西门子开关量模块6ES7321-1EL00-OAAO

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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西门子810D系统的结构组成  

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。

图1西门子数控系统基本构成

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(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)单元，MMC,MCP(Machine Control Panel)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。

（1）、MMC(Man Machine communication)

最常用的MMC有两种：MMCC100.2和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最新的操作面板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.

（2）、OP(Operation pannel)

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OP031最为常用。

（3）、MCP(Machine control pannel)

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. NCU(Numerical control unit)数控单元

SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元（在810D中称为CCU（compact control unit））：中央控制单元,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。

3. 数字驱动  

（请参阅：Simodrive 611 Universal 产品介绍）

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。

4. 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。

电源模块（PS）是为PLC和NC提供电源的+24V和+5V。

接口模块（IM）是用于级之间互连的。

信号模块（SM）使用与机床PLC输入/输出的模块，有输入型和输出型两种。

模块具有高度可扩展性，可根据客户需求量身定制，降低了成本的同时还提高了生产效率

• 模块可以具有不同的通道数量和功能

• 集成更多功能，实现紧凑设计，减少了变量的使用

• U 型连接器，可自行连接背板总线

• 节省了安装空间，安装导轨上可安装更多组件

最优系统性能，实现快速处理并最大程度确保控制质量

• 采用 PROFINET IRT 进行循环同步操作，最短循环时间降至 250 μs

• 数字量输入模块，具有 50 μs 的超短输入延时

• 模拟量模块，8 通道转换时间低至 125 μs

• 多功能模拟量输入模块，具有自动线性化特性，适用于温度测量和限值监测

增强了各种功能，通过 PROFINET IO 统一进行高效诊断

• 通道级诊断消息，支持快速故障修复

• 可读取电子识别码，快速识别所有组件

智能化的产品设计，降低了机柜组装成本

• 所有模块都可以在 ET200MP I/O 系统中集中和分布使用

• 统一采用 40 针前连接器，适用于所有模块

• 同一引脚上的信号相同。即，电路图中宏指令创建后，即可无限次重复使用，从而避免了接线错误

• 集成短接片，简化了接线操作

• 可扩展的电缆存放机制，为使用厚绝缘层的导线节省了更多空间

• 预先设计的电缆定位槽可在进行电气连接之前实现直接预接线

• 采用机械式插头连接器编码模式，可防止插入错误和模块连接错误

• 印刷电路接线图，无需参考文档即可直接进行连接

坚固的设计确保设备无错运行

• 集成电子屏蔽功能

西门子数控系统中要用到的基本名词术语

1插补功能：指定刀具沿直线轨迹或圆弧轨迹移动的功能称为插补功能。

它属于准备功能，用G代码后跟若干位数字来表示。

2进给功能：用于指定刀具运动速度的功能。

单位为mm/min。用F指令

     3参考点：一个固定的点，是机床生产商通过行程开关设定的一个特定位置。在数控操作中所谓的“回零”回的就是此点。

     4机床原点（零点）：即机床坐标系的原点，也是一个固定点。它是机床制造商在制造、校正机床时设定的一个特殊位置。

     5坐标系：在数控系统中提到共四个坐标系，即机床坐标系、机床参考坐标系、工件坐标系和编程坐标系。

     数控系统中的坐标系均为右手笛卡尔坐标系，如图示：

5.1机床坐标系：是机床制造商在设计机床时设定的一个坐标系

5.2机床参考坐标系：是机床生产商通过行程开关设定的一个坐标系

5.3工件坐标系：为确定工件在机床中的准确位置而建立的一个坐标系，即后面所学到的可设定零点偏置确定的坐标系。

5.4编程坐标系：在程序编制过程中，在零件图纸上建立的坐标系

6主轴功能：用于确定主轴转速的功能，即S指令

主轴定位用SPOS=XX格式表示

7切削速度：切削工件时刀具与工件的相对速度称为切削速度v.

S=1000v/Πd

其中：

S：主轴转速

V：切削速度

D：刀具直径

例：假设用直径φ160mm的刀具，以100m/min的切削速度加工工件，试求其主轴转速？

注： 进给速度Vf=机床转速n*刀具齿数Z*每齿切削深度fz,单位是  毫米/分钟

8辅助功能：指令机床部件启停操作的功能。用M指令表示

9主程序和子程序：

10准备功能：用来控制刀具（或工作台）运动轨迹的机能。即G指令

11刀具长度与半径补偿功能：

12极坐标：以极点用圆周半径（极半径）和角度（极角）来表示工件的坐标的位置

13绝对尺寸、增量尺寸

即所谓的G90\G91

14模态、非模态

用于说明指令的时效性，如果一个指令指定以后直到被同组的其他指令取代才失效，否则持续有效。这样的指令即为具有模态