西门子SINUMERIK 840D——概述[1]

西门子推出数控系统以功能强而著名,曾经推出的有：SINUMERIK 8系列、 SINUMERIK 805T(M)系列、SINUMERIK 810T(M)系列,、SINUMERIK 850T(M)系列、SINUMERIK 880T(M)系列、SINUMERIK FM_NC系列、SINUMERIK 840C系列,最近推出的低端数控系统有: SINUMERIK 802S(C或D)系列,高端数控系统有SINUMERIK 810D(DE),SINUMERIK 840D(DE或Di)系列,这些数控系统属同一家族，有一定的继承性，所以，我们选择新近推出功能强、技术先进SINUMERIK 840D作为介绍对象。

SINUMERIK 840D是西门子公司九十年代末推出的高性能数控系统。它保持了原西门子SINUMERIK 880，840C前两代系统的CPU结构：人机通讯CPU即（MMC—CPU）；可编程控制逻辑控制器CPU即（PLC—CPU）；数字控制CPU即（NC—CPU）。三部份在功能上既相互分工，又互为支持。即三者之间相互关系如图1

MMC_CPUNC_CPUPLC_CPU 图1 三CPU结构关系图

在物理结构上PLC—CPU和NC—CPU合为一体，合成在NCU（Numerical Control Unit）中，但在逻辑功能上相互，而SINUMERIK 880、840C都有各自的板卡。 SINUMERIK 840D主要技术特性：

一般评定一个数控系统性能要从以下几个方面来衡量:

(1) 微处理器的位数 (2) 微处理器的工作频率 (3) 最大联动轴数 (4) 最大控制轴数 (5) 内装PLC的容量 (6) 驱动系统的特性 (7) 操作特性

表1 是SINUMERIK 840D数控系统的主要技术特性，从中可以看出SINUMERIK 840D, 相对前几代系统而言，它具有以下几个特点：

（1） 驱动数字化：一般数控系统，数控部分到和驱动信号是模拟量（如给定电压）

和开关量（如驱动使能和脉冲使能）作为数控与驱动的接口信号。SINUMERIK 840D中，数控和驱动接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。

（2） 轴控规模大:最大可以配31个轴,其中可以配10个主轴。 （3） 可以实现五轴联动:五联动控制是数控系统功能强弱的主要指标,SINMERIK

840D可以实现X、Y、Z、A、B五轴的联动加工，任何三维空间曲面都能加工。

表1 SINUMERIK 840D主要技术特性

功能类型 控制特性 功能描述 基于SIMODRIVE 611(可以实现五联动) SIMODRIVE 611D注1 10 缓存2.5Mb(可另扩2.5Mb)+硬盘5.0GB 31/31 (1)直线插补4联动2)骡旋插补2D+6 功能类型 内 置 PLC 功能描述 S7_300 CPU315_2DP(集成式) 注3 驱动特性 通道数 存储器容量 处 理 周 期 PLC内存容量 最大DI/DO 0.3ms 96Kb/288Kb 2048/2048 最大进给轴数/主轴 插补方式 补偿种类 机床IT控制方案注4 反向间隙+螺距误差+测量系统误差+温度误差 SINDNC+DNCNT_2000+SINTDI+WinBDE+SINCOM+WinTPM+A&D数据管理 操作方式 JOG+MDA+TE操作显示系统 ACH IN +AUTOMATIC+REPOS注2 600 通讯方式 OP30,OP31,OP32(S),OP010(S或S),OP012,OP015(带全CNC键)+MCP+中英文注4 RS232C+MPI+PROFIBUS+PC卡 刀具管理容量 注1:SIMODRIVE 611D是SIEMENS公司推出的数字式交流伺服系统 注2：JOG:为点动操作模式,该操作模式,

MDA：为半自动操作模式，输入少量程序段并能运行

TEACH IN:为示教操作模式，该方式可以使坐标手动移动的轨迹转化为加工程序 AUTOMATIC：自动操作模式，零件编好后自动运行，完成加工任务 REPOS：回机床参考点模式，为机床建立一个绝对坐标系

注3: SINUMERIK 840D数控系统内置PLC处理单元的型号有两种：一种为CPU 314、另一种为CPU315_2DP，CPU315_2DP是两者中控制功能最强的一种。

注4:IT（Information Technolgy）：信息技术

（4） 操作系统视窗化：一般老系统采用的数控操作平台或应用（DR—DOS）平台。

而SINUMERIK 840D是WINDOWS 95 作为操作平台，使操作系统实现了视窗化。从而显示了SINUMERIK 840D 操作简单，更容易掌握的重要特点。 （5） 软件内容丰富，功能强大：它可以实现加工（Machine）、参数设置

（Parameter）、 服务（Services）、诊断（Diagnosis）、安装起动（Start_up）等几大功能。

（6） 具有远程诊断功能：如现场用PC适配器、MODEM卡，通过电话线实现

SINUMERIK 840D与异域PC机实现通讯，完成修改PLC程序和监控机床状态

（7）

（8） （9）

（10）

（11）

等远程诊断功能。

保护功能健全：为了保护数控系统安全运行，SINUMERIK 840D系统软件划分为西门子服务级、机床制造厂家级、最终用户级等七个软件保护等级，使SINUMERIK 840D数控系统更加安全可靠。

硬件高度集成化：西门子SINUMERIK 840D中使用的模块、板卡等使用了大量超大规模集成电路，提高了硬件系统的可靠性。 模块化设计：SINUMERIK 840D在硬件系统设计中，根据功能和作用设计制作成不同的功能模块，使系统连接更加简单；同样在软件设计中，根据软件系统功能划分成若干个功能模块，从而实现了软件的模块化。 内装了大容量的PLC系统:老式的数控系统一板没有内装PLC，即使有也只是小容量的点对点的通讯，解决不了大规模的控制问题。而SINUMERIK 840D数控系统内装PLC最大可以配2048输入和2048个输出，而且采用了Profibus和MPI通讯，大大减少了现场布线。 PC化（Personal Computer）：数控的发展经历了NC数控，CNC数控，现在已向PC化发展，数控系统的PC是现代数控技术发展的一个方向。