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西门子840D数控系统在DH2200数控卧车中的应用

1引言：

DH2200/是我厂90年代初引进的第一台具有全功能的重型数控卧式车床，主要用于对汽轮机转子零部件进行精加工，为我厂创造了上亿元的产值。但由于电力电子器件的飞速发展和技术的不断更新，该设备不能适应工厂产品系列化、快速化发展的战略目标。其具体表现为：原有数控系统880电力电子器件老化严重，故障频繁；且许多主要电器元件现已经淘汰，备件购买困难而且周期长，不易维护；需要专门的编程人员，不能实现资源的共享。因此，对该卧式车床进行全面的电气改造具有可行性和必要性。

2 SINUMERIK 840D数控系统的组成：

SINUMERIK 840D是一种微处理数字控制系统，用于控制带数字驱动的机床。由数控及驱动单元(NCU),MMC,PLC模块三部分组成。

2.1 NCU（Numerical Control Unit）数字控制部件

根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为NCU561.2，NCU571.2 NCU572.2，NCU573.2（12轴），和NCU573.2（32轴）等若干种型号。

NCU单元中集成有SINUMERIK 840D数控CPU和SIMZTIC PLC CPU芯片，包括相应的数控软件和PLC控制软件，并且带有防飞溅剂MPI或PROFIBUS接口，RS232接口，手轮及测量接口，和PCMCIA卡插槽。

2.2 MMC(Man Machine Communication)人机通讯

人机通讯是数控系统和人进行信息交流的通道。包括藤玩具三部分: OP(Operation Panel),MMC,MCP。

2.2.1 OP 操作面板

OP(Operation Panel)单元一般包括一个10.4″TFT显示屏和一个NC键盘，因此OP单元和MMC建立起SINUMERIK 840D与操作者之间的交换界面。建立的条件是SINUMERIK 840D数控系统应用的是MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率187.5K/秒，OP单元为这个总线络中的一个节点。

2.2.2 MMC计算机

MMC实际上一台计算机。它有自己独立的CPU，还可以带硬盘，带软区。OP单元正是这台计算机上的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。西门子公司根据不同的用户制造了不同档次的MMC，一般最常用的有MMC102.2及MMC103，对于SINUMERIK 810D

数控系统配MMC102.2，对于SINUMERIK 840D数控系统配MMC103。

2.2.3 MCP 机床操作面板

机器开始运转

MCP（Machine Control Panel）是专门天然橡胶为数控机床而配置的操作面板，它是通过MP（Multiple Point Interface）总线技术连接于数控系统。根据应用场合不同，其布局不同，有车床版MCP和铣床版MCP两种，本次设计采用车床板操作面板。

2.3 PLC模块

SINUMERIK 840D数控系统的PLC部分使用的是西门子SIMATIC S的软件及模块,在同一导轨上从左到右依次是电源(Power Supply)，接口模块(Interface Module)及信号模块(Signal Module)。PLC的CPU与NC的CPU是集成在NCU中的。 电源模块（PS）是为PLC和NC提供电源+24V和+5V。接口100多名施工人员交叉施工模块（IM）是用于级之间互连。信号模块（SM）是用于机床PLC输入/输出的模块，有输入型和输出型两种。

3 硬件设计

DH2200/是一台具有全功能的重型数控卧式车床。由床头箱、刀架、尾座、闭式中心架构成机床的主体。铁屑输送器、冷却装置、液压油箱、油温控制器作为机床的辅助设备。该机床采用SINUMERIK 840D数控系统，光栅尺作为位置检测元件，构成全闭环控制系统。现以刀架的改造为例来阐述840D的应用。最具有代表性的是前苏联按摹拟磨擦面的破坏情势将磨擦磨损实验机分类

西门子840D系统为当今世界较先进的数控系统，该系统所配的伺服驱动系统为611D数字型驱动系统，所配的交流伺服电动机X、Z轴为1FTSCAH0大同。主轴驱动仍保留原来6RA27全数字式直流调速系统。

840D数控系统通过总线与CRT、MCP、MMC103、S和ET-200 PLC相连，具体连接方式见（硬件连接总框图1）

3.1 SITOP电源和伺服电源模块

SITOP电源为MMC和PLC接口模块与信号模块提供稳定的电源。伺服电源模块主要为NCU和给611D数字驱动提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测电源和模块的状态。根据容量所选电机的总的容量大于15KW以上，所以选用带有馈入装置的电源模块I/RF系列。伺服电源馈入模块能否给611D驱动模块供电决定于它的脉冲使能信号（端子63与9），控制器使能信号（端子64与9），内部接触器使能信号（端子48与112），这些使能信号通断都是通过PLC程序来控制实现的。其上电顺序是，内部接触器使能信号，脉冲使能信号，控制器使能信号。

3.2 MMC人”机界面

MMC是人机界面，用于图形的显示，数字等的输入。根据该机床的特点，我们选用OP031(Operation Panel)操作面