摘 要:隨著工業現代化的發展,數控自通的應用越來越廣泛,世界上流行的數控系統包括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作了重要的介紹。

    關鍵詞:西門子 數控系統 介紹

    1、西門子數控系統的特點

    (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�？煽啃愿摺⒁子诎惭b。

    2、西門子數控系統產品

    (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�？梢钥刂�5或6個軸。適用于車銑磨削機床。(2)突出的產品SINUMERIK 840D,它在復雜的系統平臺上,通過系統設定而適于各種控制技術。840D與SINUMERIK_611數字驅動系統和SIMATICS7可編程控制器一起,構成全數字控制系統,它適于各種復雜加工任務的控制,具有優于其它系統的動態品質和控制精度。標準的控制系統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行規定動作;能和存儲器、外設交換數據;提供整個系統所需的定時和控制;可響應其他部件發來的脈沖請求;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滿足軟件執行的實時性要求,主要體現在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公司作為工業標準發明的,由STDGM制定為STD-80規范,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。STD總線工控機是工業型計算機,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,現在已為全世界所接受。

    PROFIBUS現場總線的優越性1)符合國際標準,系統擴容與升級無障礙;2) 信號采集和系統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,系統運行可靠性高,系統造價低,擴充和維修便利;3)充分發揮計算機網絡技術的優越性,整個系統實現計算機三級網絡管理,即實現現場終端設備-運行管理網絡-自動化管理軟件系統三部分有機結合;任意網絡計算機節點上均可查詢系統信息并進行相應操作; 4)系統狀態靈活: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用于固化數控系統的系統控制軟件。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,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的簡單介紹,由上述介紹可知數控機床的數字控制系統由CNC、PLC、(I/O、HMI)及驅動系統組成。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;也可以是單獨CPU,如FANUC的0系統和15系統、美國A-B公司的8400系統和8600系統等。CNC裝置和PLC功能在設計時就統一考慮,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,某些板卡支持PLC軟件編程,如PMAC;另外一類是專業化生產廠家生產的PLC產品來實現順序控制,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

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

    [2] 李振宇 等.西門子數控系統的結構[J].防爆電機.2002,(4).