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数控系统主要是根据数控化改造后机床要达到的各种精度、驱动电动机的功率和用户对产品加工的工艺要求等来进行选择。特别要了解数控系统的控制轴数及联动轴数，要求掌握数控电气系统的控制功能、结构特点，选择合适的控制系统。现代数控机床的电气控制主要利用数控系统CNC与PLC集成的特点，通过PLC将机床侧的输入信号采集到CNC输入接口，同时向机床发送输出控制信号，以控制机床的执行元件，用PLC软件编程代替原来的硬件逻辑控制电路，针对PLC的I/O点可扩展性，增设若干检测功能、电气安全保护功能，提高电气控制的可靠性。
西门子数控系统最大的特点是功能丰富、开放拓展性强，接口及通信通用性以及安全稳定性尤为突出。数控系统综合了数字控制、逻辑控制、驱动及检测技术，它广泛应用于数控车床、铣床、磨床、冲床、加工中心、深孔钻床、落地镗床、龙门铣床和自动化生产线等。
西门子典型数控系统有：SINUMERIK3，5，6，7，8；SINUMERIK840，850，880；SI- NUMERIK810/820M/T/G/N，805，805SM；SINUMERIK840C；SINUMERIK802S/C，802D/802Dsl；SINUMERIKFM-NC，810D/840D；SINUMERIK840Di，840Dsl；SINUMERIK801/808；SINUMERIK828D。
随着制造业的不断发展，工业机器人已成为智能制造和工业自动化的关键技术和重要产品，也是数控机床走向自动化更高阶段的重要一环。西门子针对这一需求提供了SINUMERIK Integrate Run My Robot工艺包，可将SINUMERIK 828D/840D sl数控系统的机床和机器人无缝集成到生产过程中，实现工件和刀具的快速处理、操作、回退、示教和诊断，因而提升了机床的效率和灵活性。机器人可以灵活地加入生产过程，进行工件的装卸和加工，机器人还可以通过SINUMERIK Operate用户界面加以控制，操作人员会感到非常亲切，这使得生产自动化变得非常简单，应用于工件的铣削、钻削、雕刻、去毛刺、铆接、上下料、换刀等。
常用的西门子新型数控系统有SINUMERIK 802D/828D/840D/840D sl，代表着西门子数控系统的先进水平与发展方向。
SINUMERIK 840D是西门子公司于1994年6月正式推向市场的一种中高档全数字式数控系统，具有计算机化、驱动模块化、控制与驱动接口数字化等特点。它的硬件结构更简单；软件内容更丰富。它的HMI人机接口，包括MMC100/MMC103/PCU50/PCU70界面是建立在Windows操作系统基础上，更易操作，借助于HMI可实现工件编程、文件管理、参数设定、诊断、系统设定、伺服驱动配置等。SINUMERIK840D系统采用内装的SIMATICS7 -3 00系列可编程序控制器以及数控核心单元NCU。
（1）840D的结构特点 840D与SIMODRIVE611D数字驱动系统以及SIMATICS7-300系列PLC一起，构成全数字控制系统，611D驱动系统采用共用600V直流母线结构，当多个驱动模块通过直流母线互连，一个或多个电动机产生的再生能量就可以被其他电动机以电动的方式消耗吸收。这是一种非常有效的工作方式，即使有多部位的电动机一直处于连续发电状态，也不用再考虑其他再生能量。
（2）840D的功能及特点 840D除了以往西门子数控系统所具有的功能外，还具有一些新功能，如数字化功能（仿形功能）、中文界面、数字化驱动及其软件参数优化调整等。SI-NUMERIK 840D PLC用的是STEP7语言编程，STEP 7是用于SIMATIC S7 PLC组态和编程的软件包，可用于监视操作PLC程序的运行状态；诊断硬件，显示模块的一般信息以及模块状态；显示中央I/O和分布式从站的模块信息；显示来自诊断缓存区的报文。PLC用户程序是机床逻辑控制系统的核心，它处理NC系统与机床接口信号等。PLC报警文本主要管理电气报警及对机床的安全联锁保护。
840D硬件的特点是模块少、结构简单，这主要是由于丰富的软件替代了一部分硬件功能所致，因而其硬件的故障率很低。一旦出现系统自身的硬件故障，在现场只有用备件来替换；除了驱动模块外，可替换的只有NCU和MMC这两个模块，这两个模块集成度很高，在现场修理困难；若PLC的I/O模块有问题也会有相应的提示，可以及时更换。
SINUMERIK 840D sl是西门子公司近年推出的最新高端数控系统，它应用先进的运动控制与位置检测技术、标准PC技术和网络通信技术，使产品兼容性、扩展性极好，840D sl具有模块化、开放、灵活而又统一的结构，为使用者提供了极佳的可视化界面和操作编程体验及最优的网络集成功能。840Dsl是一个适用于所有工艺功能的系统平台。840D sl和SI-NAMICSS120可匹配各种类型的电动机。840Dsl采用的均是经过验证的标准技术，诸如PC技术、Windows和Linux、SIMATIC STEP7、PROFINET/PROFIBUS、以太网及USB技术等。840Dsl的各个模块可以分开摆放。基于Drive-CLiQ的驱动通信方式并结合集线器能降低设备的布线成本。通过采用TCU，操作者还能体会到灵活操作带来的便利。各种图形、软件、工艺功能都可轻松融入该数控系统。无论是基于嵌入式系统，还是基于Windows系统，数控系统具有一致的编程方式。840Dsl的标准通信方式采用基于以太网的解决方案，经由CBA功能强大的PC/PLC通信，可实现灵活组网及操作站的动态连接。840Dsl将CNC、HMI、PLC、驱动闭环控制和通信模块完美集成于一个NC单元（NCU）中。通过使用PCU50进一步增强系统的操作性能。在一台NCU/PCU上即可操作高达4个、距离远达100m的分布式操作面板。而NCU与SINAMICSS120间距也可达到100m。
（1）极佳的动态性能和加工精度 SINUMERIK840Dsl与SINAMICSS120驱动系统相结合，基于DSC（动态伺服控制）闭环位置控制技术，并通过使用创新性的直线电动机，确保机床获得更佳的动态性能。而电流自适应控制确保了伺服电动机的最大利用率。系统中的软件滤波器能有效抑制机床共振，同时调节型电源模块（ALM）自动调节直流母线电压，防止母线电压波动。无论是简单工件，还是复杂工件，使用840Dsl都可实现最佳的表面加工质量。具有SINUMERIK M Dynamics（3轴/5轴）铣削工艺包；精优曲面（AS）功能带来最佳的表面质量；优秀的同步操作，转矩波动小；纳米级的实际位置分辨率；几何误差的测量和补偿，包括旋转轴；基于“VCSplus”选项功能的三维空间误差补偿技术。
（2）安全性好 借助于“安全制动”“安全停车”等功能，SINUMERIK数控系统平台和SINAMICS驱动系统相结合能确保操作者和机床的安全功能。安全功能如：F-CPU或NCU之间的可靠通信，可由多达30个安全软件限位构成的工作区域限制和保护区域边界，安全传感器和执行器的连接或逻辑组合等。各种客户数据通过诸如加密的制造商循环等手段能得到有效的保护。NCU和PCU中集成的防火墙功能及系统与工厂网络间的隔离设计，确保生产的高度安全性和长期稳定性。
（3）“生态化”机床解决方案 基于SINUMERIK数控系统和SINAMICSS120驱动系统，西门子提供了一套高效率，且具有能耗管理和能量再生功能的能源解决方案，自动无功功率补偿。由于PLC用户程序、零件程序、用户界面、操作组件、外围设备、电动机、刀具都和数控功能保持一致，使用者可以非常容易地从现有SINUMERIK840Dpowerline系统转移到840Dsl，无论是用户界面、数控系统，还是PLC，都可继续使用840D的应用软件。
（4）简便的操作和编程 使用SINUMERIK平台的操作组件，可实现创新而又高度集成的操作解决方案，如HT2手持式控制单元或HT8便携式控制单元，简便可靠，符合人机工程学，并具有示教功能。SINUMERIK840Dsl的各种组件可使机床操作更为灵活，多用户操作都能轻松实现。集成、美观、先进的用户界面具有统一的外观和使用体验，其工件编程也是非常简便、灵活，如实用的加工准备功能、友好的刀具管理功能、三维仿真以及图形化刀具显示，都可确保机床的高效运行。840Dsl中除了可以快速、高效地进行DIN或ISO语言编程外，还支持Shop Mill/Shop Turn软件的工步编程，加工步骤以工序表的形式显示，操作者一目了然。
SINUMERIK840Dsl支持10个模式组、10个通道以及多达93个进给轴/主轴，适用于所有机床及所有的工艺功能，广泛应用于车削、钻削、铣削、磨削、冲压、激光加工等工艺，能胜任刀具和模具制造、高速切削、木材和玻璃加工、传送线等应用场合。系统具有模块化、可扩展、开放性、灵活、通用等各种技术特性。配有高性能SINAMICSS120驱动系统，并结合SIMATICS7-300PLC系统，可实现PC集成解决方案。系统为使用者提供最佳的可视化界面和操作编程体验，以及最优的网络集成功能。这些特性使得840Dsl系统成为高端数控技术应用的最佳选择。
SINUMERIK802D数控系统包括PCU面板控制单元中集成的CNC、HMI、PLC和通信功能，属于中低档系统，带有图形显示、软功能键和PC卡插槽模块。802D的硬件仅是一个操作面板，单一部件（外加键盘），可提供优化的性能，高质量和高可靠性，调试安装简单，具有现代化操作面板布局的硬件。
（1）典型NC接口的全部集成 PROFIBUS、RS232、手轮接口1～3、键盘（PS2），标准分布的SIMATICS7-200，FT显示技术。802D系统使用PROFIBUS总线，非常简洁地将伺服单元和I/O模块等系统部件直接相连。模块化的驱动装置SIMODRIVE611UE可以根据数控机床的需要配置各种驱动和电动机。位置测量系统可选用SIN/COS1Vpp增量型或EnDat绝对值编码器或光栅尺，但不能使用带距离码的光栅尺。对于具有11 μ Asin/cos信号的光栅尺也可与611UE连接，实现802D的全闭环控制。802D系统可通过PROFIBUS总线与带有模拟量给定值接口的ADI4连接，但ADI4模块和611UE伺服驱动单元不能同时与802D系统连接。通过SimoComU驱动调试软件可设定611UE驱动器的参数。在屏幕上可以显示、监测PLC程序。
（2）免维护 没有硬盘、电池、风扇，长寿命背景光源。DC24V供电，具有宽的输入容差+20%/-15%，为PCU和键盘供电。
（3）系统出厂即为就绪待用状态 任何具有Win95/98/NT4/2000的标准PC均足以支持在CD-ROM上的工具箱软件，用WINPCIN传输软件通过RS232串口调试；调试数据也可以利用西门子8MB的PCMCIA存储卡进行数据存储和恢复，数据部分简便，快速批量生产调试。
（4）车削和钻削、铣削的加工工艺 最多4个进给轴和一个主轴，最多3个手轮；360KB程序存储器；西门子G代码和ISO语言；极坐标；刚性攻螺纹；FRAME结构（旋转、平移、缩放、对称镜像）；坐标转换（ C 轴）；固定点移动；通过HMI基于ShopMill/Shop Turn软件的G代码编程；10.4in（1in=0.0254m）单色或彩色屏；前端PC卡插槽（PCM- CIA）；2x8软功能键+附加按键；支持16种语言，2种语言在线切换；袖珍计算器，秒表和工件计数器；图形程序仿真和图形循环支持；轮廓编程；参数编程；PLC应用程序在线诊断；示波器；在线帮助（英文）；刀具寿命管理；远程PLC诊断。
（5）技术数据（PLC）S7-200语言梯形图编程（中文界面）；最多6000步，每步0.4μs；2048标志位，32定时器，32计数器；最多144输入，96输出；在线诊断；全部PLC项目文件存储于802D中；PLC子程序库（随机提供工具箱）；PROFIBUS扩展为同步方式，用于位置闭环控制，这种扩展是一种对PROFIBUS总线用户开放的标准；PROFIBUS可允许实现1ms的位置控制（12Mbaud时）；机床I/O也可以连接到相同的总线上。
SINUMERIK828D数控系统具有高度集成、通信功能强大、精致耐用、结构紧凑、操作简便、随意组合维护方便的特点，分为车床/铣床两个版本，具有数据编程语言以及图形化编程工具ShopTurn和ShopMill，使得编程和加工效率大大提高，体现了西门子数控系统领域的高端水平。
（1）高度集成 CNC、PLC、HMI和6轴驱动控制单元集于一身，完全独立的铣削和车削应用系统软件，可以尽可能多地预先设定机床功能，从而最大限度地减少机床调试所需时间。
（2）通信功能强大 828D配备所有最新常用的通信端口。CF卡、USB端口和维修网口均为面板前置设计，方便使用。同时插入CF卡后，防护盖板可以合上。
（3）精致耐用 828D的操作面板采用压铸镁合金制造，坚固耐用，确保系统在恶劣的工作条件下也能处于良好的运行状态。同时键盘按键上覆盖有凸起的保护膜，可以防潮。
（4）结构紧凑，操作简便 828D结构小巧，可安装在非常紧凑的操作站内。尽管尺寸紧凑，828D依然配备了10.4in彩色显示器以及全尺寸键盘，从而最大限度地提高了用户友好性。
（5）随意组合 828D的操作面板有水平和垂直两种布局，这两种面板布局可与系统两个性能等级任意组合，从而可以满足用户各种安装场合和不同的性能需求。
（6）维护方便 828D没有硬盘、电池和风扇，摒弃了这些易于损坏的部件，采用高能电容，基于NV-RAM技术的数据备份，易于维护和维修。
SINUMERIK828D数控系统最多支持8个进给轴/主轴以及1个通道；828D和SINAMIC S120伺服驱动系统组合；它配备有诸多高级数控功能，如坐标转换功能和强大的刀具管理功能，在满足各种功能需求的同时，又力求简洁。
828D以其独特的图形化用户界面，非常适合在车间使用。用户不用更多培训，即可快速地调试、维修及维护机床，完成各种操作、编程任务。
828D数控系统简称为PPU，按照性能分为三种：PPU240/241（基本型）、PPU260/261（标准型）、PPU280/281（高性能型）。
828D车床版本适合标准车床应用，通过系统的坐标转换功能和工艺循环，系统也同样适用于采用动力刀头复杂加工应用的车床。铣床版本适用于标准铣床应用，通过SINUMERIK M Dynamics工艺加工软件包以及“精优曲面”（Advanced Surface）功能，提高控制精度，系统也非常适合模具加工。
常见的FANUC数控系统有：FANUC 0C/D系列；FANUC 0i-A/B/C/D系列；FANUC30i/31i/32i系列；FANUC21i/16i/18i/15i；FANUC Power-Mate系列；FANUC Open CNC（FANUC00/210/160/180/150/320）。
FANUC 0i-D系统的特点如下：
1）FANUC 0i-D系列数控系统是北京FANUC于2008年推出的高性价比产品，采用FANUC30i/31i/32i系列平台技术。
2）FANUC 0i-D系列标准配置以太网卡，采用超大规模集成电路（LSI）、专用芯片（ASIC）、数字信号处理（DSP）等技术，已形成超小超薄型控制器。采用高速存储技术、闪存（FLASH）、移动存储（PCMCIA）技术，方便用户输入输出程序及参数。
3）PMC功能强大：PMC在数控机床上完成MST功能和逻辑控制功能，通过编辑报警文本产生个性化的诊断。CNC的零件加工程序通过宏参数和宏变量与PMC传递信息，完成某些特定功能。通过I/OLink串行输入输出接口与PMC扩展I/O单元，及具有I/OLink接口的伺服放大器连接，以实现附加轴的PMC控制。在PMC配置上有较大的改进，新版的FLADDERIII梯形图编程软件增加到125个专用功能指令，可以自定义功能块，也可以完成兼容C语言的PMC程序开发，提供了C语言接口，机床厂可以方便地用C语言开发专用的操作界面。
4）FANUC数字式交流伺服系统：数字伺服采用HRV3或HRV4（高速响应矢量控制），具有纳米插补功能，可以实现高精度纳米加工，同时系统具有AICC（高精度轮廓控制），可以实现高速微小程序段加工。伺服单元体积小、性能好、调整参数方便，通过数字设定可优化速度环、电流环，进行加减速控制，进行转矩限制。可用SERVOGUIDE软件和外部计算机通信，优化伺服参数，备份伺服参数，并在上位机显示电流、扭矩波形等。伺服驱动经串行总线FSSB连接伺服功率放大器，驱动采用全数字伺服控制是以DSP作为硬件依托，采用软件方式实现伺服的位置环、速度环和电流环的控制。
5）CNC数控系统具有友好的界面、简便易行的编程：FANUC系统则采用“manual guide i ”辅助编程，操作者可以根据蓝图输入图形尺寸，不用G代码编程。
6）FANUC 0i-MD最大控制8个轴（6个进给轴和2个主轴），可以4轴联动。
掌握数控系统的结构特点及技术特性，选择合适的数控系统。
数控系统应用新技术的特点：
（1）数控系统的硬件技术发展迅速 数控系统的核心处理器广泛采用64位以上的高速RISCCPU，保证了高速、高精度的数控加工。如FANUC0i/18iSINUMERIK828D/840D/840Di/840Dsl等已形成超小超薄型控制器。采用专用LSI适于插补运算和接口控制，原来用许多硬件实现的功能由软件来实现。便于调试、在线诊断（如伺服动态波形显示、接口TRACE——跟踪诊断等）。CNC与伺服放大器的连接采用专用协议串行总线或以太网（如西门子S120、FANUC全数字伺服系统）。
（2）体系结构向开放式发展 世界上著名的数控系统制造商纷纷推出PC-BasedCNC系统，例如FANUC公司的FANUCOpen CNC 160/180，FAGOR公司的FAGOR 8070，西门子公司的SINUMERIK828D/840D/840Di/840Dsl。由于采用了工业级PC及Windows操作系统等，其丰富的软硬件资源为用户对数控系统控制软件的开发带来了诸多方便。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统，将插补、刀具补偿、译码、数据处理、伺服控制等数控应用软件往上“挂”，最终移植到一个硬件环境中去，形成“个性化”的数控系统，这是“开放式”数控的发展方向。SINUMERIK840D/840Dsl提供了一系列开发工具，用户可以根据控制对象不同，使用VisualBasic和VisualC ++ 等开发工具自行开发菜单和个性化操作界面，添加功能键，设定具有用户特色的输入方式，满足特定工艺的加工要求。数控系统的Windows操作系统，软件兼容性好，可以将CAD/CAM技术嵌入数控系统内，界面友好，通过图形输入参数进行计算，取代了传统的G代码编程，已广泛应用于磨床系统中。开放式数控系统具有友好的人机界面、开放的API（应用编程接口）、强大的网络功能、方便软件升级等特点。
（3）数控计算功能强化 由于数控系统采用的CPU速度不断提高，过去许多专用机床的软件被移植到通用CNC中，例如：齿轮加工、多轴联动、复杂刀具磨削软件、凸轮轴及曲轴的加工软件、法向矢量插补等作为数控系统的选项内容。另外，冲床软件、等离子切割软件、折弯软件等也可作为数控选项，方便不同行业用户的选择。还可以进行齿轮加工、凸轮磨插补、法向插补、空间坐标转换等。
（4）现场总线技术开始广泛使用 底层设备网络通常采用协议简单、响应迅速、可靠性高的主从通信方式，使用工控网络中的低端产品，如现场总线。西门子公司的PROFIBUS总线首先应用在840D、802D高中档数控系统中，PCU和I/O以及伺服系统均依靠PROFIBUS连接，最高传输速率达12Mbaud。PLC与外部继电器I/O连接采用PROFIBUS现场总线，采用PROFIBUS仅通过双绞线（串行传送）连接即可，而传统的I/O输出，是通过内装式PLC经过I/O模块并行输出信号线，这样会造成系统与现场的刀库或交换工作台等设备间的连接信号线繁多，坦克链托架结构复杂，造成故障率高、维修不便等问题。
（5）PLC功能强大 PLC在数控机床上完成MST功能和逻辑控制功能，PLC还可以直接控制坐标轴。通过编辑报警文本产生个性化的诊断。CNC的零件加工程序通过宏参数和宏变量与PLC传递信息，完成某些特定功能。数控系统如何安装在一台机床上，除了硬件连接外主要解决好PLC梯形图的编写和机床参数的确定这两个方面的问题。随着数控技术的普及，原先由数控系统制造商开发的接口软件已经转移到机床厂或数控集成商。实际应用中，可以根据CNC制造商提供的集成方法和PLC编程软件自行开发，大大促进了数控技术的发展和普及。
（6）CNC的通信、网络功能不断扩大 SINUMERIK840Dsl数控系统的标准通信方式采用基于以太网的解决方案，利用数控系统硬盘的大容量存储技术，采用DNC方式解决大容量零件加工程序的传递和存储。高档数控系统通过电话网可进行远程诊断。从早期的RS232、485到目前的MAP、Ethernet、Internet、LAN、PROFIBUS现场总线等，数控机床的通信功能在不断增强。
（7）数字式交流伺服系统成为主流 数字式交流伺服系统体积小，性能好，调整参数方便。通过数字设定可优化速度环、电流环，进行加减速控制，进行转矩限制。可以和外部计算机通信，备份伺服参数，并在上位机显示电流、转矩波形等。
驱动采用全数字伺服特点：传统的模拟伺服由于器件受温度、放大系数的影响，各轴的插补精度一致性相对较差，在任意两轴加工圆时会出现椭圆度误差，全数字伺服克服这一问题。数字伺服控制是以DSP作为硬件依托，采用软件方式实现伺服的位置环、速度环、电流环的控制。所以可以根据不同的负载状况，通过参数调整很方便地实现自适应调整。由于采用数字伺服，在线诊断方便易行（操作屏可以实现伺服波形显示、实际负载、电动机温度监控等）。
（8）CNC数控系统友好的界面、简便易行的编程 引导编程、车间编程、轮廓编程等图形对话编程输入，将CAD/CAM嵌入数控系统中，并且有编程提示信息，使数控编程加工更接近通用“工程语言”，用图形符号“说话”。
目前，SINUMERIK840Dsl具有shopmill/shopturn编程软件，不但编程简便易行，而且仿真能力强。HEIDENHAINiT530具有2D轮廓加工对话编程，铣、钻、镗削等固定循环，以及通过数控系统安装通用的CycleDesign软件建立自己的固定循环程序，并且可以通过参数设置完成简单的3D轮廓加工。FANUC系统则采用“manual guide i ”辅助编程，操作者可以根据蓝图输入图形尺寸，不用G代码编程。
（1）综合考虑所选数控系统的功能特点与改造数控机床的加工工艺特点相匹配 数控机床的改造主要是对原有数控机床的机械结构、运动部件和数控电气控制系统进行设计改造，用程序控制机床运动，自动加工，满足加工工艺的要求。若功能选择不合适，功能多会造成资金成本浪费，功能少会造成功能短缺，影响其他功能的使用而需要再次购买。
（2）选择数控系统与改造数控机床的档次相匹配 数控系统在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单、经济、使用方便。数控电气改造注重性价比，系统可选择范围较广泛，不同档次系统功能差异较大，本着功能够用、可靠性第一的原则进行系统选择和设计。若与原数控机床的档次不相匹配，会造成功能浪费或机床的优良性能发挥不出来。
（3）数控系统、伺服驱动系统及电动机的品牌和系列相匹配 数控系统、伺服驱动系统及电动机最好选用同一品牌和系列，有利于接口信号的匹配调整，增加可靠性，维修方便。若数控系统、伺服驱动系统及电动机的品种和牌号太杂，在连接各部件时会出现接口信号不匹配及在传送中信号产生滞后现象等。应根据机床本身的精度、结构、性能、价格等要求，选择合适的数控系统。国内外数控系统很多，德国SIEMENS和日本FANUC系统在数控机床中使用最多。
（4）统筹考虑，最好不要搞数控电气系统局部改造 数控系统与伺服驱动系统最好一起改造，局部改造会产生接口信号的不匹配、整体系统的可靠性下降等问题。
（5）机械修理与数控电气改造相结合 一般来说，需要电气改造的机床都需要进行机械修理，要确定机电修理的要求、范围、内容；在施工安装调试时，还需要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间。