西门子数控系统和数控机床编程及加工

项目五西门子数控系统主编张爱红（2023版）单元一西门子数控系统概述单元二数控系统的部件连接单元三西门子PLC应用编程单元四基本控制逻辑设计单元五机床数据设定单元六西门子数控系统的数据保护

项目五西门子数控系统

项目五西门子数控系统-组成单元一西门子数控系统概述802S802Cee基本系列价格功能系列810D840D802DV2.1

802Sbaseline802Cbaseline&

SimoDriveBaseline802DBaseline性能SINUMERIK

802

SbaselineSINUMERIK

802

Cbaseline单元一西门子数控系统概述sinumerik802dbaseline单元一西门子数控系统概述SINUMERIK

810DPCU20

主轴电机I/O+馈入/再生模块轴扩展模块机床控制面板<任选>OP...键盘植入式HMI

电源部分NC（数字控制）+PLC（可编程逻辑控制）+驱动器可以提供多种HMI版本电源部分单元一西门子数控系统概述主轴电机I/OI/R机床控制面板<任选>OP...键盘WindowsNT伺服电机NC+PLC

驱动可以提供多种HMI版本PCU50+++电源部分SINUMERIK

840D单元一西门子数控系统概述操作站电气柜伺服电机380VAC24V直流电源SITOP/PS307滤波器电抗器机床电器部件手轮变压器220VAC24VDCRS232隔离器24VDC24VDC键盘机床控制面板主开关220VAC个人计算机24VDCX111X222X333PP72/48电源模块功率模块X111X222X333PP72/4824VDC802DPCU电缆通道功率模块功率模块控制模块总线模块控制模块控制模块伺服电机伺服电机220VAC单元二西门子部件连接-总连接图

单元二西门子部件连接-系统控制及显示单元

系统与显示单元合为一体,此单元有一块486工控机作主控CPU,负责数控运算、界面管理、PLC液晶显示屏（OP），与键盘输入单元组成人机界面。与系统其他单元间的通讯采用PROFIBUS

现场总线，另有2个RS232接口与外界通讯。单元二西门子部件连接–PP单元

最大144点输入，96点输出。由PROFIBUS完成与PCU的通讯。单元二西门子部件连接-PROFIBUS总线单元由PROFIBUS子模块、各单元上相应的PROFIBUS接口以及PROFIBUS总线电缆组成。PROFIBUS总线连接时要求各接点进出方向正确，两根线不交叉且连接可靠，屏蔽接牢。各接点插头上的设置开关严格遵循终端为“ON”，中间为“OFF”的原则。单元二西门子部件连接–SIMODIVE611USIMODIVE611U数字伺服驱动单元（伺服驱动器调试软件安装）：由电源模块、功率模块、611U控制模块组成。其中电源模块负责将380V交流电转换成600V直流母线电压。7473.273.17253525163996419911248NS1NS2

电源馈入模块功率模块单元二西门子部件连接-驱动电源模块单元二西门子部件连接-伺服电机通常有1FK6/1FK7/1FT6/1PH7等电机组成。单元二西门子部件连接–连接图数控系统采用24V直流供电，要选择好直流稳压电源的容量。数控系统中需要直流24V供电部件有：数控系统和键盘、机床控制面板、数字输入输出模块等。尽可能采用单独的24VDC电源为数字输出外部供电。单元二西门子部件连接–数控系统的供电7473.273.17253525163996419911248NS1NS224VDCExchangeReadyOverTempPowerPP72/48主开关电网滤波器(选件)电抗器（根据电源模块的功率选配）380VACT64T63T48与主轴停止同步tt断电时序tt上电时序0V连接到PLC输入端连接到PLC输出端0V（电源馈入模块）单元二西门子部件连接–电源馈入模块单元二西门子部件连接–功率、控制模块A1A2X411X412X472X471X423和用于模拟主轴的使能控制是用于测量的高速输入接口如果测量装置使用外部24V电源，该24V电源的0V应与M24连接模拟输出用于模拟主轴的速度给定。75A为±10V15为参考地注意：模拟输出为8位D/A转换器，最小当量为78mV。所以该模拟信号不能用于位置控制如果使用或时，P24和M24应连接外部24V电源直流母线导流条必须与电源模块的直流母线导流条紧密连接56.A14.A24.A20.A65.A9.AI0.AI1.AQ0.AQ1.A56.B14.B24.B20.B65.B9.BI0.BI1.BQ0.BQ1.B75A16A75Ｂ16Ｂ15P24M24663919TTL编码器接口用于连接主轴外置编码器。该接口最大信号频率为1MHz。对于车床或加工中心应根据主轴的转速进可能选择高线数的编码器。建议：选用西门子配套的编码器和配套的电缆RS232通讯接口用于连接驱动器调试软件：SIMOCOMＵ驱动器设备总线接口由电源模块通过配套的扁平电缆连接UVWUVW（611UE和功率模块）单元二西门子部件连接–主轴变频控制56.A14.A24.A20.A65.A9.AI0.AI1.AQ0.AQ1.A75A16A75Ｂ16Ｂ15P24M24663919611UE速度给定参考地CWCCWCOM变频器CWCCW±10V模拟信号参考地24VDC0V0V（模拟主轴的连接）单元二西门子部件连接–动力电缆电机信号电缆的屏蔽网与功率模块壳体连接电机电缆及信号电缆的屏蔽连接单元二西门子部件连接–输入/输出模块5048464442403836494745434139373534333231302928272625242322212019181716151413121110987654321X111X222X333端子转换器输出公共端：外部24V直流电源输入公共端：外部24V直流电源的0V24V直流输出–可用于输入信号公共端端子27、28、29、30无定义24个电平输入信号15~30V：为高电平<15V：为低电平高电平电流：2~15mA16个电平输出信号高电平输出：24V输出电流max：250mA同时系数：1一、西门子PLC编程工具(安装)

单元三

西门子PLC应用编程二、操作界面

单元三西门子PLC应用编程三、机床控制梯形图的在线显示

单元三西门子PLC应用编程四、通过PLC程序选择加工程序

单元三西门子PLC应用编程五、NC与PLC数据交换PLC应用程序Read/Write:V49000000~V49000511交换数据区(512Bytes)NC:程序$A_DBB[n] ByteSA_DBW[n] Word$A_DBD[n] Double$A_DBR[n] Real单元三西门子PLC应用编程六、PLC远程诊断功能监控PLC状态下载或上载PLC应用程序单元三西门子PLC应用编程单元四基本控制逻辑设计一、伺服驱动器的使能控制断开断开断开断开断开置“0”置“0”伺服禁止电源模块611UENC接口端子48与端子9端子63与端子9端子64与端子9端子663与端子9端子65与端子9脉冲使能控制使能接通接通接通接通接通置“1”置“1”伺服使能由PLC按照规定的时序控制继电器，通过继电器的触点将端子闭合可由PLC控制，或直接将控制端子短接由PLC，根据电源模块端子63和端子64的状态，将各轴的内部的脉冲使能和控制使能信号置位急停控制在机床紧急情况下，使机床所有部件制动，并在最短的时间内停止。有些机床要求急停时切断数控系统、驱动系统和其他电气部件的电源。通过继电器控制电源模块的使能，例如按下急停按钮，使继电器失电而导致驱动器端子9和64断开。任何一轴的硬限位均可起此作用。二、急停控制和限位控制单元四基本控制逻辑设计7473.273.17253525163996419911248NS1NS2连接到PLC输出端0V通过继电器控制电源模块的使能单元四基本控制逻辑设计2.限位控制硬限位软限位加工区限位单元四基本控制逻辑设计进给倍率和主轴倍率2.电子手轮3.进给轴的手动控制4.程序运行控制选项三、基本操作功能单元四基本控制逻辑设计系统发出换刀信号，刀架电机正转继电器动作，电机正转，通过减速机构和升降机构将上刀体上升至一定位置，离合盘起作用，带动上刀体旋转到所选择刀位，发讯盘发出刀位信号，刀架电机反转继电器动作，电机反转，完成初定位后上刀体下降，齿牙盘啮合，完成精确定位，并通过升降机构锁紧刀架。四、车床刀架控制单元四基本控制逻辑设计2.电动刀架控制的相关PLC单元四基本控制逻辑设计机床数据是数控系统与机床以及伺服驱动之间匹配的媒介。机床数据是数控系统功能管理和开放的钥匙。机床数据是机床动态特性的调节阀门。机床数据为PLC逻辑控制提供灵活的方式。单元五机床数据的设定-机床数据功能通用机床数据轴机床数据PLC机床数据伺服驱动数据其他机床数据单元五机床数据的设定-机床数据分类单元五机床数据的设定-通用机床数据轴机床数据：主要是与机床各运行轴相关的机械电气参数机床进给轴及相关机床数据示意机床主轴及相关机床数据示意单元五机床数据的设定-轴机床数据单元五机床数据的设定-轴机床数据与机械匹配的数据单元五机床数据的设定-轴机床数据轴速度单元五机床数据的设定-轴机床数据参考点单元五机床数据的设定-轴机床数据反向间隙及螺距误差补偿单元五机床数据的设定-轴机床数据单元五机床数据的设定-轴机床数据单元五机床数据的设定-轴机床数据单元五机床数据的设定-轴机床数据单元五机床数据的设定-轴机床数据主轴单元五机床数据的设定-伺服驱动数据MD880:电机转速MD918:PROFIBUS地址MD1005:电机编码器每转脉冲数MD1120：电流环增益MD1121:电流环积分时间MD1407/MD1408:速度环增益MD1409/MD1410:速度环积分时间机床动态数据分析单元五机床数据的设定1.机床的精度除了与机械部件的精度有关外，还与数控系统的分辨率、检测元件的精度以及动态特性调节的好坏有关。2.动态特性还影响机床相关坐标的插补精度。单元五机床数据的设定-PLC机床数据单元五机床数据的设定-其他机床数据单元六西门子数控系统的数据保护-存储器256KB340KBVersion1>Version2802D系统配备了32M静态存储器SRAM与16M高速闪存FLASHROM两种存储器，静态存储器区存放工作数据（可修改），高速闪存区存放固定数据，通常作为数据备份区，以及存放系统程序。

单元六西门子数控系统的数据保护单元六西门子数控系统的数据保护两种起动方式:冷启动。S1开关选择（左图）。热启动。操作面板选择（右图）。单元六西门子数控系统的数据保护三种起动方式：（冷热启动均有）正常上电启动。以静态存储器区的数据启动。缺省值上电启动。以SIEMENS出厂数据启动。按存储数据上电启动。以高速闪存FLASHROM内的备份数据启动。802D的数据保护方法：机内存储

机外存储PC卡存储单元六西门子数控系统的数据保护机内存储

机内存储即将静态存储器SRAM区已修改过的有用数据存放到高速闪存FLASHROM区保存。通常系统断电后，SRAM区的数据由高能电容C上的电压进行保持，对于长期不通电的机床，SRAM区的数据将丢失。当重新上电时，系统启动过程中自动调用备份数据区上一次存储的机床数据，若没有做过数据存储则在启动过程中自动调用出厂数据。机内存储即数据存储功能是一种不需任何工具的方便快速的数据保护方法。单元六西门子数控系统的数据保护机外存储（通过RS232串行口传输）（软件安装）

单元六西门子数控系统的数据保护

PC卡存储单元六西门子数控系统的数据保护主编：……撰稿教师：……（以姓氏为序）制作：……责任编辑：……电子编辑：……谢谢观看！数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9