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西门子数控系统基本构成

一．西门子840D系统的组成 

SINUMERIK840D是由数控及驱动单元（CCU或NCU），MMC，PLC模块三部分组成，由于在集成系统时，总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起，并用设备总线互相连接，因此在说明时将二者划归一处。

1.人机界面     

人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成： 

    MMC包括：

- OP单元

- MMC

- MCP三部分。

MMC实际上就是一台计算机，有自己独立的CPU,还可以带硬盘，带软驱；OP单元正是这台计算机的显示器，而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 

a.MMC 

我们zui常用的MMC有两种：

MMCC100.2

MMC103

其中MMC100.2的CPU为486，不能带硬盘；而MMC103的CPU为奔腾，可以带硬盘，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2，而为SINUMERIK840D配MMC103。

PCU(PC UNIT)是专门为配合西门子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、 OP15等而开发的MMC模块，目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2，不带硬盘，但可以带软驱。PCU50、PCU70对应于MMC103，可以带硬盘，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作HMI, HMI有分为两种：嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI。 

b.OP 

OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031zui为常用。 

c.MCP 

MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合不同，其布局也不同，目前，有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D，MCP的MPI地址分别为14和6，用MCP后面的S3开关设定。 

对于SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。

2.数控及驱动单元 

a.NCU数控单元 

 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元：*控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯 它由一个COM CPU板. 一个PLC CPU板和一个DRIVE板组成. 

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)，NCU573.2(31轴)等若干种，同样，NCU单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相应的数控软件和PLC控制软件，并且带有MPI或Profibus借口，RS232借口，手轮及测量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU单元很薄，所有的驱动模块均排列在其右侧。    

b．数字驱动 

  数字伺服：运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)电机组成    SINUMERIK840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它包括两部分：电源模块+驱动模块（功率模块）。 

  电源模块：主要为NC和给驱动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测电源和模块状态。根据容量不同，凡小于15KW均不带馈入装置，极为U/E电源模块；凡大于15KW均需带馈入装置，记为I/RF电源模块，通过模块上的订货号或标记可识别。 

  611D数字驱动:是新一代数字控制总线驱动的交流驱动，它分为双轴模块和单轴模块两种，相应的进给伺服电机可采用1FT6或者1FK6系列，编码器信号为1Vpp正弦波，可实现全闭环控制。主轴伺服电机为1PH7系列。

c.PLC模块 

SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATIC S7-300的软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块（Power Supply），接口模块（Interface Module）机信号模块（Signal Module）。的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

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西门子数控系统的维修方法：
1）电源接通后无基本画面显示
（a）电路板03840号板上无监控灯显示
（b）03840号电路板上监控灯亮
①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电池报警，表示电压已不足。
②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。
③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。
2）CRT上显示混乱
（a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。
（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。
（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。
（d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。
3）在自动方式下程序不能启动
（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。
（b）系统处于自动保持状态。
（c）禁止循环启动。检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。
4）进给轴运动故障
（a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有：
①操作方式不对；
②从PLC传至NC的信号不正常；
③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。
④发生22号报警，它表示位置环未准备好。
⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。
⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。
⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。
（b）进给轴运动不连续。
（c）进给轴颤动。
①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行*佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。
②CNC系统的位控板有故障。
③机构磨擦力太大。
④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。
（d）进给轴失控。
①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。
②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。
③进给驱动单元有故障。
④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。
⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。
（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有*佳化或者KV系数太大。
（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。
5）主轴故障
如果实际主轴转速超过所选齿轮的转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。
6）V·24串行接口报警
（a）20秒内仍未发送或接收到数据时：
①外部设备故障；
②电缆有误；
③03840板有故障。
（b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：
①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入；
②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；
③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64·3为“1”（循环禁止）引起的。进口泵 阀门
（c）停止位错误。
①波特率设定错误；
②阅读机有故障；
③机床数据错误。
西门子数控840D案例西门子840D数控系统本身性能稳定，故障率极低。配置西门子840D系统的数控设备调试和维修实践中，大部分故障源于设备的安装调试和使用中出现的问题，以下列举几个不同类型的维修实例以供参考。
　　例1一台840D系统的TH5840加工中心，在调试中出现NCU报警，PS和PF红灯亮，报警号是“12460通道%1程序段%2超出%3的符号数目”和“15175通道%1程序段%2程序%3接口不能建立”，并且出现频次没有规律。查阅诊断手册，提示报警来自“用于循环程序定义扩展的内存不足（PROC-指令）”。经修改并删除新的加工程序，报警未能消除，调整程序数目等相关机床参数故障依旧，基本排除是程序内存本身的原因。根据报警出现的频次，且IM361接口模块的SF灯亮，怀疑故障和信号干扰有关，经检查IM361连接电缆，发现电缆屏蔽不良，重新做IM361的连接电缆屏蔽层，报警消除。