图1-23所示的西门子840D是由数控及驱动单元(CCU或NCU)、MMC、PLC模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将两者划归一处。
1.人机界面
人机界面负责NC数据的输入和显示,包括:OP(OperationPanel)单元、MMC(ManMachineCommunication)、MCP(MachineControlPanel)三部分。
(1)MMC
MMC实际上就是一台计算机,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,而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。
最常用的MMC有两种:MMC100.2和MMC103。其中,MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘;而MMC103的CPU为奔腾,可以带硬盘。一般用户为810D配MMC100.2,而为840D配MMC103。
PCU(即PCUnit)是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块。目前,有三种PCU模块—PCU20、PCU50、PCU70。PCU20对应于MMC100.2,不带硬盘,但可以带软驱;PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘。图1-24所示为PCU50的外观。PCU的软件被称作HMI,HMI分为两种:嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时,PCU20装载的是嵌入式HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI。
(2)OP
OP单元一般包括一个10.4″TFT显示屏和一个NC键盘。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,其中OP031最为常用。
(3)MCP
MCP是专门为数控机床而配置的,它也是OPI上的一个节点,根据应用场合的不同,其布局也不同,目前有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D,MCP的MPI地址分别为14和6,用MCP后面的S3开关设定。对于840D应用了MPI总线技术,传输速率为187.5k/s,OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率,又有OPI(OperatorPanelInter-face)总线,它的传输速率为1.5M/s。
2.数控、PLC及驱动单元
(1)NCU数控单元
840D的数控单元被称为NCU单元,即数字控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通信。它由一个COMCPU板、一个PLCCPU板和一个DRIVE板组成。
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(12轴),NCU573.2(31轴)等若干种。
同样,NCU单元中也集成840D数控CPU和SIMATICPLCCPU芯片,包括相应的数控软件和PLC控制软件,并且带有MPI或PROFIBUS接口、RS232接口、手轮及测量接口、PCM-CIA卡插槽等,所不同的是NCU单元很薄,所有的驱动模块均排列在其右侧。
(2)伺服驱动
运动控制的执行部分,由611D驱动器、S120驱动器、1FT6(1FK6)电动机等组成。
图1-23 840D的结构
(3)PLC模块
如图1-25所示,810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATICS7-300的软件及模块,在同一条导轨上从左到右依次为电源模块(PowerSupply,PS)、接口模块(IntefaceModule,IM)、信号模块(SignalModule,SM)。PLC的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。
3.840D的优点
西门子840D的优点就是三合一的CPU结构:人机通信CPU即MMC—CPU;可编程序控制逻辑控制器CPU即PLC—CPU;数字控制CPU即NC—CPU。三部分在功能上既相互分工,又互为支持。图1-26是三者之间的相互关系。
在物理结构上PLC—CPU和NC—CPU合为一体,合成在NCU中,但在逻辑功能上相互独立。
图1-24 PCU50的外观
图1-25 PLC模块与NCU的关系
图1-26 三者之间的相互关系
1.840D操作面板
图1-27所示为840D操作面板。
1)16”寸彩色图像显屏带8个集成自定义软键;
2)8个横向集成自定义软键;
3)8个竖向集成自定义软键;
4)加工选择软键;
5)返回键:返回上一层菜单键;
6)扩展键:扩展同一层次的菜单;
7)区域转换键:返回显示器的基本画面;
8)字母-数字键;
9)带控制键盘和输入键的修正/光标键。
2.840D机床控制面板
图1-28所示为840D常见的一种机床操作面板。
图1-27 840D操作面板
图1-28 机床操作面板
1-EMERGENCY紧急停止按钮;
2-JOGforward手动方式按钮;
3-TEACHIN示教按钮;
4-MDA方式按钮;
5-AUTOMATIC自动方式按钮;
6-REPOS返回中断点功能按钮;
7-REFPOINT走参考点功能按钮;
8-INCVAR设定增量值功能按钮;
9-INC增量值功能按钮(从0.001~10mm);
10-SpindleOverride主轴转速倍率开关;
10a-SpindleStop主轴转速暂停键;
10b-SpindleStart主轴转速启动键;
11-Overrideaxestravel/rapid轴进给倍率开关;
11a-Stoptravel进给暂停键;
11b-Starttravel进给启动键;
12-Axischoicepushbutton轴的选择按钮;
13-Directionalpushbuttons(+/-)(+/-)方向健;
14-快速键(轴的快速移动);
15-Reset复位键;
16-Singleblock单段键;
17-StopNC启动键;
18-StartNC停止键;
19-有4个位置的钥匙键:位置0=仅显示数据;位置1=建立、删除和编辑工件数据;位置2=数据交流,建立档案和设定、编辑和删除数据;位置3=启动时,系统先装入MMC西门子标准数据,所有数据由密码保护;
20-由PAMA定义的用户键。