淺析西門子數(shù)控系統(tǒng)

　　摘 要:隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,數(shù)控自通的應(yīng)用越來越廣泛,世界上流行的數(shù)控系統(tǒng)包括FANUC,SIEMENS,A-B,FAGOR, HEIDENHAIN(海德漢)、三菱、NUM 等等。本文著重對西門子這一數(shù)控系統(tǒng)作了重要的介紹。

　　關(guān)鍵詞:西門子 數(shù)控系統(tǒng) 介紹

　　中圖分類號:TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2023)03-0006-01

　　1、西門子數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　(1)SINUMERIK 802S base line集成了所有的CNC,PLC,HMI,I/O 于一身;(2)SINUMERIK 802C base line集成了所有的CNC,PLC,HMI,I/O 于一身;(3)具有免維護(hù)性能的SINUMERIK802D,其核心部件PCU (面板控制單元)將CNC、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體�？煽啃愿�、易于安裝。

　　2、西門子數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品

　　(1)專利產(chǎn)品,高度集成的SINUMERIK 810D。在數(shù)字化控制的領(lǐng)域中,SINUMERIK 810D第一次將CNC和驅(qū)動控制集成在一塊板子上。可以控制5或6個軸。適用于車銑磨削機(jī)床。(2)突出的產(chǎn)品SINUMERIK 840D,它在復(fù)雜的系統(tǒng)平臺上,通過系統(tǒng)設(shè)定而適于各種控制技術(shù)。840D與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)和SIMATICS7可編程控制器一起,構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng),它適于各種復(fù)雜加工任務(wù)的控制,具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)和控制精度。標(biāo)準(zhǔn)的控制系統(tǒng)具有大量的`特殊功能。如鉆削、車削、銑削、磨削和手動加工技術(shù)。該系統(tǒng)也適用于其他特種技術(shù),如剪切、沖壓和激光加工等。

　　3、西門子數(shù)控系統(tǒng)裝置基本硬件構(gòu)成

　　CNC裝置由CPU、BUS、存儲器、HMI、I/O接口組成。

　　3.1 (CPU)

　　CNC系統(tǒng)的核心與“頭腦”,主要具備的功能:可進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算;可保存少量數(shù)據(jù);能對指令進(jìn)行譯碼并執(zhí)行規(guī)定動作;能和存儲器、外設(shè)交換數(shù)據(jù);提供整個系統(tǒng)所需的定時和控制;可響應(yīng)其他部件發(fā)來的脈沖請求;包括的部件:算術(shù)、邏輯部件、累加器和通用寄存器組、程序計數(shù)器、指令寄存器、譯碼器、時序和控制部件。

　　CNC裝置中常用的CPU數(shù)據(jù)寬度為8位、16位、32位和64位。CPU滿足軟件執(zhí)行的實(shí)時性要求,主要體現(xiàn)在CPU的字長、運(yùn)算速度、尋址能力、中斷服務(wù)等方面。

　　3.2 總線(BUS)

　　總線是傳送數(shù)據(jù)或交換信息的公共通道。CPU板與其它模板如存儲器板、I/O接口板等之間的連接采用標(biāo)準(zhǔn)總線,標(biāo)準(zhǔn)總線按用途分為內(nèi)部總線和外部總線。數(shù)控系統(tǒng)中常用的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)總線有S-100、MULTI BUS、STD及VME等;外部總線有串行(如EIARS-232C)和并行(如IEEE-488)總線兩種。

　　STD總線(STD總線在1978年最早由Pro-Log公司作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)明的,由STDGM制定為STD-80規(guī)范,隨后被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn) IEE961。STD-80/MPX作為STD-80追加標(biāo)準(zhǔn),支持多主(MultiMaster)系統(tǒng)。STD總線工控機(jī)是工業(yè)型計算機(jī),STD總線的 16位總線性能滿足嵌入式和實(shí)時性應(yīng)用要求,特別是它的小板尺寸、垂直放置無源背板的直插式結(jié)構(gòu)、豐富的工業(yè)I/O OEM模板、低成本、低功耗、擴(kuò)展的溫度范圍、可靠性和良好的可維護(hù)性設(shè)計,使其在空間和功耗受到嚴(yán)格限制的、可靠性要求較高的工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 從1991年德國頒布FMS標(biāo)準(zhǔn)(DIN19245)至今已經(jīng)歷了十余年,現(xiàn)在已為全世界所接受。

　　PROFIBUS現(xiàn)場總線的優(yōu)越性1)符合國際標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)擴(kuò)容與升級無障礙;2) 信號采集和系統(tǒng)控制模塊均就近安裝在采集點(diǎn)和控制點(diǎn)附近,模塊之間以及模塊和主控計算機(jī)之間僅使用一條通信線路連接,系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高,系統(tǒng)造價低,擴(kuò)充和維修便利;3)充分發(fā)揮計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)越性,整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計算機(jī)三級網(wǎng)絡(luò)管理,即實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場終端設(shè)備-運(yùn)行管理網(wǎng)絡(luò)-自動化管理軟件系統(tǒng)三部分有機(jī)結(jié)合;任意網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)節(jié)點(diǎn)上均可查詢系統(tǒng)信息并進(jìn)行相應(yīng)操作; 4)系統(tǒng)狀態(tài)靈活:人機(jī)界面友好,菜單式操作便于使用易于掌握。)

　　3.3 存儲器(ROM、RAM)

　　存放CNC系統(tǒng)控制軟件、零件程序、原始數(shù)據(jù)、參數(shù)、運(yùn)算中間結(jié)果和處理后的結(jié)果的器件和設(shè)備。ROM用于固化數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)控制軟件。RAM存放可能改寫的信息。

　　3.4 HMI及I/O接口

　　HMI包括紙帶閱讀機(jī)、紙帶穿孔機(jī)(很少見)、鍵盤、操作控制面板、顯示器、外部存儲設(shè)備。CNC裝置與被控設(shè)備之間要交換的信息有三類:開關(guān)量信號、模擬量信號、數(shù)字信號,然而這些信號一般不能直接與CNC裝置相聯(lián),需要一個接口(即設(shè)備輔助控制接口)對這些信號進(jìn)行交換處理,其目的是:(1)對上述信號進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換,輸入時必須將被控設(shè)備有關(guān)的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式,以滿足計算機(jī)對輸入輸出信號的要求;輸出時,應(yīng)滿足各種有關(guān)執(zhí)行元件的輸入要求。信號轉(zhuǎn)換主要包括電平轉(zhuǎn)換、數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換、數(shù)字量與脈沖量的相互轉(zhuǎn)換以及功率匹配等。(2)阻斷外部的干擾信號進(jìn)入計算機(jī),在電氣上將CNC 裝置與外部信號進(jìn)行隔離,以提高CNC裝置運(yùn)行的可靠性。

　　以上是西門子各數(shù)控系統(tǒng)的簡單介紹,由上述介紹可知數(shù)控機(jī)床的數(shù)字控制系統(tǒng)由CNC、PLC、(I/O、HMI)及驅(qū)動系統(tǒng)組成。CNC和PLC可以綜合設(shè)計稱為內(nèi)裝型PLC(Built-in Type)或集成式、內(nèi)含式,內(nèi)裝型PLC是CNC裝置的一部分,一般不能獨(dú)立工作,與CNC中CPU的信息交換是在CNC內(nèi)部進(jìn)行的,可與CNC裝置共用一個CPU,如SINUMERIK802S/810D/802C等數(shù)控系統(tǒng);也可以是單獨(dú)CPU,如FANUC的0系統(tǒng)和15系統(tǒng)、美國A-B公司的 8400系統(tǒng)和8600系統(tǒng)等。CNC裝置和PLC功能在設(shè)計時就統(tǒng)一考慮,因而這種類型的PLC在硬件和軟件的整體結(jié)構(gòu)上合理、實(shí)用,可靠性高,性價比高,適用于類型變化不大的數(shù)控機(jī)床。對于開放式數(shù)控系統(tǒng),某些板卡支持PLC軟件編程,如PMAC;另外一類是專業(yè)化生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)順序控制,稱為獨(dú)立型(Stand-alone Type)PLC,或稱為“通用型PLC”。具有完備的軟硬件功能,能獨(dú)立完成規(guī)定的控制任務(wù)。通過輸入/輸出接口與CNC裝置連接,獨(dú)立型PLC有:西門子SIMATIC S5、S7,FANUC公司的PMC-J系列產(chǎn)品等。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] Y.SHIBUYA 等.西門子數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)[J].國外大電機(jī).1995,(2).

　　[2] 李振宇 等.西門子數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)[J].防爆電機(jī).2002,(4).