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數(shù)控及驅(qū)動(dòng)單元 
1.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)。 
2．?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。

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），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。 
硬件的接口 
一．840D系統(tǒng)的接口 
q 840D系統(tǒng)的MMC，HHU，MCP都通過(guò)一根MPI電纜掛在NCU上面，MPI是西門子PLC的一個(gè)多點(diǎn)通訊協(xié)議，因而該協(xié)議具有開放性，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。 
q 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。 
二．611系列驅(qū)動(dòng)的組成與接口 
1．611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： 
?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 
?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。 
2．611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zui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)斷開時(shí)，主控制回路電源主繼電器斷開。 
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 
q 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) 
 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 
西門子數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試,編程和維修概要（三） 
——西門子數(shù)控系統(tǒng)調(diào)試,編程和維修概要 
840D系統(tǒng)操作 
SINUMERIK840D/810D或SINUMERIK FM-NC是機(jī)床的CNC控制系統(tǒng)，可以通過(guò)CNC控制系統(tǒng)的操作面板執(zhí)行下列基本功能： 
開發(fā)和修改零件程序 
執(zhí)行零件程序 
手動(dòng)控制 
讀入/讀出零件程序和數(shù)據(jù) 
編輯程序數(shù)據(jù) 
報(bào)警顯示和取消報(bào)警 
編輯機(jī)床數(shù)據(jù) 
在一個(gè)MMC或幾個(gè)MMC之間或一個(gè)NC或幾個(gè)NC之間建立通信鏈接（M:N,m-MMC裝置和n-NCK/PLC裝置） 
用戶接口包括： 
顯示元件，如監(jiān)測(cè)器，LED等； 
操作元件，如鍵，開關(guān)，手倫等。q 
840D系統(tǒng)具有數(shù)控機(jī)床具有的自動(dòng)、手動(dòng)、編程、回參考點(diǎn)、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入等功能。 
手動(dòng):手動(dòng)主要用來(lái)調(diào)整機(jī)床,手動(dòng)有連續(xù)手動(dòng)和步進(jìn)手動(dòng),有時(shí)為了需要走特定長(zhǎng)度時(shí),可以選擇變量INC方式,輸入要運(yùn)行的長(zhǎng)度即可. 
自動(dòng): 840D的程序一般來(lái)講是在NCK的RAM里執(zhí)行,所以對(duì)MMC103或PCU50來(lái)講,需要先把程序裝載到NCK里,但對(duì)于特別長(zhǎng)的程序,可以選擇在硬盤里執(zhí)行,具體操作方法為:選擇加工,程序概要,用光標(biāo)選擇要執(zhí)行的程序,選擇從硬盤執(zhí)行既可.在自動(dòng)方式下,如果MMC裝有SINDNC軟件,還可以從網(wǎng)絡(luò)硬盤上執(zhí)行程序. 
MDA: MDA跟自動(dòng)方式差不多,只是它的程序可以逐段輸入,不一定是一個(gè)完整的程序,它存在NCK里面一個(gè)固定的MDA緩沖區(qū)里,可以把MDA緩沖區(qū)的程序存放在程序目錄里,也可以從程序區(qū)里調(diào)程序到MDA緩沖區(qū)來(lái). 
REPOS:重定位功能,有時(shí)在程序自動(dòng)執(zhí)行時(shí)需要停下來(lái)把刀具移開檢測(cè)工件,然后接著執(zhí)行程序,需要重定位功能,操作方法是在自動(dòng)方式下暫停程序執(zhí)行,轉(zhuǎn)到手動(dòng),移開相應(yīng)的軸,要重新執(zhí)行程序時(shí),轉(zhuǎn)到重定位方式,按相應(yīng)的軸移動(dòng)按鈕,回到程序中斷點(diǎn),按啟動(dòng)鍵程序繼續(xù)執(zhí)行.注意在這個(gè)過(guò)程中不能按復(fù)位鍵. 
程序模擬:840D支持在程序正式運(yùn)行前進(jìn)行圖形模擬,以減少程序的故障率,但由于MMC系統(tǒng)的不同,模擬的方法不一樣,在MMC103上,程序模擬*在MMC上執(zhí)行,故模擬中不會(huì)對(duì)NCK產(chǎn)生影響,但在MMC100.2上,程序模擬在NCK里面執(zhí)行,與程序?qū)嶋H執(zhí)行情況一樣,因此在模擬前務(wù)必要選擇程序測(cè)試,如果還要提高模擬速度,還可以選擇空運(yùn)行。 
系統(tǒng)的連接與調(diào)試 
（一）硬件的連接 
1.SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的硬件連接從兩方面入手： 
其一，根據(jù)各自的接口要求，先將數(shù)控與驅(qū)動(dòng)單元，MMC，PLC三部分分別連接正確： 
（1）源模塊X161種9，112，48的連接；驅(qū)動(dòng)總線和設(shè)備總線；zui右邊模塊的終端電阻（數(shù)控與驅(qū)動(dòng)單元）。 
（2）MMC及MCP的+24V電源千萬(wàn)注意極性（MMC）。 
（3）PLC模塊注意電源線的連接；同時(shí)注意SM的連接。 
其二，將硬件的三大部分互相連接，連接時(shí)應(yīng)注意： 
（1）PI和OPI總線接線一定要正確。 
（2）CU或NCU與S7的IM模塊連線。 
2．檢查 
在正確完成所有機(jī)械的和電氣的安裝工作后即可進(jìn)行通電，調(diào)試工作；而首先要做的就是開機(jī)準(zhǔn)備工作，它可確?？刂葡到y(tǒng)及其組件啟動(dòng)正常，并滿足EMC檢測(cè)條件 
全部系統(tǒng)連線完成后需要做一些必要的檢查，內(nèi)容如下： 
?屏蔽： 
（1）確保所使用的電纜符合西門子提供的接線圖中的要求； 
（2）確保信號(hào)點(diǎn)欄屏蔽兩端都與機(jī)架或機(jī)殼連通。 
對(duì)于外部設(shè)備（如打印機(jī)，編程器等），標(biāo)準(zhǔn)的單端屏蔽的電纜也可以用。但一旦控制系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)行，則應(yīng)不接這些外部設(shè)備為宜；如一定要接入，則連接電纜應(yīng)兩端屏蔽。 
?EMC（Electromagnetic Compatibility）檢測(cè)條件： 
（1）信號(hào)線與動(dòng)力線盡可能分開遠(yuǎn)一些； 
（2）從NC或PLC出發(fā)的活到NC或PLC得線纜應(yīng)使用SIEMENS提供的電纜； 
（3）信號(hào)線不要太靠近外部強(qiáng)的電磁場(chǎng)（如點(diǎn)機(jī)和變壓器）； 
（4）HC/HV脈沖回路電纜必須*與其他所有電纜分開敷設(shè)； 
（5）如果信號(hào)線無(wú)法與其它電纜分開，則應(yīng)走屏蔽穿線管（金屬）； 
（6）下列距離應(yīng)盡可能?。?nbsp;
——信號(hào)線與信號(hào)線 
——信號(hào)線預(yù)輔助等電位端 
——等電位端和PE（走在一起） 
?防護(hù)ESD（Electromaqnetic Sensitive Device）組件檢測(cè)條件： 
（1）處理帶靜電模塊時(shí)，應(yīng)保證其正常接地； 
（2）如避免不了接處電子模塊，則請(qǐng)不要觸摸模塊上組件的針腳或其他導(dǎo)電部位； 
（3）觸摸組件必須保證人體通過(guò)放靜電裝置（腕帶或膠鞋）與大地連接； 
（4）模塊應(yīng)北方旨在導(dǎo)電表面上（放靜電包裝材料如導(dǎo)電橡膠等）； 
（5）模塊不應(yīng)靠近VDU，監(jiān)視器或電視機(jī)（離屏幕勿近與10cm）； 
（6）模塊不要與可充電的電絕緣材料接觸（如塑料與纖維織物）； 
（7）測(cè)量的前提條件 
——測(cè)量?jī)x器接地 
——絕緣儀器上的測(cè)量頭預(yù)先放過(guò)電 
（二）調(diào)試 
NC和PLC總清 
由于是*次通電，啟動(dòng)，所以有必要對(duì)系統(tǒng)做一次總清或總復(fù)位。 
1．NC總清 
NC總清操作步驟如下： 
將NC啟動(dòng)開關(guān)S3―→“1”; 
啟動(dòng)NC，如NC已啟動(dòng)，可按一下復(fù)位按鈕S1; 
待NC啟動(dòng)成功，七端顯示器顯示“6”，將S3―→“0”；NC總清執(zhí)行完成 
NC 總清后，SRAM內(nèi)存中的內(nèi)容被全部清掉，所有機(jī)器數(shù)據(jù)（Machine Data）被預(yù)置為缺省值。 
2．PLC總清 
PLC總清操作步驟如下： 
將PLC啟動(dòng)開關(guān)S4―→“2”;=>PS燈會(huì)亮； 
S4―→“3”并保持3秒等到PS等再次亮；=>PS燈滅了又再亮； 
在3秒之內(nèi)，快速地執(zhí)行下述操作S4：“2”―→“3”―→“2”；=>PS燈先閃，后又亮，PF燈亮（有時(shí)PF等不亮）； 
等PS和PF等亮了，S4―→“0”;=>PS和PF燈滅，而PR燈亮。 
PLC總清執(zhí)行完成，PLC總清后，PLC程序可通過(guò)STEP7軟件傳至系統(tǒng)，如PLC總清后屏幕上有報(bào)警可作一次NCK復(fù)位（熱啟動(dòng)）。 
開機(jī)與啟動(dòng) 
*次啟動(dòng)后，NCU狀態(tài)顯示（一個(gè)七段顯示器及一個(gè)復(fù)位按鈕S1兩列狀態(tài)顯示燈及兩個(gè)啟動(dòng)開關(guān)S3和S4。（如下圖） 
在確定S3和S4均設(shè)定位“0”，則此時(shí)就可以開機(jī)啟動(dòng)了，經(jīng)過(guò)大約幾十秒鐘，當(dāng)七段顯示器顯示“6”時(shí)，表明NCK上電正常；此時(shí)，“+5V”和“SF”燈亮，表明系統(tǒng)正常；但驅(qū)動(dòng)尚未使能，而PLC狀態(tài)澤“PR”燈亮，表明PLC運(yùn)行正常。 
MMC:MMC的啟動(dòng)時(shí)通過(guò)OP顯示來(lái)確認(rèn)的，如果是MMC100.2，在啟動(dòng)的zui后，在屏幕的下面會(huì)顯示一行信息“Wait For NCU Connection：×× Seconds”如MMC與NCU通訊成功，則SINUMERIK 810D/840D的基本顯示會(huì)出現(xiàn)在屏幕上，一般是“機(jī)床”操作區(qū)，而MMC103,由于它是可以帶硬盤的，所以在它的背后也有一個(gè)七段顯示器，如MMC103啟動(dòng)成功后它會(huì)顯示一個(gè)“8”字。 
MCP:在PLC啟動(dòng)過(guò)程中，MCP上的所有燈飾不停閃爍的，一旦PLC成功啟動(dòng)，且基本程序狀如則只有在OB1種調(diào)用FC19或FC25，那么MCP上的燈不再閃爍，此時(shí)MCP即可以使用。 
DRIVE SYSTEM:只有NC,PLC和MMC都正常啟動(dòng)后，zui后考慮驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。首先必須完成驅(qū)動(dòng)的配置，對(duì)于MMC100.2，需借助于“SIMODRIVE 611D”Start-up Tool軟件，而MMC103可直接在OP031上做，然后用PLC處理相應(yīng)信號(hào)即可。 
這樣，系統(tǒng)再啟動(dòng)后，SF燈應(yīng)滅掉。 
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