)放性,它比傳統(tǒng)的MPI通訊速度要快,,MPI的通訊速度是187.5K波特率,,而OPI是1.5M。 NCU上面除了一個(gè)OPI端口外,,還有一個(gè)MPI,,一個(gè)Profibus接口,Profibus接口可以接所有的具有Profibus通訊能力的設(shè)備,。Profibus的通訊電纜和MPI的電纜一樣,,都是一根雙芯的屏蔽電纜,。 在MPI,,OPI和Profibus的通訊電纜兩端都要接終端電阻,,阻值是220歐,所有如果要檢測(cè)電纜的好壞情況,,可以在NCU端打開(kāi)插座的封蓋,,量A,B兩線間的電阻,,正常情況下應(yīng)該為110歐,。 2.611系列驅(qū)動(dòng)的組成與接口 611系列的驅(qū)動(dòng)分成模擬611A,數(shù)字611D和通用型611U,。都是模塊化結(jié)構(gòu),,主要有以下幾個(gè)模塊組成: a.電源模塊:電源模塊是提供驅(qū)動(dòng)和數(shù)控系統(tǒng)的電源,包括維持系統(tǒng)正常工作的弱電和供給功率模塊用的600V直流電壓,。根據(jù)直流電壓控制方式,,它又分為開(kāi)環(huán)控制的UE模塊和閉環(huán)控制的I/R模塊,UE模塊沒(méi)有電源的回饋系統(tǒng),,其直流電壓正常時(shí)為570V左右,,而當(dāng)制動(dòng)能量大時(shí),電壓可高達(dá)640多伏,。I/R模塊的電壓一直維持在600V左右 ,。 b.控制模塊:控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服軸的速度環(huán)和電流環(huán)的閉環(huán)控制功率模塊,對(duì)伺服電機(jī)提供頻率和電壓可變的交流電源監(jiān)控模塊,,主要是對(duì)電源模塊弱電供電能力的補(bǔ)充,。濾波模塊對(duì)電源進(jìn)行濾波作用。電抗對(duì)電壓起到平穩(wěn)作用,。
3. 611電源模塊的接口信號(hào) 611模塊的接口信號(hào)有以下幾組: (1)電源接口 U1 V1 W1 主控制回路三相電輸入端口 X181 工作電源的輸入端口,,使用時(shí)常常與主電源短接,有的系統(tǒng)為了讓機(jī)床在斷電后驅(qū)動(dòng)還能正常工作一段時(shí)間,,把600V的電壓端子與P500 M500端子短接,,這樣由于600V電壓不能馬上放電完畢,還能維持驅(qū)動(dòng)控制板的正常工作一段時(shí)間,。P600M600是600V直流電壓輸出端子,。 (2)控制接口 64控制使能輸入,該信號(hào)同時(shí)對(duì)所有連接的模塊有效,,該信號(hào)取消時(shí),,所有的軸的速度給定電壓為零,軸以大的加速度停車,。延遲一定的時(shí)間后,,取消脈沖使能63脈沖使能輸入,該信號(hào)同時(shí)對(duì)所有連接的模塊有效,該信號(hào)取消后,,所有56的軸的電源取消,,軸以自由運(yùn)動(dòng)的形式停車。 48 主回路繼電器,,該信號(hào)斷開(kāi)時(shí),,主控制回路電源主繼電器斷開(kāi)。 112調(diào)試或標(biāo)準(zhǔn)方式,,該信號(hào)一般用在傳輸線的調(diào)試中,,一般情況接到系統(tǒng)的24V上。 X121 模塊準(zhǔn)備好信號(hào)和模塊的過(guò)熱信號(hào),。準(zhǔn)備號(hào)信號(hào)與模塊的撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置有關(guān),,當(dāng)S1.2=ON時(shí),模塊有故障時(shí),,準(zhǔn)備好信號(hào)取消,,而S1.2=OFF時(shí),模塊有故障和使能(63,64)信號(hào)取消時(shí),,都會(huì)取消準(zhǔn)備好信號(hào),,因此在更換該模塊的時(shí)候要檢查模塊頂部的撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置,否則模塊可能會(huì)工作不正常,。所有的模塊過(guò)載和連接的電機(jī)過(guò)熱都會(huì)觸發(fā)過(guò)熱報(bào)警輸出,。 NS1/NS2 主繼電器閉合使能,只有該信號(hào)為高電平時(shí),,主繼電器才可能得電,。該信號(hào)常用來(lái)作主繼電器閉合的連鎖條件。 AS1/AS2 主繼電器狀態(tài),,該信號(hào)反映主繼電器的閉合狀態(tài),,主繼電器閉合時(shí)為高電平。 9/19/R 9是24V輸出電壓,,19是24V的地,,R為模塊的報(bào)警復(fù)位信號(hào)。 (3)其它輔助接口 X351 設(shè)備總線 ,,為后面連接的模塊供電用,。 X141 電壓檢測(cè)端子,供診斷和其它用途用,。 »7: P24 ,,+24V »45:P15,+15V »44:N15,,-15V »10:N24,,-24V »15:M,0V 電源模塊上面有6個(gè)指示燈,分別指示模塊的故障和工作狀態(tài),。一般正常情況下綠燈亮表示使能信號(hào)丟失(63和64),,黃燈亮表示模塊準(zhǔn)備好信號(hào),這時(shí)600V直流電壓已經(jīng)達(dá)到系統(tǒng)正常工作的允許值,。 電源模塊正常工作的使能條件: 48,,112,,63,,64接高電平,NS1和NS2短接,,顯示為一個(gè)黃燈亮,,其它燈都不亮。直流母線電壓應(yīng)在600V左右,。 3.611驅(qū)動(dòng)控制模塊接口信號(hào) (1)611D驅(qū)動(dòng)控制模塊接口信號(hào) 設(shè)備:840D數(shù)控機(jī)床故障:840D數(shù)控系統(tǒng)硬盤(pán)啟動(dòng)出現(xiàn)循環(huán)重起,,找不到引導(dǎo)文件 1.拆除硬盤(pán),使用移動(dòng)硬盤(pán)盒,,可以讀取到文件,。 2.使用GHOST軟件,在winxp系統(tǒng)下對(duì)硬盤(pán)做鏡像文件,,選擇DISK to image 3. 選擇備份的路徑到:840D文件夾下,。 4.將新的硬盤(pán)裝到移動(dòng)硬盤(pán)盒上,恢復(fù)SPARK_840D_SYS.GHO到新盤(pán)上,; 5.恢復(fù)完裝到機(jī)器上測(cè)試居然能啟動(dòng)系統(tǒng)了,,不可思意,而我又把舊的裝上去,,結(jié)果還是不好,,問(wèn)題就怪在這兒。 6.我又嘗試把電腦上的鏡像文件恢復(fù)到舊的上面去試,,結(jié)果是舊的裝上去也好了,,又不可思意。 7.問(wèn)題是在840D本身啟動(dòng)時(shí)進(jìn)不了自身的GHOST系統(tǒng),,所以我才拆下來(lái)用電腦做鏡像恢復(fù)的,。 8.設(shè)備就這樣給我整好了,又要去做其他事情了,,那邊變頻器A033偶爾報(bào)警還得去修,,忙呀! 611D控制模塊與數(shù)控系統(tǒng)主要是通過(guò)一根數(shù)據(jù)總線相連,,基本沒(méi)有太多的接口信號(hào),。 X431:軸脈沖使能,該信號(hào)為低電平時(shí),該軸的電源撤消,,一般這個(gè)信號(hào)直接與 24V短接 X432:BERO 端子,,該接口用作BERO開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸入口。 X34,,X35模擬輸出口,,其中有兩個(gè)模擬口(X1,X2 )用作模塊診斷測(cè)試用,,它可以用來(lái)跟蹤一些數(shù)字量,,比如轉(zhuǎn)速,電壓和電流等并把它轉(zhuǎn)換成0到5V的模擬電壓輸出,,具體的輸出信號(hào)可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)選擇,,Ir模擬輸出7口是固定輸出電機(jī)R相的電流的模擬值。 X411:電機(jī)編碼器接口,,輸入電機(jī)的編碼器信號(hào),,還有電機(jī)的熱敏電阻,其中電機(jī)的熱敏電阻值是通過(guò)該插座的13和25腳輸入,,該熱敏電阻在常溫下為580歐,,155度時(shí)大于1200歐,這時(shí)控制板關(guān)斷電機(jī)電源并產(chǎn)生電機(jī)過(guò)熱報(bào)警,。(1PH7電機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)連接同1FT6/1FK6電機(jī)) X411:直接測(cè)量系統(tǒng)輸入口,,輸入直接位置測(cè)量信號(hào),一般為正余弦電壓信號(hào) * 611D的控制板的速度環(huán)和電流環(huán)的參數(shù)設(shè)置在NCK里面,,故更換控制板后不需要重新設(shè)置參數(shù),。 (2)611A控制模塊接口信號(hào) 611A控制模塊與1FT5電機(jī)構(gòu)成伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),完成速度環(huán)和電流環(huán)的控制,,其速度環(huán)和電流環(huán)的參數(shù)都保存在控制板上,,故更換該板要注意參數(shù)的設(shè)置。接口信號(hào)如下: X311: 電機(jī)反饋接口,,電機(jī)的速度實(shí)際值和電機(jī)的熱敏電阻值都通過(guò)它輸入到控 制板里,,1FT5電機(jī)的速度檢測(cè)是通過(guò)一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置是通過(guò)18個(gè)霍而元件來(lái)檢測(cè)的,。電機(jī)內(nèi)的熱敏電阻值是通過(guò)該插座的11和12腳信號(hào)輸入, 在常溫下小于250歐,,當(dāng)電機(jī)內(nèi)部溫度達(dá)到155度時(shí)電阻大約是1000歐,控制板這時(shí)關(guān)斷電源,,并發(fā)出報(bào)警信號(hào),。 X321:設(shè)定端子,速度的給定值通過(guò)該端子的56和14輸入,,一般來(lái)講,,給定值是正負(fù)0到10V的電壓,。 X331:使能端子:相應(yīng)模塊的使能信號(hào)輸入,663是脈沖使能,,與電源模塊的63作用差不多,,只是它僅作用于單個(gè)的軸模塊。65是控制使能,,常常把它和NC側(cè)給定信號(hào)的控制使能相連,。 X341: 模塊狀態(tài)輸出接口,輸出模塊的狀態(tài)信息,,如模塊準(zhǔn)備好信號(hào),,報(bào)警等。 |