西門子將電氣化、自動(dòng)化、數(shù)字化的力量融入各行各業(yè)，以前所未見的高度、速度、精度和深度，讓關(guān)鍵所在，逐一實(shí)現(xiàn)。

德國(guó)制造: 現(xiàn)貨      聯(lián)   系   人： 黃勇《黃工》   24小時(shí)聯(lián)系手機(jī)：  13701633515
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而在西門子的數(shù)控產(chǎn)品中最有特點(diǎn)，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(shí)物圖觀察840D系統(tǒng)。

2. 西門子810D系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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，因此在說明時(shí)將二者劃歸一處。

西門子數(shù)控系統(tǒng)基本構(gòu)成圖

2.1 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(MachineControl 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 Machinecommunication)

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(PCUNIT)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(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最為常用。

（3）、MCP(Machine controlpannel)

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開關(guān)設(shè)定。

WinCC中定時(shí)器使用方法介紹

1、定時(shí)器功能介紹
2、腳本中定時(shí)器介紹
3、使用腳本實(shí)現(xiàn)更多定時(shí)器功能
3．1 整點(diǎn)歸檔
3．2 WinCC 項(xiàng)目激活時(shí)避免腳本初次執(zhí)行及延遲執(zhí)行腳本1 定時(shí)器功能介紹
    WinCC 中定時(shí)器的使用可以使 WinCC按照指定的周期或者時(shí)間點(diǎn)去執(zhí)行任務(wù)，比如周期執(zhí)行變量歸檔、在指定的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行全局腳本或條件滿足時(shí)打印報(bào)表。WinCC 已經(jīng)提供了一些簡(jiǎn)單的定時(shí)器，可以滿足大部分定時(shí)功能。但是在有些情況下，WinCC 提供的定時(shí)器不能滿足我們需求，這時(shí)我們就可以通過 WinCC 提供的腳本接口通過編程的方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能，因?yàn)槟_本本身既可以直接 調(diào)用 WinCC其他功能，比如報(bào)表打印，也可以通過中間變量來控制其他功能的執(zhí)行，比如通過置位/復(fù)位歸檔控制變量來觸發(fā)變量記錄的執(zhí)行。WinCC 提供了 C 腳本和 VBS 腳 本，本文主要以全局 C 腳本編程為例介紹定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)。
2 腳本中定時(shí)器介紹     既然在全局腳本中可以編程控制其他功能的執(zhí)行，那么首先看看全局腳本的觸發(fā)：

                         圖1   腳本觸發(fā)器分類 如圖1所示： 腳本觸發(fā)器分為使用定時(shí)器和使用變量， 定時(shí)器又分為周期執(zhí)行和非周期執(zhí)行一次，比如每分鐘執(zhí)行一次腳本屬于周期執(zhí)行，指定2012年10月1日?qǐng)?zhí)行一次屬于非周期執(zhí)行。 使用變量觸發(fā)腳本，即在變量發(fā)生變化時(shí)，腳本就執(zhí)行一次， 而變量的采集可以根據(jù)指定周期循環(huán)采集，或者根據(jù)變化采集，根據(jù)變化實(shí)際是1秒 鐘采集變量一次。
3使用腳本實(shí)現(xiàn)更多定時(shí)器功能
   利用腳本自身的定時(shí)器， 可以通過在腳本中編程的方式實(shí)現(xiàn)更多其它定時(shí)功能。

3．1整 點(diǎn)歸檔

    WinCC提供了變量歸檔，變量歸檔分為周期歸檔和非周期歸檔，不管是周期歸檔或非周期的歸檔，都又可以通過一些 變量或腳本返回值來控制歸檔， 比如：整點(diǎn)歸檔。下面的設(shè)置結(jié)合WinCC腳本，實(shí)現(xiàn)了在 整點(diǎn)開始?xì)w檔，歸檔五分種后停止歸檔，即每個(gè)小時(shí)僅歸檔前五分鐘的數(shù)據(jù)。
    軟件環(huán)境：Windows 7 Professional Service Pack1 , WinCC V7.0 SP3
    歸檔名稱：ProcessValueArchive
    歸檔變量：NewTag
    歸檔周期：1 分鐘
    歸檔控制變量  startarchive
    C腳本觸發(fā)周期：10秒
    腳本代碼：
#include "apdefap.h"
intgscAction( void )
{
    #pragma option(mbcs)
    #pragma code ("kernel32.dll"); 
    void GetLocalTime (SYSTEMTIME* lpst); 
    #pragma code(); 
      SYSTEMTIME time;
      int  t1; 
      GetLocalTime(&time); 
      t1=time.wMinute; 
if(t1==00) 
      { 
                  SetTagBit("startarchive",1);  
       } 
     if(t1==05) 
      { 
                  SetTagBit("startarchive",0);    
 } 
return0;
}
歸檔設(shè)置如圖2：

                     圖2   歸檔設(shè)置
    同理，在以上腳本的基礎(chǔ)上做修改，可以實(shí)現(xiàn)在某個(gè)指定的時(shí)間點(diǎn)打印報(bào)表，只要在滿足觸發(fā)條件時(shí)調(diào)用下列函數(shù)：    
       RPTJobPrint(" Myprintjob")；
      Myprintjob為 事先創(chuàng)建好的打印作業(yè)。 
       腳 本主要部分在于獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，下 面的腳本實(shí)現(xiàn)了獲取當(dāng)前時(shí)間并分別獲取年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒，星期幾的功能。
 
    Varname1 到 Varname8 為 WinCC 內(nèi)部變量。若在 WinCC畫面上顯示時(shí)，由于默認(rèn) I/O 域的 格式為999.99， 要把 Varname1 的顯示格式改為9999。 
  #include "apdefap.h"
intgscAction( void )
{
          #pragma option(mbcs)
 
          #pragma code ("kernel32.dll"); 
             void GetLocalTime (SYSTEMTIME* lpst); 
         #pragma code(); 
         SYSTEMTIME time;
            GetLocalTime(&time); 
             SetTagWord("Varname1",time.wYear);
           SetTagWord("Varname2",time.wMonth);
           SetTagWord("Varname3",time.wDayOfWeek);
           SetTagWord("Varname4",time.wDay);
           SetTagWord("Varname5",time.wHour);
           SetTagWord("Varname6",time.wMinute);
           SetTagWord("Varname7",time.wSecond);
           SetTagWord("Varname8",time.wMilliseconds);
  return 0;

該數(shù)控龍門加工中心由德國(guó)WALDRICH COBURG公司于1983年生產(chǎn)制造，機(jī)床為雙龍門且可以單獨(dú)控制操作，型號(hào)為20-10-600CNC。原機(jī)床共有X1軸、XA1軸(雙龍門同步移動(dòng))、Y軸(滑板)、Z軸(滑枕)、W1軸、WA1軸(橫梁同步移動(dòng))、S軸(主軸)、C軸(旋轉(zhuǎn)工作臺(tái))、A軸(附件軸)9個(gè)軸，配有12個(gè)附件頭。原控制系統(tǒng)采用SIEMENS 8MC數(shù)控控制系統(tǒng)，X軸使用旋轉(zhuǎn)變壓器做位置檢測(cè)并配以機(jī)械同步傳動(dòng)杠來保證立柱移動(dòng)的同步要求。其他控制軸采用感應(yīng)同步器做位置檢測(cè)元件，橫梁移動(dòng)采用直流電動(dòng)機(jī)串聯(lián)運(yùn)行并配以機(jī)械同步傳動(dòng)杠來保持傳動(dòng)的同步，并在一側(cè)設(shè)有交流微調(diào)電動(dòng)機(jī)作為調(diào)整之用。機(jī)床傳動(dòng)全部采用模擬直流伺服系統(tǒng)控制。

機(jī)床技術(shù)規(guī)格和參數(shù)：

·       X 軸行程: 0--27000mm, 速度:5--10000mm/min；

·       Y 軸行程: 0--8000mm, 速度:5--6000mm/min；

·       Z 軸行程: 0--1000mm, 速度:5--3000mm/min；

·       W 軸行程:0--3900mm，速度:5-2000mm/min；

主軸具有定向功能,2個(gè)檔位,一檔轉(zhuǎn)數(shù)為6～275r/min；二檔轉(zhuǎn)數(shù)為17～750 r/min 。

數(shù)控系統(tǒng)的改造

選用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)改造原數(shù)控龍門銑床的SINUMERIK 8MC數(shù)控系統(tǒng)。新系統(tǒng)包括“10.4"彩色TFT(OP031)顯示器、MMC103帶硬盤。MMC軟件版本為5.3版本,WINDOWS 95操作系統(tǒng),“3.5"軟驅(qū)，R232標(biāo)準(zhǔn)通訊口。NCU為572.3系統(tǒng)，軟件版本為840D的5.3版本。PLC采用S7-300輸入/輸出模塊，同時(shí)利用840數(shù)控系統(tǒng)的PROFIBUS接口加裝13個(gè)S7-ET200BPLC模塊(其中兩塊模擬輸出模塊)，建立4個(gè)遠(yuǎn)程控制分站。該接口數(shù)據(jù)傳輸速度為1.5Mbaudrate,遠(yuǎn)高于X122接口187.5Kbaudrate的傳輸速度,提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。各分站之間采用西門子專用通訊電纜,與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,這樣即節(jié)省控制電纜使用數(shù)量,也降低了電氣故障率。該機(jī)床還具有龍門軸功能及主-從功能(主要解決X1、XA1,W1、WA1同步運(yùn)行)以及五軸聯(lián)動(dòng)功能,中文顯示,標(biāo)準(zhǔn)的固定循環(huán),具有840D標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)功能。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及電動(dòng)機(jī)的配置

選用了西門子611D數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及1FT6系列交流伺服電動(dòng)機(jī)改造X1軸，XA1軸, Y軸，Z軸，W1軸，WA1軸,S軸，選用西門子611D數(shù)字模塊進(jìn)行控制。

PLC部分

選用西門子S7－300和S7-ET200B改造原S5-PLC。采用SIEMENS 840D標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板及用戶操作面板實(shí)現(xiàn)機(jī)床的一些輔助動(dòng)作和功能。

機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)功能設(shè)置

首先通過根據(jù)原機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)功能，自行設(shè)計(jì)電氣原理圖，并組織現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試進(jìn)行PLC、NC聯(lián)機(jī)調(diào)試。

通過選用HEIDENHAIN直線光柵尺(LB382C)更換原Y軸、Z軸、W1軸、WA1軸測(cè)量系統(tǒng)。用HEIDENHAIN的增量編碼器(ROD485)更換原X軸位置編碼器，主軸定向編碼器。 X軸同步功能利用2臺(tái)增量編碼器(ROD485)。利用840D的龍門軸功能實(shí)現(xiàn)X1軸、XA1軸兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行。W軸同步功能利用LB382C直線光柵尺(左右各安裝一根直線光柵尺)。利用840D的龍門軸功能，實(shí)現(xiàn)W1軸、WA1軸2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行，并在WA1側(cè)設(shè)有微調(diào)電動(dòng)機(jī)作為手動(dòng)橫梁水平調(diào)整之用。

主軸根據(jù)滑枕上安裝的接近開關(guān)與附件銑頭上安裝的接近開關(guān)組合不同，通過PLC程序編制，可進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)安裝附件銑頭以及不同附件銑頭不同功率限制，用以保護(hù)附件銑頭不超功率進(jìn)行工件切削。

機(jī)床數(shù)據(jù)配置

對(duì)于一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控龍門加工中心，根據(jù)機(jī)床實(shí)際工作需要作了以下機(jī)床數(shù)據(jù)配置。

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S軸的NC參數(shù)配置；

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S軸的驅(qū)動(dòng)參數(shù)配置；

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S軸的驅(qū)動(dòng)優(yōu)化；

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1軸的螺距補(bǔ)償。

通過PROFIBUS總線對(duì)機(jī)床上各個(gè)用戶操作站進(jìn)行硬件組態(tài)聯(lián)機(jī)及設(shè)定。設(shè)頂用戶報(bào)警信息及操作信息的編制和顯示、附件頭裝卸的程序編制、840D控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能的實(shí)現(xiàn)。

PLC控制程序的設(shè)計(jì)及聯(lián)機(jī)調(diào)試

除了設(shè)計(jì)該機(jī)床正常工作所需各種功能的PLC程序外，針對(duì)于該數(shù)控龍門加工中心特殊功能，也作了以下PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。

利用兩臺(tái)增量編碼器，X軸龍門軸同步功能的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。利用兩根LB382C直線光柵尺，W軸龍門軸同步功能的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。W軸橫梁自動(dòng)、手動(dòng)調(diào)平PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。主軸及附件銑頭的功率限制的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。

根據(jù)滑枕上安裝的接近開關(guān)與附件銑頭上安裝的接近開關(guān)組合不同，各種附件銑頭的自動(dòng)識(shí)別及裝卸的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；刀具輔助銑頭裝卸故障時(shí)的手動(dòng)緊急處理的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；橫梁前傾后傾的(掃刀裝置)PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；對(duì)各個(gè)座標(biāo)軸限位的PLC程序，各個(gè)坐標(biāo)軸Reference程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；根據(jù)機(jī)床要求的用戶報(bào)警信息及操作信息的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。

數(shù)控機(jī)床故障報(bào)警對(duì)機(jī)床操作者及維修技術(shù)人員，在操作和維修起很大作用，因此該機(jī)床故障報(bào)警劃分級(jí)別設(shè)計(jì)為：機(jī)床緊急停止、相應(yīng)及相關(guān)動(dòng)作停止、報(bào)警提示延時(shí)后停止相應(yīng)動(dòng)作、報(bào)警提示。機(jī)床設(shè)計(jì)為自動(dòng)檢測(cè)主軸附件使用功率，在達(dá)到最大設(shè)定負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息,超過最大設(shè)定負(fù)荷時(shí)停止相應(yīng)進(jìn)給動(dòng)作。使用簡(jiǎn)單的中文語言對(duì)報(bào)警進(jìn)行描述，并提供相關(guān)的故障診斷信息。為保護(hù)機(jī)床，報(bào)警后相應(yīng)故障、診斷信息不經(jīng)手動(dòng)清除不得自動(dòng)消除。上述信息在CNC顯示器上進(jìn)行中文顯示設(shè)定。

機(jī)床安全保護(hù)、操作互鎖的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。包括主軸換檔的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；各個(gè)用戶操作站手動(dòng)功能的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試,數(shù)控系統(tǒng)面板及擴(kuò)展機(jī)床面板調(diào)試；其他輔助功能的PLC程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。

通過配置SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)，西門子611D數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及1FT6系列交流伺服電動(dòng)機(jī)和選用西門子611D數(shù)字模塊、S7-300 數(shù)字量輸入輸出模塊、ET200B模塊等硬件。利用西門子專用TOOLBOX軟件，進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)以及840D數(shù)控系統(tǒng)NC機(jī)床數(shù)據(jù)正確配置，一次調(diào)試成功，達(dá)到了原機(jī)床設(shè)計(jì)功能，在很短時(shí)間內(nèi)試車成功，投入生產(chǎn)使用。同時(shí)，也使我們了解了SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)越性能，積累了數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)和調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)。