摘 要:隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,數控自通的應用越來越廣泛,世界上流行的數控系統(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控系統(tǒng)作了重要的介紹。
關鍵詞:西門子 數控系統(tǒng) 介紹
1、西門子數控系統(tǒng)的特點
(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)具有免維護性能的SINUMERIK802D,其核心部件PCU (面板控制單元)將CNC、PLC、人機界面和通訊等功能集成于一體。可靠性高、易于安裝。
2、西門子數控系統(tǒng)產品
(1)專利產品,高度集成的SINUMERIK 810D。在數字化控制的領域中,SINUMERIK 810D第一次將CNC和驅動控制集成在一塊板子上。可以控制5或6個軸。適用于車銑磨削機床。(2)突出的產品SINUMERIK 840D,它在復雜的系統(tǒng)平臺上,通過系統(tǒng)設定而適于各種控制技術。840D與SINUMERIK_611數字驅動系統(tǒng)和SIMATICS7可編程控制器一起,構成全數字控制系統(tǒng),它適于各種復雜加工任務的控制,具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動態(tài)品質和控制精度。標準的控制系統(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。該系統(tǒng)也適用于其他特種技術,如剪切、沖壓和激光加工等。
3、西門子數控系統(tǒng)裝置基本硬件構成
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:可進行算術、邏輯運算;可保存少量數據;能對指令進行譯碼并執(zhí)行規(guī)定動作;能和存儲器、外設交換數據;提供整個系統(tǒng)所需的定時和控制;可響應其他部件發(fā)來的脈沖請求;包括的部件:算術、邏輯部件、累加器和通用寄存器組、程序計數器、指令寄存器、譯碼器、時序和控制部件。
CNC裝置中常用的CPU數據寬度為8位、16位、32位和64位。CPU滿足軟件執(zhí)行的實時性要求,主要體現(xiàn)在CPU的字長、運算速度、尋址能力、中斷服務等方面。
3.2 總線(BUS)
總線是傳送數據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準總線,標準總線按用途分為內部總線和外部總線。數控系統(tǒng)中常用的內部標準總線有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)標準發(fā)明的,由STDGM制定為STD-80規(guī)范,隨后被批準為國際標準IEE961。STD-80/MPX作為STD-80追加標準,支持多主(MultiMaster)系統(tǒng)。STD總線工控機是工業(yè)型計算機,STD總線的16位總線性能滿足嵌入式和實時性應用要求,特別是它的小板尺寸、垂直放置無源背板的直插式結構、豐富的工業(yè)I/O OEM模板、低成本、低功耗、擴展的溫度范圍、可靠性和良好的可維護性設計,使其在空間和功耗受到嚴格限制的、可靠性要求較高的工業(yè)自動化領域得到了廣泛應用。 從1991年德國頒布FMS標準(DIN19245)至今已經歷了十余年,現(xiàn)在已為全世界所接受。
PROFIBUS現(xiàn)場總線的優(yōu)越性1)符合國際標準,系統(tǒng)擴容與升級無障礙;2) 信號采集和系統(tǒng)控制模塊均就近安裝在采集點和控制點附近,模塊之間以及模塊和主控計算機之間僅使用一條通信線路連接,系統(tǒng)運行可靠性高,系統(tǒng)造價低,擴充和維修便利;3)充分發(fā)揮計算機網絡技術的優(yōu)越性,整個系統(tǒng)實現(xiàn)計算機三級網絡管理,即實現(xiàn)現(xiàn)場終端設備-運行管理網絡-自動化管理軟件系統(tǒng)三部分有機結合;任意網絡計算機節(jié)點上均可查詢系統(tǒng)信息并進行相應操作; 4)系統(tǒng)狀態(tài)靈活:人機界面友好,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、原始數據、參數、運算中間結果和處理后的結果的器件和設備。ROM用于固化數控系統(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、紙帶穿孔機(很少見)、鍵盤、操作控制面板、顯示器、外部存儲設備。CNC裝置與被控設備之間要交換的信息有三類:開關量信號、模擬量信號、數字信號,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(即設備輔助控制接口)對這些信號進行交換處理,其目的是:(1)對上述信號進行相應的轉換,輸入時必須將被控設備有關的狀態(tài)信息轉換成數字形式,以滿足計算機對輸入輸出信號的要求;輸出時,應滿足各種有關執(zhí)行元件的輸入要求。信號轉換主要包括電平轉換、數字量與模擬量的相互轉換、數字量與脈沖量的相互轉換以及功率匹配等。(2)阻斷外部的干擾信號進入計算機,在電氣上將CNC裝置與外部信號進行隔離,以提高CNC裝置運行的可靠性。
以上是西門子各數控系統(tǒng)的簡單介紹,由上述介紹可知數控機床的數字控制系統(tǒng)由CNC、PLC、(I/O、HMI)及驅動系統(tǒng)組成。CNC和PLC可以綜合設計稱為內裝型PLC(Built-in Type)或集成式、內含式,內裝型PLC是CNC裝置的一部分,一般不能獨立工作,與CNC中CPU的信息交換是在CNC內部進行的,可與CNC裝置共用一個CPU,如SINUMERIK802S/810D/802C等數控系統(tǒng);也可以是單獨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構上合理、實用,可靠性高,性價比高,適用于類型變化不大的數控機床。對于開放式數控系統(tǒng),某些板卡支持PLC軟件編程,如PMAC;另外一類是專業(yè)化生產廠家生產的PLC產品來實現(xiàn)順序控制,稱為獨立型(Stand-alone Type)PLC,或稱為“通用型PLC”。具有完備的軟硬件功能,能獨立完成規(guī)定的控制任務。通過輸入/輸出接口與CNC裝置連接,獨立型PLC有:西門子SIMATIC S5、S7,FANUC公司的PMC-J系列產品等。
參考文獻
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