西门子840D系统讲义.pdf
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1、 SINUMERIK 840D 系统培训讲义 系统培训讲义 Edition 10.2003 用户维修用户维修 北京凯普精益机电技术有限公司北京凯普精益机电技术有限公司 -BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 1第一章第一章 SINUMERIK 840D 系统的硬件构成系统的硬件构成 一SINUMERIK 840D 系统的组成 SINUMERIK 840D 系统的硬件主要由下列几部分构成:1.NCU 数控单元(Numerical control unit)数字控制核心 NCK 的硬件装置。NCU 单元集成了
2、 SINUMERIK 840D 数控CPU 和 S7-300 的 PLC CPU 芯片,包括数控软件和 PLC 软件。2人机交互装置(MMC)SINUMERIK 840D 系统可以使用 MMC100.2、MMC103,PCU20,PCU50。其人机操作界面可选 OP031,OP032 等。其建立起 SINUMERIK840D 系统与操作人员之间的交互界面。3可编程序控制器 PLC SINUMERIK 840D 系统集成了 S7-300-2DP 的 PLC,并通过通讯模块 IM361扩展外部的 I/O 模块。4驱动装置 SINUMERIK 840D 系统可采用全数字伺服驱动 SIMODRIVE6
3、11D,配以 1FT,1FK 系列进给电机和 1PH 系列的主轴电机。二SINUMERIK 840D 系统的硬件安装 -BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 2 SINUMERIK 840D 系统各模块在安装排列时,最左侧通常为电源模块,其后为 NCU 控制板,MSD 主轴驱动模块,FDD 进给驱动模块。通常,驱动模块遵循功率越大的模块越靠近左侧。X3Floppy1)X4X6X10MCPPower supplyX102X112X122X111X121X130BX130AMEMORY CARDX172PGQ
4、WERTYMPI bus cableSIMATIC S7-300 IM connecting cableMPI cableIMSIMATIC S7-300 I/O devicesPSSMsX2X20NCUOperator panel(rear view)MMCISA adapter(rear view)X8X9Cable for datainput/output V.241)X8/X9 on MMC 101/102 onlyParallel interface 1)e.g.printer/streameror MPI-PG cableL2DPReserved for servicingto d
5、rive busNCU terminal blockINOUTX20X21Distributor boxMPI cableHHUHHU handwheelX4X1X2X5X101Cable distributioncabinetFig.1-1 8 4 0 D 系统连接图-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 3 三NCU 数控装置 a)NCU 的硬件版本 NCU571.2 486DX2 处理器,大到 1.5MB 的 CNC 存储器和 288KB 的用户存储器。最多可控制十个坐标轴或主轴,一个通道。NCU5
6、72 486DX2 处理器,大到 1.5MB 的 CNC 存储器和 288KB 的用户存储器。最多可控制十个坐标轴或主轴,二个通道。NCU573.2 奔腾级处理器,大到 1.5MB 的 CNC 存储器和 288KB 的用户存储器。最多可控制三十一个坐标轴或主轴,多至十个通道或操作方式组。b)NCU 的接口 X101:OPI 总线接口。其传输波特率为 1.5MB。可连接 MMC,MCP,HHU 等。X102:PROFBUS 总线接口或其他通讯接口,波特率为 1.5MB,可接ET200/M153 等通讯模块。X111:P 总线/K 总线。通过 IM361 通讯模块连接外部 I/O 模块。X112:
7、保留接口。RS232 串行通讯接口(NOT NCU573.2),NCU573.2为模块连接使用。X121:I/O 设置口。可扩展连接手轮,仿形测头,4 个快速 I/O 口。X122:MPI 总线接口。其传输波特率为 187.5KB。可连接 PG,HHU 等。X130A:驱动总线接口。X130B:数字模块接口。可连接数字测量模块。X172:设备总线接口。X173:PCMCIA 卡插槽。c)NCU 的 LED 指示信息 SIMODRIVENCUMSDMS (I/RF,OI)FDDSIEMENSFDDFDD驱动总线终端封头Fig.1-2 SINUMERIK 840常用组态方式-BeiJing CAP
8、E Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 4NCU 装置上的 7 段数码显示,在数控系统上电后,系统正常时显示“6”,其左侧的LED为NCK的状态信息,右列为内置PLC的状态信息。当NCK正常时,“+5V”和“SF”(SINUMERIK READY 810D)的灯亮。PLC 的绿色“PR”运行灯亮。NCK 的 LED 灯:+5V:绿色 供电电源正常时灯亮 NF:红色 斜坡监控 CF:红色 COM 口通讯监控 CB:黄色 NCK 通过 OP I 进行通讯。CP:黄色 NCK 通过 P C M P I 进行通讯。PLC 的 LED 灯
9、 PR:緑色 PLC 运行。PS:红色 PLC 停止。PF:红色 PLC 监控。PFO:黄色 PLC 强制。d)NCU 上的 S 开关 NCK 启动开关(S3)0:正常模式。系统使用设定的数据启动。1:用标准机床数据引導。2:软件升级。从 PCMCIA 卡上加载系统软件。37:保留。PLC 启动开关(S4)0:PLC 运行。允许编辑P L C 程序,而不用激活密码。1:PLC 运行。P L C 程序只读,激活密码后,才能编辑P L C 程序。2:PLC 停止。3:MRES,模块复位。NMI:No_maskable interrupt,非屏蔽中断。-BeiJing CAPE Precision
10、Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 5 四电源模块 NE 的连接 电源模块主要为 NC 和驱动模块提供控制和动力电源,产生母线电压,同时SIMATIC interfacePG MPI interfaceI/O interface(cable distributor)Error and status LEDs(H1/H2)7-segment display(H3)RESET button(S1)NMI button(S2)PLC start-up switchI/O expansion for connectingthe digitizer modu
11、le when usingNCU for digitizing(NCU 573 only)NCK start-up switchSIMODRIVE 611D interfacePCMCIA slot(X173)Device bus interfaceMEMORY CARD-X172S3X130BX130A-X121-X111S4-X102-X101-X112-X122RESETNMIFig.1-3 SINUMERIK 840 NCU模块接口NCU 56 0-57 2.3接口-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,
12、Ltd 6监测和模块状态。i.电源模块的类型 UE:Uncontrolled infeed,非受控电源模块。I/RF:Infeed/Regeneractive feedback,再生回馈电源模块。ii.电源模块的接口 48/9 模块启动/禁止 端子 48 被使能,预充电程序被内部启动,一旦直流母线已被充电,预充电接触器打开,主开关发出内部使能信号。63/9 脉冲使能 端子 63 用来为所有功率部件的晶体管脉冲使能,并将进给模块预使能。使能和禁止是立即的,并同时作用于所有的模块。当这个信号取消后,驱动功率连续下降。64/9 驱动使能 端子 64 在 63 被使能的情况下,+24V 接到端子 64
13、,则进给模块被使能,使能和禁止同时作用于所有的模块。当信号取消后,所有轴的速度设定值置零,当特别设定的延迟时间到达后(大约 200ms,标准值),所有控制器和脉冲使能被禁止,模块被制动。iii.电源模块的 LED 指示灯 1.红色 15V 电源故障 2.红色 5V 电压故障 3.绿色 外部使能信号不允许,端子6 3 和6 4 缺失。4.黄色 直流母线充电 5.红色 线路电源故障,转换电抗器不可用,选择不正确 线路电源或变压器电压太低 6 红色 直流母线过压 -BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 7 M6
14、00P600X351X111X121X141X161X171X172X181U1 V1 W1 PE1RedYellowRed5V voltagelevel faultyDevice ready(DC linkprecharged)DC link over-voltageElectronics powersupply faultyDevice is not ready,no enable signal(term.63,64 or 48)Mains faultPower supplyDevicebusDC link connectionRedGreenRedLED displaysLED disp
15、laysFig.1-4 Interfaces for OI and I/RF module 1055KW-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 8 五SIMODRIVE 611D 数字驱动模块 SIMODRIVE 611D 数字驱动模块分为单轴和双轴模块。X161X121X111X141X171X172X1815.35.25.1639964197473.173.27274544101515R911248111113NS2NS1AS2AS1M500P5002U11U12V11V12W11W1Relay co
16、ntact for Ready messageNC contactNO contactRelay contact for group messageI2t and motor overtemperaturePulse enableEnable voltageDrive enable signalReference potential for enable voltageEnable voltageP24P15N15N24MMRESET(R+term.15)Enable voltageSetting-up modeContactor energization,start213Signaling
17、contact frommains contactorEnabling signal for internalmains contactorSignaling contact for startinglockout(NC contact)DC link power supply for mains bufferingExternal infeed for electronics power supplyExternal infeed for electronics power supplyExternal infeed for electronics power supplyLED displ
18、aysFig.1-5 Connection terminals on SIMODRIVE 611 mains supply module 1055 kW-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 9 六人机通讯 MMC MMC 通常分为 MMC103 和 MMC100.2 两种类型。MMC103 带硬盘,X35X432 BERO?terminalsX341X412MotorencoderAxis 2X422DirectpositionAxis 2M600P600 X411MotorencoderAxis 1D
19、C link busbarX421Direct positionAxis 1X431Relay terminalsPulse enableX151Device busX141Drive busX351MotorconnectingterminalsA1 and A2X34Rating platePE terminals PE1 PE2X35X432BERO?terminalsX341M600P600X411MotorencoderDC link busbarX421Direct positionX431Relay terminalsPulse enableX151Device busX141D
20、rive busX351X34RatingplateU2 V2 W2 PE1 PE2MotorconnectingterminalsX131双轴F D D/M S D 模块 单轴F D D/M S D 模块Fig.1-6 Design of FDD/MSD modules-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 10MMC100.2 则不带硬盘。MMC 从本质上讲就是一个独立的计算机。OP031等既是这台计算机的显示器。MMC103 的接口 X4:MPI 总线接口 X6,X7:串行通信接口(COM1,COM
21、2)。X8:LPT1 并行通信接口。X10:扩展键盘接口,可外接计算机通用键盘。X21X2018DX1X2X11X3X4X5X6X7X8S1S2X10X9X153X152X151D12SIEMENSX142X141X13ISA interfaceNC keyboardinterfaceMass storageinterface IDEPCMCIA optionalinterfacePower supplyinterfaceLCD interfaceExternal keyboard/mouse interfaceFloppy diskinterfaceParallel printerinter
22、face(LPT1)VGA interfaceReset buttonNMI buttonBatteryX121X122COM1COM2Fig.1-7 MMC103接口示意图-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Technology Co.,Ltd 11七S7-300 可编程序控制器 SINUMERIK840D 系统的 PLC 集成在 NCU 模块中。其与外围的模块连接通过 NCU 模板的 X111 口与通讯模块 IM361 连接,实现与外围 I/O 模块和功能模块的数据交换。八机床控制面板 MCP i.MCP 接口 X20:MPI 总线接
23、口 X10:电源供电端子(M24,P24)ii.LED 指示灯 LED1LED2:保留。LED3:电源供电,24V 电源激活。LED4:数据传输。iii.MCP 的总线地址和波特率(S3)跳线开关 S3 用于设定 MCP 的总线地址和总线的传输的速度。810D 的总线地址为 14,波特率 187.5KB。840D 的总线地址为 6,波特率 1.5MB。OUTINSF5 VDCX1X2ML+MFigure 1-8 Front View of the Interface Module IM 361-BeiJing CAPE Precision Mechanical&Electrical Techn
24、ology Co.,Ltd 12 Operator panelinterface(MPI)Power supply interfaceSwitch S3X10X20S33142EmergencySTOP buttonON”1 2 3 4LEDs 1.4Connection for equipotential bonding conductor2345678Meaning:onoffBaud rate:1.5MbaudBaud rate:187.5kbaudonoffoffoffonoff200ms cycle transmit pattern/2400ms receive monitoring
25、100ms cycle transmit pattern/1200ms receive monitoring50mscycle transmit pattern/600ms receive monitoringononononononononoffoffoffoffoffoffoffoffononononoffoffoffoffononononoffoffoffoffononoffoffononoffoffononoffoffononoffoffonoffonoffonoffonoffonoffonoffonoffonoffBus address:15Bus address:14Bus add
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