西门子将电气化、自动化、数字化的力量融入各行各业，以前所未见的高度、速度、精度和深度，让关键所在，逐一实现。

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图1

    双击“Automation License Manager Server”（自动化许可证管理器服务），打开它的属性对话框（见图2）。用“启动类型”选择框，将启动类型由“手动”改为“自动”。
    点击“启动”按钮，启动“Automation License Manager Server”，其状态变为“已启动”。最后点击“确定”按钮，图3是修改后的“服务”对话框。

图2

S7-200的仿真软件不是西门子公司编写的，国内有人将它汉化，其V2.0版可以对S7-200编程软件V4.0 编写的程序仿真。该仿真软件不能对S7-200的全部指令和全部功能仿真。但是它仍然不失为一个很好的学习S7-200的工具软件。
    该软件不需要安装，执行其中的“S7-200仿真.EXE”文件，就可以打开它。点击屏幕中间出现的画面，输入密码6596后按回车键，开始仿真。
    软件自动打开的是老型号的CPU 214，应执行菜单命令“配置”→“CPU型号”，用打开的对话框设置CPU的型号为CPU 22x。
   下图左边是CPU 224，CPU模块下面是用于输入数字量信号的小开关板。开关板下面的直线电位器用来设置SMB28和SMB29的值。
   双击CPU模块右边空的方框，用出现的对话框添加扩展模块。

    仿真软件不能直接接收S7-200的程序代码，必须用编程软件的“导出”功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的ASCII文本文件，然后再下载到仿真PLC中去。
    在编程软件中打开主程序OB1，执行菜单命令“文件”→“导出”，导出ASCII文本文件。
    在仿真软件中执行菜单命令“文件”→“装载程序”，在出现的对话框中选择下载什么块，点击“确定”按钮后，在出现的“打开”对话框中双击要下载的*.awl文件，开始下载。下载成功后，CPU模块上出现下载的ASCII文件的名称，同时会出现下载的程序代码文本框和梯形图（见下图）。

   执行菜单命令“PLC”→“运行”，开始执行用户程序。 如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，执行菜单命令“PLC”→“运行”后，出现的对话框显示出仿真软件不能识别的指令。点击“确定”按钮，不能切换到RUN模式，CPU模块左侧的“RUN”LED的状态不会变化。
    可以用鼠标点击CPU模块下面的开关板上的小开关来模拟输入信号，通过模块上的LED观察PLC输出点的状态变化，来检查程序执行的结果是否正确。
    在RUN模式点击工具栏上的按钮，可以用程序状态功能监视梯形图中触点和线圈的状态。
    执行菜单命令“查看”→“内存监控”，可以用出现的对话框监控V、M、T、C等内部变量的值。

该数控龙门加工中心由德国WALDRICH COBURG公司于1983年生产制造，机床为双龙门且可以单独控制操作，型号为20-10-600CNC。原机床共有X1轴、XA1轴(双龙门同步移动)、Y轴(滑板)、Z轴(滑枕)、W1轴、WA1轴(横梁同步移动)、S轴(主轴)、C轴(旋转工作台)、A轴(附件轴)9个轴，配有12个附件头。原控制系统采用SIEMENS 8MC数控控制系统，X轴使用旋转变压器做位置检测并配以机械同步传动杠来保证立柱移动的同步要求。其他控制轴采用感应同步器做位置检测元件，横梁移动采用直流电动机串联运行并配以机械同步传动杠来保持传动的同步，并在一侧设有交流微调电动机作为调整之用。机床传动全部采用模拟直流伺服系统控制。

机床技术规格和参数：

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

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

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

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

主轴具有定向功能,2个档位,一档转数为6～275r/min；二档转数为17～750 r/min 。

数控系统的改造

选用西门子840D数控系统改造原数控龙门铣床的SINUMERIK 8MC数控系统。新系统包括“10.4"彩色TFT(OP031)显示器、MMC103带硬盘。MMC软件版本为5.3版本,WINDOWS 95操作系统,“3.5"软驱，R232标准通讯口。NCU为572.3系统，软件版本为840D的5.3版本。PLC采用S7-300输入/输出模块，同时利用840数控系统的PROFIBUS接口加装13个S7-ET200BPLC模块(其中两块模拟输出模块)，建立4个远程控制分站。该接口数据传输速度为1.5Mbaudrate,远高于X122接口187.5Kbaudrate的传输速度,提高了数据传输速度。各分站之间采用西门子专用通讯电缆,与CPU进行数据通讯,这样即节省控制电缆使用数量,也降低了电气故障率。该机床还具有龙门轴功能及主-从功能(主要解决X1、XA1,W1、WA1同步运行)以及五轴联动功能,中文显示,标准的固定循环,具有840D标准的系统功能。

驱动系统及电动机的配置

选用了西门子611D数字伺服驱动系统及1FT6系列交流伺服电动机改造X1轴，XA1轴, Y轴，Z轴，W1轴，WA1轴,S轴，选用西门子611D数字模块进行控制。

PLC部分

选用西门子S7－300和S7-ET200B改造原S5-PLC。采用SIEMENS 840D标准机床控制面板及用户操作面板实现机床的一些辅助动作和功能。

机床标准功能设置

首先通过根据原机床标准功能，自行设计电气原理图，并组织现场安装调试进行PLC、NC联机调试。

通过选用HEIDENHAIN直线光栅尺(LB382C)更换原Y轴、Z轴、W1轴、WA1轴测量系统。用HEIDENHAIN的增量编码器(ROD485)更换原X轴位置编码器，主轴定向编码器。 X轴同步功能利用2台增量编码器(ROD485)。利用840D的龙门轴功能实现X1轴、XA1轴两台电动机的同步运行。W轴同步功能利用LB382C直线光栅尺(左右各安装一根直线光栅尺)。利用840D的龙门轴功能，实现W1轴、WA1轴2台电动机的同步运行，并在WA1侧设有微调电动机作为手动横梁水平调整之用。

主轴根据滑枕上安装的接近开关与附件铣头上安装的接近开关组合不同，通过PLC程序编制，可进行自动、手动安装附件铣头以及不同附件铣头不同功率限制，用以保护附件铣头不超功率进行工件切削。

机床数据配置

对于一台标准的数控龙门加工中心，根据机床实际工作需要作了以下机床数据配置。

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S轴的NC参数配置；

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S轴的驱动参数配置；

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1,S轴的驱动优化；

·       X1,XA1,Y,Z,W1,WA1轴的螺距补偿。

通过PROFIBUS总线对机床上各个用户操作站进行硬件组态联机及设定。设顶用户报警信息及操作信息的编制和显示、附件头装卸的程序编制、840D控制系统标准功能的实现。

PLC控制程序的设计及联机调试

除了设计该机床正常工作所需各种功能的PLC程序外，针对于该数控龙门加工中心特殊功能，也作了以下PLC程序设计及调试。

利用两台增量编码器，X轴龙门轴同步功能的PLC程序设计及调试。利用两根LB382C直线光栅尺，W轴龙门轴同步功能的PLC程序设计及调试。W轴横梁自动、手动调平PLC程序设计及调试。主轴及附件铣头的功率限制的PLC程序设计及调试。

根据滑枕上安装的接近开关与附件铣头上安装的接近开关组合不同，各种附件铣头的自动识别及装卸的PLC程序设计及调试；刀具辅助铣头装卸故障时的手动紧急处理的PLC程序设计及调试；横梁前倾后倾的(扫刀装置)PLC程序设计及调试；对各个座标轴限位的PLC程序，各个坐标轴Reference程序设计及调试；根据机床要求的用户报警信息及操作信息的PLC程序设计及调试。

数控机床故障报警对机床操作者及维修技术人员，在操作和维修起很大作用，因此该机床故障报警划分级别设计为：机床紧急停止、相应及相关动作停止、报警提示延时后停止相应动作、报警提示。机床设计为自动检测主轴附件使用功率，在达到最大设定负荷时产生报警信息,超过最大设定负荷时停止相应进给动作。使用简单的中文语言对报警进行描述，并提供相关的故障诊断信息。为保护机床，报警后相应故障、诊断信息不经手动清除不得自动消除。上述信息在CNC显示器上进行中文显示设定。

机床安全保护、操作互锁的PLC程序设计及调试。包括主轴换档的PLC程序设计及调试；各个用户操作站手动功能的PLC程序设计及调试,数控系统面板及扩展机床面板调试；其他辅助功能的PLC程序设计及调试。

通过配置SIEMENS 840D数控系统，西门子611D数字伺服驱动系统及1FT6系列交流伺服电动机和选用西门子611D数字模块、S7-300 数字量输入输出模块、ET200B模块等硬件。利用西门子专用TOOLBOX软件，进行PLC程序设计以及840D数控系统NC机床数据正确配置，一次调试成功，达到了原机床设计功能，在很短时间内试车成功，投入生产使用。同时，也使我们了解了SIEMENS 840D数控系统优越性能，积累了数控机床设计和调试的经验。

SIMATIC S7-300:用于制造行业的模块化通用控制器

SIMATIC S7- 300通用控制器是专门设计用于制造行业，特别是汽车和包装行业，的创新性系统解决方案。这种模块化控制器可作为理想的集中和分散配置通用自动化系统。安全技术和运动控制也可与标准自动化一起被集成进该通用控制器中。

说明

S7-300 CPU 的六个性能等级

现有性能范围极宽的分级 CPU 系列，可用于组态控制器。
产品范围包括 7 种标准的 CPU、
7 种紧凑式 CPU、5 种故障防护型 CPU 以及 3 种工艺 CPU。
现有 CPU 的宽度仅 40mm
SIMATICS7-300 是我们全集成自动化设计的一部分，是销量最大的控制器。

应用范围

• 在第一个实例中，SIMATIC S7-300 用于制造工艺中的创新性系统解决方案，特别是用于汽车工业，一般机械工程，特别是特殊机械制造和机器的连续生产 (OEM)，以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程

• 作为一种多用的自动化系统，S7-300 是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。

• 对于由于环境条件限制需要特殊的坚固性的应用，我们可以提供SIPLUS 极端设备。

特别是在后期加工工艺上，S7-300 可以用于以下行业：

• 汽车工业

• 通用机械工程

• 特殊机器制造

• 系列机械工程，OEM

• 塑料加工

• 包装行业

• 食品和饮料工业

• 加工工程

• 快速计数/fairs，可以直接访问硬件计数器

• 简单定位，直接控制 MICROMASTER 频率静态变频器

• 带有集成功能块的 PID-Regulation

优点

• 由于具有高处理速度，CPU 可以实现非常短的机器循环时间。

• S7-300 系列 CPU 可以为各种应用提供合适的解决方案，客户只需为特定任务实际需要的性能付款

• S7-300 建立在模块式的组态上，无需 I/O 模块的插槽规则

• 现有丰富的模块可用于集中组态和搭配 ET 200M 实现分布式组态。

• 集成的 PROFINET 接口可以实现控制器的简单网络化，与其它运行管理等级方便的进行数据交换

• 模块宽度窄，可以实现紧凑式的模块设计或者小型控制柜。

• 能够把强大的 CPU 与工业以太网/PROFINET 接口、集成的工艺功能或故障防护设计集成在一起，从而避免附加投资。

设计和功能

桌面 CPU 创新

设计

S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。
这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。
随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济高效的备件控制。

扩展选件

如果自动化任务需要超过 8 个模块，S7-300 的中央控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上最多可以有 32 个模块，每个扩展装置上最多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（最长 10m）。

在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的最大组态，在多层结构中最多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（最多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可自由编址，因此无需插槽规则。

S7-300 模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。
与 S7-300 具有相同结构的 ET 200M I/O 系统通过接口模块不仅可以连接到 PROFIBUS 上还可以连接到 PROFINET 上。

S7-200的仿真软件不是西门子公司编写的，国内有人将它汉化，其V2.0版可以对S7-200编程软件V4.0 编写的程序仿真。该仿真软件不能对S7-200的全部指令和全部功能仿真。但是它仍然不失为一个很好的学习S7-200的工具软件。
    该软件不需要安装，执行其中的“S7-200仿真.EXE”文件，就可以打开它。点击屏幕中间出现的画面，输入密码6596后按回车键，开始仿真。
    软件自动打开的是老型号的CPU 214，应执行菜单命令“配置”→“CPU型号”，用打开的对话框设置CPU的型号为CPU 22x。
   下图左边是CPU 224，CPU模块下面是用于输入数字量信号的小开关板。开关板下面的直线电位器用来设置SMB28和SMB29的值。
   双击CPU模块右边空的方框，用出现的对话框添加扩展模块。

    仿真软件不能直接接收S7-200的程序代码，必须用编程软件的“导出”功能将S7-200的用户程序转换为扩展名为“awl”的ASCII文本文件，然后再下载到仿真PLC中去。
    在编程软件中打开主程序OB1，执行菜单命令“文件”→“导出”，导出ASCII文本文件。
    在仿真软件中执行菜单命令“文件”→“装载程序”，在出现的对话框中选择下载什么块，点击“确定”按钮后，在出现的“打开”对话框中双击要下载的*.awl文件，开始下载。下载成功后，CPU模块上出现下载的ASCII文件的名称，同时会出现下载的程序代码文本框和梯形图（见下图）。

   执行菜单命令“PLC”→“运行”，开始执行用户程序。 如果用户程序中有仿真软件不支持的指令或功能，执行菜单命令“PLC”→“运行”后，出现的对话框显示出仿真软件不能识别的指令。点击“确定”按钮，不能切换到RUN模式，CPU模块左侧的“RUN”LED的状态不会变化。
    可以用鼠标点击CPU模块下面的开关板上的小开关来模拟输入信号，通过模块上的LED观察PLC输出点的状态变化，来检查程序执行的结果是否正确。
    在RUN模式点击工具栏上的按钮，可以用程序状态功能监视梯形图中触点和线圈的状态。
    执行菜单命令“查看”→“内存监控”，可以用出现的对话框监控V、M、T、C等内部变量的值。