数控系统选型介绍

常用数控系统：德国SIEMENS数控系统（FM-NC/802S/802C/802D/810D/840D/840Di）日本FANUC（POWER-MATE，0/0i，16i/18i/21i，最新的30i系统）日本三菱电机西班牙FAGOR（8025/8030/8040/8050/8055-i）法国NUM（1020/1040/1060/1050）德国博世力士乐(BoschRexroth)华中数控航天数控蓝天数控广州数控FANUC数控系统FANUC0i数控系统的特点•结构紧凑,占用空间小,便于安装排布。•采用全字符键盘,可用B类宏程序编程,使用方便。•用户程序区容量比OMD大一倍,有利于较大程序的加工。•使用编辑卡编写或修改梯形图,携带与操作都很方便,特别是在用户现场扩充功能或实施技术改造时更为便利。•使用存储卡存储或输入机床参数、PMC程序以及加工程序,操作简单方便。使复制参数、梯形图、机床调试程序的过程十分快捷,缩短了机床调试时间,明显提高数控机床的生产效率。•系统具有HRV(高速矢量响应)功能,伺服增益设定比OMD系统高一倍,可使轮廓加工误差减少一半。以切圆为例,同一型号机床OMD系统的圆度误差通常为002~0.03m,换用Oi系统后圆度误差通常为0.01~0.02mm。•机床运动轴的反向间隙,在快速移动或进给移动过程中由不同的间补参数自动补偿。这有利于提高零件加工精度。•Oi系统可预读12个程序段,比OMD系统多。结合预读控制及前馈控制等功能的应用,可减少轮廓加工误差。小线段高速加工的效率、效果优于OMD系统,对模具三维立体加工有利。•与OMD系统相比,Oi系统的PMC程序基本指令执行周期短,容量大,功能指令更丰富,使用更方便。•Oi系统的界面、操作、参数等与18i、16i、21i基本相同。熟悉Oi系统后,自然会方便地使用上述其它系统。系统连接图1电源模块CX1BCX1ACX2BCX2AJX1BJX1AJX1AJX1AJX1BJX1BCX2BCX2BCX2ACX2AJA7BJA7AJS1AJS2AJS3AJS4AJS2BJS1BJS2BJS1BJY2TB2TB2TB2TB2TB2JF1JF1JF2JF2主轴模块伺服模块1伺服模块2显示单元JA1JA2MDI键盘RS232接口手摇脉冲发生器机床操作面板β系列伺服模块I/O单元JD5AJA3BJD1A控制单元系统连接图21.电源模块为主轴模块和伺服轴模块提供电源，主要分为PSM,PSMR,PSM-HV,PSMV-HV四种，输入电压分为交流200V和400V两种。电源模块型号：PSM1-23PSM:电源模块1：制动形式。“无”=再生制动，“R”=能耗制动，“V”=电压转换型再生制动，“C”=电容制动。2：输出功率。3：输入电压，“无”=200V，“HV”=400V例：PSM-15输入电压为200V，输出功率为15KW，再生制动的电源模块。1321322.伺服模块接受从控制单元发出的进给速度和位移指令信号。经转换和放大后，驱动伺服电机。主要分为SVM、SVM-HV两种，其中SVM型的一个单独模块最多可带三个伺服轴，而SVM-HV型的一个单独模块最多可带两个伺服轴。伺服模块型号：SVM1-2/3/45SVM：伺服模块1：轴数。“1”=1轴伺服模块，“2”=2轴伺服模块，“3”=3轴伺服模块。2：第一轴最大电流。3：第二轴最大电流。4：第三轴最大电流。5：输入电压，“无”=200V，“HV”=400V例：SVM1-12,输入电压为200V、1轴、最大电流为12A的伺服模块。3.主轴模块用于驱动主轴电机。主要分为SPM,SPMC,SPM-HV三种。主轴模块型号：SPM1/23SPM：主轴模块。1：电机类型。“无”=α系列，“C”=αC系列。2：额定输出功率。3：输入电压，“无”=200V，“HV”=400V例：SPM-15输入电压为200V，输出功率为15KW，α系列主轴电机模块。SIEMENS数控系统选型介绍西门子主流数控系统对照表802S802C802D810D840D840C进给轴/主轴3/13/14/16/1+16/630/6驱动系统步进驱动611A/U611U611D611D611D插补轴333445通道111126PLC编程S7-200S7-200S7-200S7-300S7-300S5135WB2龙门同步轴NONONONOYESYESHMI硬盘NONONOYESYESYES性能经济型经济型经济型中档高档高档1．概述810D/840D数控系统由数控及驱动单元，MMC，PLC模块三部分组成。MMC(ManMachineCommunication)包括：OP(OperationPanel)单元，MMC,MCP(MachineControlPanel)三部分。PLC模块包括：电源模块（PS），接口模块（IM）和信号模块(SM)，它们并排安装在一根导轨上。OP操作面板MMC人机接口单元MachineTool机床SIMODRIVE611D驱动单元SIMATICS7-300PLC单元NCU数控单元MCP机床控制面板Encoder光栅Motor伺服电机2．数控及驱动单元2.1810D与CCU数控单元是SINUMERIK810D的核心，它被称为CCU(Compactcontrolunit)单元。CCU单元内部集成了数控核心CPU和SIMATICPLC的CPU，包括810D数控软件和PLC软件，带有MPI接口，RS232接口，手轮及测量接口，还集成了SIMODRIVE驱动功率模块，体现了数控及驱动的完美统一。CCU单元有两轴版和三轴板两种规格；两轴版用于带两个最大不超过11NM(9/18A)进给电机的驱动；三轴版用于带两个最大不超过9NM(6/12A)进给电机的驱动和一个9kw的主轴驱动。CCU单元上有6个反馈接入口，最大可带5轴包括1主轴（带位置环），根据需要可在CCU单元右侧扩展SIMODRIVE611D模块。2.2840D与NCU840D数控单元被称作NCU(NumericalControlUnit)单元，是数控系统的控制中心和信息处理中心。根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分为NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2等若干种。同样的，NCU单元内部集成了数控核心CPU和SIMATICPLC的CPU，包括840D数控软件和PLC软件，带有MPI或Profibus接口，RS232接口，手轮及测量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU单元很薄，所有驱动模块均排列在其右侧。最多可以配31个轴，其中可配10个主轴。可以实现五轴联动2.3驱动模块810D/840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D，数控和驱动的接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。它包括两部分：电源模块+驱动模块（功率模块）。电源模块主要为NC和驱动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测电源和模块状态，根据容量不同，小于15kw不带馈入装置，大于15kw均需带馈入装置。SIMODRIVE611D是新一代数字控制总线驱动的交流驱动，分为双轴模块和单轴模块，进给电机可采用1FT6或者1FK6系列，编码器信号为1Vpp正弦波，可实现全闭环控制；主轴伺服电机为1PH7系列。3．OP单元和MMC3.1OP单元和MPIOP的作用是：显示数据及图形，提供人机显示界面；编辑、修改程序及参数；实现软功能操作。根据用户不同的要求，西门子为用户选配不同的OP单元，如:OP030,OP031,OP032,OP032S等。对于810D/840D应用了MPI(MultiplePointInterface)总线技术，OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。•3.2MMC主要作用是完成机床与外界及与PLC-CPU、NC-CPU之间的通信，内带硬盘，用以存储系统程序、参数等。MMC实际上就是一台计算机，它有自己独立的CPU,还可以带硬盘，带软驱。OP单元正是这台计算机的显示器。常用的MMC有两种，MMC100.2的CPU为486，不能带硬盘；而MMC103和PCU50的CPU为奔腾，可以带硬盘，通常810D配MMC100.2，为840D配MMC103或PCU50。3.3MCP主要作用是完成数控机床的各类硬功能键的操作。（1）操作模式选择（2）完成轴的点动进给、回参考点和增量进给。（3）自定义键区供用户使用（4）主轴操作区主轴倍率开关，（5）进给轴操作区进给轴倍率开关，（6）急停按钮实现机床的紧急停车，切断进给轴和主轴的驱动使能。MCP(MachineControlPanel)是专门为数控机床而配置的，有车床版和铣床版，他也是MPI上的一个节点。•4．PLC模块•SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子的SIMATICS7-300软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块，接口模块及信号模块，PLC的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中。•最大可以配2048输入和2048输出，而且采用了Profibus现场总线和MPI多点接口通信协议，大大减少了现场布线。5.软件系统软件系统包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。1.MMC软件系统在MMC102/103以上系统均带有5GB或10GB的硬盘，内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR-DOS内核操作系统、Windows操作系统，以及串并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之间的相互通信及任务协调。2.NC软件系统NC软件系统包括下列内容：(1)NCK数控核初始引导软件该软件固化在EPROM中。(2)NCK数控核数字控制软件系统它包括机床数据和标准的循环子系统。(3)SINUMERIK611D驱动数据它是指数控系统所配套使用的SIMODRIVE611D数字式驱动系统的相关参数。(4)PCMCIA卡软件系统在NCU上设置有一个PCMCIA插槽，用于安装PCMCIA个人计算机存储卡，卡内预装有NCK驱动软件和驱动通信软件等。3.PLC软件系统PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。(1)PLC系统支持软件它支持SINUMERIK840D数控系统内装的CPU315-2DP型可编程逻辑控制器的正常工作，该程序固化在NCU内。(2)PLC程序它包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。4.通信及驱动接口软件它主要用于协调PLC-CPU、NC-CPU和MMC-CPU三者之间的通信。系统软件结构810D系统连接图840D系统连接图6．举例6.1铣床，X,Y,Z三轴，主轴，刀库SINUMERIK810DOP031操作面板10.4寸TFT16FC5203-0AB10-0AA0OP032S机床控制面板16FC52030AD100AA0带系统软件的MMC100.216FC52100DA212AA1MPI总线电缆（带三个连接器，长5米）16FX20024EA041BA0带系统软件的CCU模块1CCU盒1电缆分配器1电子手轮1电子手轮电缆（长5米）1SINUMMERIK810D工具软件1简单分布式输入输出模块64I/32O2连接电缆1SIMATICS7-300CCU模块与I/O模块间的连接电缆（长2.5米）1SIMODRIVE611馈入/再生反馈模块16kw，内部冷却1滤波器1两轴型功率模块1SIMODRIVEmotors1FK6电机（7NM，带制动器）1动力电缆（带制动器引线，长7米）1反馈电缆（长7米）11FT6电机（6NM）1动力电缆（长8米）1反馈电缆（长8米）11FT6电机（5NM）1动力电缆（长5米）1反馈电缆（长5米）11FT6电机（7NM）1动力电缆（长6米）1反馈电缆（长6米）11PH7主轴电机1动力电缆（长6米）1反馈电缆（长6米）16.2铣床，四个进给轴，一个主轴，一个刀库SINUMERIK840DOP012操作面板，12.1寸TFT16FC5203–0AF02-0