图解数控电气一点通
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1.5 西门子840D数控系统

1.5.1 西门子840D结构

图1-23所示的西门子840D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，因此在说明时将两者划归一处。

1.人机界面

人机界面负责NC数据的输入和显示，包括：OP（OperationPanel）单元、MMC（ManMachineCommunication）、MCP（MachineControlPanel）三部分。

（1）MMC

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。

最常用的MMC有两种：MMC100.2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。一般用户为810D配MMC100.2，而为840D配MMC103。

PCU（即PCUnit）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。图1-24所示为PCU50的外观。PCU的软件被称作HMI，HMI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

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

MCP是专门为数控机床而配置的，它也是OPI上的一个节点，根据应用场合的不同，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840D应用了MPI总线技术，传输速率为187.5k/s，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（OperatorPanelInter-face）总线，它的传输速率为1.5M/s。

2.数控、PLC及驱动单元

（1）NCU数控单元

840D的数控单元被称为NCU单元，即数字控制单元，负责NC所有的功能，机床的逻辑控制，还有和MMC的通信。它由一个COMCPU板、一个PLCCPU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840D数控CPU和SIMATICPLCCPU芯片，包括相应的数控软件和PLC控制软件，并且带有MPI或PROFIBUS接口、RS232接口、手轮及测量接口、PCM-CIA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。

（2）伺服驱动

运动控制的执行部分，由611D驱动器、S120驱动器、1FT6（1FK6）电动机等组成。

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图1-23 840D的结构

（3）PLC模块

如图1-25所示，810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATICS7-300的软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块（PowerSupply，PS）、接口模块（IntefaceModule，IM）、信号模块（SignalModule，SM）。PLC的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

3.840D的优点

西门子840D的优点就是三合一的CPU结构：人机通信CPU即MMC—CPU；可编程序控制逻辑控制器CPU即PLC—CPU；数字控制CPU即NC—CPU。三部分在功能上既相互分工，又互为支持。图1-26是三者之间的相互关系。

在物理结构上PLC—CPU和NC—CPU合为一体，合成在NCU中，但在逻辑功能上相互独立。

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图1-24 PCU50的外观

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图1-25 PLC模块与NCU的关系

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图1-26 三者之间的相互关系

1.5.2 熟知西门子840D操作面板和机床控制面板

1.840D操作面板

图1-27所示为840D操作面板。

1）16”寸彩色图像显屏带8个集成自定义软键；

2）8个横向集成自定义软键；

3）8个竖向集成自定义软键；

4）加工选择软键；

5）返回键：返回上一层菜单键；

6）扩展键：扩展同一层次的菜单；

7）区域转换键：返回显示器的基本画面；

8）字母-数字键；

9）带控制键盘和输入键的修正/光标键。

2.840D机床控制面板

图1-28所示为840D常见的一种机床操作面板。

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图1-27 840D操作面板

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图1-28 机床操作面板

1-EMERGENCY紧急停止按钮；

2-JOGforward手动方式按钮；

3-TEACHIN示教按钮；

4-MDA方式按钮；

5-AUTOMATIC自动方式按钮；

6-REPOS返回中断点功能按钮；

7-REFPOINT走参考点功能按钮；

8-INCVAR设定增量值功能按钮；

9-INC增量值功能按钮（从0.001～10mm）；

10-SpindleOverride主轴转速倍率开关；

10a-SpindleStop主轴转速暂停键；

10b-SpindleStart主轴转速启动键；

11-Overrideaxestravel/rapid轴进给倍率开关；

11a-Stoptravel进给暂停键；

11b-Starttravel进给启动键；

12-Axischoicepushbutton轴的选择按钮；

13-Directionalpushbuttons（+/-）（+/-）方向健；

14-快速键（轴的快速移动）；

15-Reset复位键；

16-Singleblock单段键；

17-StopNC启动键；

18-StartNC停止键；

19-有4个位置的钥匙键：位置0=仅显示数据；位置1=建立、删除和编辑工件数据；位置2=数据交流，建立档案和设定、编辑和删除数据；位置3=启动时，系统先装入MMC西门子标准数据，所有数据由密码保护；

20-由PAMA定义的用户键。

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