通過(guò)視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù),，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化,。
快速的循環(huán)處理能力,，使其在模塊加工中獨(dú)顯威力。<a class="image-bbbb" bbbb="http://baike.SINUMERIK 810D NC軟件選件的一系列突出優(yōu)勢(shì)可以幫助您在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。例如提前預(yù)測(cè)功能,，可以在集成控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)快速控制,。
另一個(gè)例子是坐標(biāo)變換功能。固定點(diǎn)停止可以用來(lái)卡緊工件或定義簡(jiǎn)單參考點(diǎn),。模擬量控制控制模擬信號(hào)輸出;
樣條插補(bǔ)功能(A，B,，C樣條)用來(lái)產(chǎn)生平滑過(guò)渡,；壓縮功能用來(lái)壓縮NC記錄；多項(xiàng)式插補(bǔ)功能可以提高810D/810DE運(yùn)行速度,。
840D可根據(jù)
用戶程序進(jìn)行輪廓的沖突檢測(cè)、刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)入和退出策略及交點(diǎn)計(jì)算,、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償,、螺距誤差補(bǔ)償棚測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償,、過(guò)象限誤差補(bǔ)償?shù)取?/div>
NC編程
840D系統(tǒng)的NC編程符合DIN 66025標(biāo)準(zhǔn)(德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)),，具有高級(jí)語(yǔ)言編程特色的程序編輯器，可進(jìn)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(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)具備1．5兆字節(jié)的用戶內(nèi)存,，用于零件程序,、
刀具偏置、補(bǔ)償?shù)拇鎯?chǔ),。
PLC編程
840D的集成式PLC*以標(biāo)準(zhǔn)sIMAncs7模塊為基礎(chǔ),，PLC程序和數(shù)據(jù)內(nèi)存可擴(kuò)展到288KB，u/o模塊可擴(kuò)展副2048個(gè)輸入/輸出點(diǎn),、PLC程序能以*的采樣速率監(jiān)視數(shù)據(jù)輸入,，向
數(shù)控機(jī)床發(fā)送運(yùn)動(dòng)停止/起動(dòng)等指令。
操作部分硬件
840D系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的PC軟件,、硬盤,、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開(kāi)發(fā)自定義的界面,。此外,，2個(gè)通用接過(guò)RS232可使
主機(jī)與
外設(shè)進(jìn)行通信，用戶還可通過(guò)
磁盤驅(qū)動(dòng)器接口和打印機(jī)并聯(lián)接口完成程序存儲(chǔ),、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(yǔ)自轉(zhuǎn)換為一種語(yǔ)言，系統(tǒng)提供的話言有中文,、英語(yǔ),、德語(yǔ)、西班牙語(yǔ),、法語(yǔ),、意大利語(yǔ)：顯示屏上可顯示程序塊、電動(dòng)機(jī)軸位置,、操作狀態(tài)等信息,。
請(qǐng)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(hào)，首先我們來(lái)觀察一下802D所構(gòu)成的實(shí)物圖,，SINUMERIK 802D是個(gè)集成的單元,，它是由NC以及PLC和人機(jī)界面（HMI）組成，通過(guò)PROFIBUS總線連接驅(qū)動(dòng)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)品中特點(diǎn)，代表性的系統(tǒng)應(yīng)該是840D系統(tǒng),。因此,，我們可以通過(guò)了解西門子840D系統(tǒng)，來(lái)了解西門子
數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),。首先通過(guò)以下的實(shí)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(qǐng)參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡(jiǎn)明調(diào)試手冊(cè) - 2006版本）
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(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)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，帶軟驅(qū),；OP單元正是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的顯示器,，而西門子MMC的控制軟件也在這臺(tái)計(jì)算機(jī)中。
（1）MMC(Man Machine communication)
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，但可以帶軟驅(qū),；PCU50,、PCU70對(duì)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(jí)HMI。一般標(biāo)準(zhǔn)供貨時(shí),，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級(jí)HMI,。
（2）OP(Operation pannel)
OP單元一般包括一個(gè)10.4〞TFT顯示屏和一個(gè)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常用,。
（3）、MCP(Machine control pannel)
MCP是專門為數(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. 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））：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接口，RS232接口,，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),。
數(shù)字驅(qū)動(dòng)
（請(qǐng)參閱：Simodrive 611 Universal 產(chǎn)品介紹）
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,。
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(dǎo)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(hào)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(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,。
元件
系統(tǒng)集成和連接以下元件：可以連接2個(gè)電子手輪,，小型手持單元，通過(guò)I/O 模塊PP 72/48 或通過(guò) MCPA模塊控制的機(jī)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(jī)床控制面板,，同時(shí)具有用于模擬主軸的模擬接口?？梢赃B接3個(gè)I/O模塊PP 72/48,。
西門子6FC5357-0BB14-0AA0
步驟
明確驅(qū)動(dòng)類型和供電方式
確定邊界條件和集成至自動(dòng)化系統(tǒng)
確定負(fù)載情況，計(jì)算大負(fù)載力矩,，確定電機(jī)
確定 SINAMICS 電機(jī)模塊
其它軸重復(fù)第 3 步和第 4 步
計(jì)算所需的直流母線功率和確定 SINAMICS 電源模塊
確定電源側(cè)功率部件（主開(kāi)關(guān),、熔斷器、電源濾波器等）
確定所需的閉環(huán)控制性能和選擇控制單元,，確定組件布線
確定其他的系統(tǒng)組件
計(jì)算組件對(duì)直流 24 V 供電的電流需要量并確定電源規(guī)格（例如：SITOP 裝置及 24 V 電源模塊）
確定連接系統(tǒng)的組件
配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組件
?
1. 明確驅(qū)動(dòng)類型
電機(jī)選型是以實(shí)際應(yīng)用所需的轉(zhuǎn)矩為基礎(chǔ)的,。
1FE2 的應(yīng)用為主主軸驅(qū)動(dòng)。
確定電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩時(shí),，除了由應(yīng)用決定的負(fù)載力矩外,，還需明確以下機(jī)械數(shù)據(jù)：
要移動(dòng)的質(zhì)量
摩擦阻力
機(jī)械效率
大轉(zhuǎn)速
大加速度和大減速度
周期時(shí)間
此外還需注意以下幾點(diǎn)：
電機(jī)的選型應(yīng)基于電機(jī)特定的極限特性曲線,。這些極限特性曲線描述轉(zhuǎn)矩或功率隨轉(zhuǎn)速變化的趨勢(shì)。這些極限特性曲線展示了基于功率模塊或電機(jī)模塊的直流母線電壓的電機(jī)極限特性,。
直流母線電壓取決于電網(wǎng)電壓和電源模塊的類型,。
2. 確定邊界條件和集成至自動(dòng)化系統(tǒng)
選型時(shí)要注意，電機(jī)利用率要符合 100 K 繞組超溫時(shí)的額定值,。
將驅(qū)動(dòng)集成至自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)還需注意其他一些邊界條件,。
對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制功能以及同步功能，要使用相應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng),，例如：SINUMERIK。
通過(guò) PROFIBUS 實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與上位自動(dòng)化系統(tǒng)的連接,。
3. 確定負(fù)載情況,，計(jì)算大負(fù)載力矩，確定電機(jī)
電機(jī)的選型應(yīng)基于電機(jī)特定的極限特性曲線,。
極限特性曲線描述了不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩變化以及基于電網(wǎng)電壓和供電功能的電機(jī)極限,。
圖片: 同步電機(jī)極限特性曲線
電機(jī)的選型應(yīng)根據(jù)所選應(yīng)用中出現(xiàn)的負(fù)載情況而定。
為不同的負(fù)載情況使用不同的特性曲線,。
定義了以下工作制：
連續(xù)工作制
斷續(xù)周期工作制
任意工作制
根據(jù)負(fù)載情況確定電機(jī)
在特性曲線上找到具備特定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的工作點(diǎn),，根據(jù)該點(diǎn)上的負(fù)載情況確定電機(jī)規(guī)格。
確定工作制并確定負(fù)載情況
計(jì)算大電機(jī)轉(zhuǎn)矩
大電機(jī)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在加速階段,。在該加速階段中,，負(fù)載力矩和啟動(dòng)力矩相加,，得出所需的電機(jī)大轉(zhuǎn)矩。
通過(guò)電機(jī)的極限特性曲線驗(yàn)證大電機(jī)轉(zhuǎn)矩是否合適,。
確定電機(jī)
在確定電機(jī)時(shí)必須考慮下列標(biāo)準(zhǔn)：
- 必須遵循動(dòng)態(tài)極限值,。所有“轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速"點(diǎn)必須位于相關(guān)的極限特性曲線下方。
- 必須遵循電機(jī)溫升極限,。同步電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩必須位于 S1（連續(xù)工作制）特性曲線下方,。電機(jī)平均轉(zhuǎn)速下的電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩根據(jù)工作制得出。
|
提示 同步電機(jī)時(shí)需注意,，允許的大電機(jī)轉(zhuǎn)矩在電壓極限特性曲線的高速區(qū)內(nèi)會(huì)減小,。 為了防止電壓波動(dòng)，要與電壓極限特性曲線保持 10 % 的距離,。
|
?
連續(xù)工作制
在連續(xù)工作制下,，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間存在特殊的函數(shù)關(guān)系，
例如：M = 常數(shù),，M ~ n
2,，M ~ n 或 P = 常數(shù)。
該驅(qū)動(dòng)通常在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上運(yùn)行,。此時(shí)需要為該穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行基本負(fù)載設(shè)計(jì),。
基本負(fù)載力矩必須位于 S1 特性曲線上或在其下方。
而針對(duì)短時(shí)過(guò)載的情況,，例如電機(jī)啟動(dòng)時(shí),，則需要進(jìn)行過(guò)載設(shè)計(jì)。
同步電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩必須位于電壓極限曲線下方
M,，單位：Nm,；n，單位：rpm |
|
AP 1 | 啟動(dòng),，例如 1 分鐘 |
AP 2 | 連續(xù)工作制（S1）,，連續(xù)工作多個(gè)小時(shí)（帶水冷） |
AP 3 | 連續(xù)工作制（S1），連續(xù)工作多個(gè)小時(shí)（不帶水冷） |
圖片: 連續(xù)工作制時(shí)的電機(jī)選擇
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提示 不帶水冷的運(yùn)行中必須存在自然對(duì)流,。
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斷續(xù)周期工作制
除了連續(xù)工作制（S1）之外,，還有帶有不同負(fù)載持續(xù)率的斷續(xù)周期工作制（S3）。此時(shí)按一系列相同的工作周期運(yùn)行,。每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段停機(jī),、斷能時(shí)間。
圖片: S1 連續(xù)工作制
圖片: S3 斷續(xù)周期工作制,，不影響啟動(dòng)過(guò)程
負(fù)載力矩必須位于相應(yīng)的電機(jī)溫升極限曲線之下,。
斷續(xù)周期工作制時(shí)需要考慮過(guò)載設(shè)計(jì)。
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提示 弱磁區(qū)域中的工作制設(shè)計(jì)必須使用選型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 弱磁區(qū)域以外的工作制設(shè)計(jì)可使用以下公式,。
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M,，單位：Nm；n,，單位：rpm |
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AP 1 | = 400 Nm,，100 rpm 時(shí) |
AP 2 | = 0 Nm，0 rpm 時(shí) |
圖片: 斷續(xù)周期工作制時(shí)的電機(jī)選擇
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提示 電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下可能需要設(shè)置保持力矩,。該保持力矩必須在有效轉(zhuǎn)矩“M有效"中考慮,。 考慮了電機(jī)的保持力矩后，便可以省去自鎖式齒輪箱,。
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任意工作制
此工作制可定義電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的趨勢(shì),。
圖片: 工作制示例
為每個(gè)時(shí)間段規(guī)定一個(gè)負(fù)載力矩。此外,，還必須在加速段考慮平均負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,。必要時(shí)，還需要考慮與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力矩,。
在計(jì)算電機(jī)需要輸出的負(fù)載力矩或加速力矩時(shí),，需要考慮齒輪箱傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率。
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提示 弱磁區(qū)域中的工作制設(shè)計(jì)必須使用選型工具 SIZER for SIEMENS Drives,。 弱磁區(qū)域以外的工作制設(shè)計(jì)可使用以下公式,。
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時(shí)間段 Δt i 中的電機(jī)轉(zhuǎn)矩：
計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速 | 
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計(jì)算電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩 | 
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計(jì)算電機(jī)平均轉(zhuǎn)速 |
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J M | 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 |
J G | 齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 |
J 負(fù)載 | 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 |
n 負(fù)載 | 負(fù)載轉(zhuǎn)速 |
i | 齒輪箱傳動(dòng)比 |
η G | 齒輪箱傳動(dòng)效率 |
M 負(fù)載 | 負(fù)載力矩 |
M R | 摩擦力矩 |
T | 循環(huán)時(shí)間，周期時(shí)間 |
A; E | 時(shí)間段 Δt i中的起始值,，結(jié)束值 |
t e | 負(fù)載持續(xù)時(shí)間 |
Δt i | 時(shí)間間隔 |
電機(jī)平均轉(zhuǎn)速“n電機(jī),，平均"時(shí)的電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩“M電機(jī)，有效"必須位于 S1 特性曲線下方,。
大轉(zhuǎn)矩“M大"出現(xiàn)在加速過(guò)程中,，在同步電機(jī)和異步電機(jī)上該大轉(zhuǎn)矩必須位于電壓極限曲線/M大特性曲線的下方。
電機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)果如下：
圖片: 根據(jù)工作制選擇電機(jī)
電機(jī)選擇
在連續(xù)工作制下并出現(xiàn)過(guò)載時(shí),，必須根據(jù)要求的過(guò)載力矩計(jì)算過(guò)載電流。
此時(shí)的計(jì)算規(guī)則與使用哪種電機(jī)類型（同步電機(jī)或異步電機(jī)）和哪種工作制（連續(xù)工作制或斷續(xù)周期工作制）有關(guān),。
步驟
找到正好滿足工作制所需條件的電機(jī)
計(jì)算基本負(fù)載下的電機(jī)電流
檢查是否符合溫升限值
確定電機(jī)的其他屬性,。配置電機(jī)選件
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