西門子CPU數控板 

ET 200SP是西門子推出的新一代分布式I/O系統，在結構設計上采用了與ET 200S類似的緊湊式設計，目前已覆蓋ET 200S的主要功能，接口模塊IM155-6PN ST與IM155-6 DP HF支持zui多32個模塊；IM155-6 HF支持zui多64個模塊，信號模塊支持熱插拔，集成PROFIenergy功能，I/O模塊支持電源分組，支持組態控制功能。由于信號模塊提高了集成度，使得使用ET 200SP配置相同數量的I/O信號比使用ET 200S，體積減少50%；改變了模板供電方式，無需PM-E模板；模板功能進行了整合，減少了模塊的種類；系統集成了電源模塊，從而無需單獨的電源模塊；采用的100MBit/s 背板總線，使背板數據刷新速度得到極大提高；采用快速接線技術，接線無需工具；安裝導軌為標準的DIN35導軌。

目前ET 200SP的接口模塊有3種類型，分別為IM 155-6 PN ST、IM 155-6 PN HF和IM 155-6 DP HF，主要區別見下表：

其中BA 2×RJ45標準總線適配器和快連式總線適配器BA2×FC均可用于IM155-6PN ST及IM 155-6PN HF，二者的區別如下圖1所示：

圖  1 BA 2×RJ45與BA2×FC的區別

2xRJ45標準總線適配器（Bus Adapter）

使用標準的RJ45接頭

抗震性能可達 1g

如果插口損壞，只需替換總線適配器

2xFC快連式總線適配器

提高抗震性，可達5g

提高電磁兼容性

一個完整的ET 200SP的系統至少由以下部件構成：

接口模塊：連接分布式ET 200SP與控制器或DP主站，通過背板總線實現與I/O模塊的數據交換；

BaseUnit：信號模塊安裝的基座，并提供接線端子用于IO信號的連接及電源信號的連接，同時BaseUnit還可提供電源分組功能，該功能的實現通過選擇帶電源分組功能的BaseUnit實現，帶有電源分組能力的BaseUnit均為淺色，在下列情況下，必須采用帶電源分組能力的BaseUnit；

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?       ET 200SP接口模塊后的*BaseUnit；

?       一個電位組的所有I/O模塊及負載的總供電負荷已超過10A；

?       模塊間的AUX輔助接線端子所接電壓等級不同；

?       由于RQ 4×120VDC-230VAC/5A NO ST數字量輸出模塊只能使用不帶電位分組功能的BaseUnit ，因此如果一個分布式ET 200SP上只有RQ 4×120VDC-230VAC/5A NO ST數字量輸出模塊，則這些模塊左側必須有一個帶電位分組功能的BaseUnit。 

I/O模塊：安裝在BaseUint上，用于I/O信號的處理；

服務器模塊：完成ET 200SP的組態，并斷開ET 200SP的背板總線，該模塊已包含在ET 200SP接口模塊的訂貨號中，與接口模塊一同供貨。

一個完整的ET 200SP系統見下圖2所示：

圖  2 ET200SP系統示意圖

  各組件功能見下表：

 1．1       I/O模塊上電源電壓狀態功能介紹（僅適用于PN接口的 ET 200SP）

在組態軟件中可以為  IM 155-6 PN ST選擇  2  個組態： 

●   不帶輸入數據的組態 

●   帶有輸入數據的組態 

如使用帶有輸入數據的組態，用戶可以對每個信號模塊供電狀態進行診斷，如IM 155-6 PN STzui多支持32個模塊，每個 I/O 模塊對應一個Bit位來指示本模塊電源電壓L+ 的狀態，該信息在接口模塊輸入數據中，字節  0  到3 如下所示。   

通過讀取相應的Bit位，可獲得相應的模塊電壓L+的狀態。

對于IM 155-6 PN HF ，通過組態不同的服務器模塊，除可檢測電源電壓外，還可實現對輸入信號反饋電壓的狀態進行檢測，

西門子CPU數控板 

2        ET 200SP組態

2．1          ET 200SP組態要求

TIA Portal從 V11 SP2起可對ET 200SP進行配置（需安裝HSP0024），更高版本的TIA Portal已將ET 200SP在硬件中集成。

STEP7 V5.5 從SP2 開始，可通過安裝GSD文件的方法對ET 200SP進行配置，ET 200SP PROFINET接口模塊IM 155-6 PN ST（6ES7155-6AA00-0BN0）和IM 155-6 PN HF （6ES7155-6AU00-0CN0）

ET 200SP PROFIBUS接口模塊IM 155-6 DP HF（6ES7155-6BA00-0CN0）

本文檔實際的硬件配置如下圖3所示，該ET 200SP由從左至右依次為AI、AQ、DI和DQ，模擬量模塊通常接各種儀表信號，數字量輸入模塊通常接開關/按鈕，數字量輸出模塊通常接指示燈及繼電器等，如用戶希望模擬量信號與數字量信號供電的分開，以便于日后的維護，則此類要求也可通過電源分組來實現，圖3的電源分組情況即按照此類要求進行配置，詳見下圖：

圖  3 ET 200SP實際配置

2.1.1       在TIA Portal中的組態步驟

本節主要講述如何在TIA Portal中配置分布式IO站ET 200SP的操作步驟，所使用軟件為STEP7 Professional V12。

打開“TIA Portal V12”，點擊“添加新設備”根據實際的控制器型號，添加一個新的設備，這里以一個S7-1500 CPU 1516-3PN/DP為例進行操作，如下圖4所示。

圖  4添加控制器

控制器添加成功后，在控制器的“屬性”—>“常規”—>“PROFINET接口”—>“以太網地址”菜單下激活控制器的PN接口，并為此PN口分配IP地址，子網掩碼等；如果需要，可修改該PN口的PROFINET設備名稱。

圖  5網絡設置

轉到“網絡視圖”下，從“硬件目錄”—>“分布式IO”，添加一個ET 200SP站。

圖  6添加ET 200SP

點擊該ET 200SP站圖標左下方的“未分配”，從列出的PROFINET IO控制器中，選擇該ET 200SP要連接的控制器接口；或者也可以直接用拖拽的方式，用鼠標從控制器相應的PN口和IO 設備的PN口之間建立Profinet的連接關系，如圖7所示。

圖  7分配IO控制器

Profinet的控制器和IO設備間的連接關系建立完畢后，ET 200SP和其所屬的PROFINET 控制器之間出現了如右圖所示的一條斷續的綠線，同時IO 設備的左下角出現PLC_1字樣，表明控制器與IO設備間的PROFINET 連接建立完成，見圖8。

圖  8 IO控制器分配完成

打開“設備視圖”界面，根據實際模塊配置數量及前后順序，從右側“硬件目錄”中選擇相應的模板進行組態，該步驟不再詳細闡述，需要注意的是，在ET 200SP中，“服務器模塊”必須要手動添加到硬件組態中，否則硬件編譯不能通過。實例中從左到右依次組態了AI-AO-DI-DO四個模板。

圖  9配置服務器模塊

根據圖1所示的實際電位組分組情況，對電位組進行分組。如右圖所示，4個模塊分2個電位組，模擬量為1組，數字量為1組，則需要在DI模塊的“常規”—“電位組”下選擇“啟用新的電位組”。每個電位組的*個模塊需要供電，且BaseUnit顏色在組態中也變為白色，與實際顏色*，如下圖 10所示。

圖  10創建一個新電位組

根據實際信號類型，打開模板的“屬性”--“常規”，對每個模板進行組態；如需相關診斷功能，則需激活相應的設置，具體步驟不再闡述，操作界面如下圖11所示。

圖  11設置診斷信息

如果需要，可打開接口模板的“屬性”—“PROFINET接口”頁面，對ET 200SP的IP地址，設備名稱進行修改；也可根據實際需要，修改數據刷新時間等參數。

圖  12修改PROFINET參數

至此，ET 200SP在TIA Portal中的組態已完成，項目編譯無誤后，可將項目下載到PLC，之后需要為ET 200SP分配設備名稱，在“網絡視圖”下鼠標點擊PROFINET網絡后點右鍵，在彈出的菜單中選擇“分配設備名稱”，如下圖所示。

圖  13分配設備名稱1

在彈出的“分配PROFINET設備名稱”界面中，通過下拉菜單，選擇需要分配的設備名稱，可以通過“僅顯示同一類設備”等選項，對可訪問的節點進行過濾，如果有多個ET 200SP無法區分，可通過ET 200SP接口模塊的“MAC address”進行區分，或者通過選中所列出的設備后，點左側的“閃爍LED”按鈕，對應的ET 200SP的LED燈會閃爍。確定設備后，點擊所選的設備，點右側的“Assign name”按鈕分配設備名稱，如下圖所示：

圖  14分配設備名稱2

分配完設備名稱后，可點擊如下圖所示的刷新按鈕進行查看，可以看到ET 200SP已獲得設備名稱及IP地址，IP地址無須單獨分配，分配設備名稱后，IP地址會自動分配下去。如下圖所示：

產品功能

控制類型

采用32位微處理器、實現CNC控制，用于完成CNC連續軌跡控制以及內部集成式PLC控制。

機床配置

可實現鉆、車、銑、磨、切割、沖、激光加工和搬運設備的控制，備有全數字化的SIMDRIVE611數字驅動模塊：最多可以控制31個進給軸和主軸．進給和快速進給的速度范圍為100-9999mm/min。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補、控制值互聯和曲線表插補，這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進給軸和主鈾同步操作的功能。

操作方式

其操作方式主要有AUTOMATIC(自動)、JOG(手動)、示教（TEACH IN） 手動輸入運行（MDA） ，自動方式：程序的自動運行，加工程序中斷后，從斷點恢復運行；可進行進給保持及主軸停止，跳段功能，單段功能，空運轉。

輪廓和補償

840D可根據用戶程序進行輪廓的沖突檢測、刀具半徑補償的進入和退出策略及交點計算、刀具長度補償、螺距誤差補償棚測量系統誤差補償、反向間隙補償、過象限誤差補償等。

NC編程

840D系統的NC編程符合DIN 66025標準(德國工業標準)，具有高級語言編程特色的程序編輯器，可進行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程，程序編制與加工可同時進行，系統具備1．5兆字節的用戶內存，用于零件程序、刀具偏置、補償的存儲。

PLC編程

840D的集成式PLC完全以標準sIMAncs7模塊為基礎，PLC程序和數據內存可擴展到288KB，u/o模塊可擴展副2048個輸入/輸出點、PLC程序能以極高的采樣速率監視數據輸入，向數控機床發送運動停止/起動等指令。

操作部分硬件

840D系統提供了標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Windows98/2000下開發自定義的界面。此外，2個通用接過RS232可使主機與外設進行通信，用戶還可通過磁盤驅動器接口和打印機并聯接口完成程序存儲、讀入及打印工作。

顯示部分

840D提供了多語種的顯示功能，用戶只需按一下按鈕．即可將用戶界面從一種語言轉換為一種語言，系統提供的語言有中文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語：顯示屏上可顯示程序塊、電動機軸位置、操作狀態等信息。

2.1 西門子數控系統的基本構成

請參閱：SIEMENS數控系統操作部件

SIEMENS用于數控系統的HMI軟件

西門子數控系統有很多種型號，首先我們來觀察一下802D所構成的實物圖，SINUMERIK 802D是個集成的單元，它是由NC以及PLC和人機界面（HMI）組成，通過PROFIBUS總線連接驅動裝置以及輸入輸出模板，完控制功能。

而在西門子的數控產品中蕞有特點，蕞有代表性的系統應該是840D系統。因此，我們可以通過了解西門子840D系統，來了解西門子數控系統的結構。首先通過以下的實物圖觀察840D系統。

2.2西門子810D系統的結構組成 （請參閱：SINUMERIK 810D 840D 簡明調試手冊 - 2006版本）

SINUMERIK840D是由數控及驅動單元（CCU或NCU），MMC,PLC模塊三部分組成，由于在集成系統時，總是將SIMODRIVE611D驅動和數控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設備總線互相連接，因此在說明時將二者劃歸一處。

1. 人機界面

人機交換界面負責NC數據的輸入和顯示,它由MMC和OP組成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)單元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。MMC實際上就是一臺計算機，有自己獨立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅；OP單元正是這臺計算機的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機中。

（1）MMC(Man Machine communication)

蕞常用的MMC有兩種：MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU為486,不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2,而為SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子蕞新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而開發的MMC模塊，目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對應于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅；PCU50、PCU70對應于MMC103,可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI。

HMI有分為兩種：嵌入式HMI和高級HMI。一般標準供貨時，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載高級HMI。

（2）OP(Operation pannel)

OP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如： OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031蕞為常用。

（3）、MCP(Machine control pannel)

MCP是專門為數控機床而配置的，它也是OPI上的一個節點，根據應用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關設定。

對于SINUMERIK840D應用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構成的網絡中的一個節點。為提高人機交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。

2. NCU(Numerical control unit)數控單元

SINUMERIK840D的數控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元（在810D中稱為CCU（compact control unit））：中央控制單元,負責NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.

根據選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應的數控軟件和PLC控制軟件，并且帶有MPI或Profibus接口，RS232接口，手輪及測量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅動模塊均排列在其右側。

更多優勢產品推介：

S7-400開關量輸入模板
6ES7 421-7BH01-0AB0 開關量輸入模塊(16點,24VDC)中斷
6ES7 421-1BL01-0AA0 開關量輸入模塊(32點,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0 開關量輸入模塊(32點,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0 開關量輸入模塊(16點,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0 開關量輸入模塊(16點,24V到60VUC)
S7-400開關量輸出模板
6ES7 422-1BH11-0AA0 開關量輸出模塊(16點,24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0 32點輸出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0 32點輸出，24VDC,0.5A,中斷
6ES7 422-1FH00-0AA0 16點輸出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0 16點輸出，繼電器，5A
S7-400模擬量模塊
6ES7 431-0HH00-0AB0 16路模擬輸入，13位
6ES7 431-1KF00-0AB0 8路模擬輸入，13位，隔離
6ES7 431-1KF10-0AB0 8路模擬輸入，14位，隔離，線性化
6ES7 431-1KF20-0AB0 8路模擬輸入，14位，隔離
6ES7 431-7QH00-0AB0 16路模擬輸入，16位，隔離
6ES7 431-7KF00-0AB0 8路模擬輸入，16位，隔離，熱電偶
6ES7 431-7KF10-0AB0 8路模擬輸入，16位，隔離，熱電阻
6ES7 432-1HF00-0AB0 8路模擬輸出，13位，隔離
SIEMENS 可編程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC、S7-200、s7-1200、S7-300、S7-400、ET200
2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP 系列直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A
    4、HMI  觸摸屏TD200 TD400C TP177,MP277 MP377
  SIEMENS 交、直流傳動裝置
1、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM、MM420、MM430、MM440、ECO
MIDASTER系列：MDV
6SE70系列（FC、VC、SC）
2、全數字直流調速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列
SIEMENS 數控 伺服
  1、840D、802S/C、802SL、828D 801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,
  2、伺服驅動 ：  6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128
  3、1FT5/1FK6/1FT6/1FK7/1PH系列等伺服電機