SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)課件

2023/4/21第四章SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修2023/4/2教學提示：SIEMENS公司是全球生產(chǎn)數(shù)控類產(chǎn)品較早、產(chǎn)品市場占有率較大的生產(chǎn)廠家之一，至今已開發(fā)、生產(chǎn)了多個系列的控制系統(tǒng)。因此，SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)也是數(shù)控機床上使用較廣、維修過程中遇到較多的系統(tǒng)之一。本章主要介紹SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的組成、PLC、參數(shù)配置、故障診斷與維修、數(shù)據(jù)備份及恢復等內(nèi)容。教學要求：了解SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成和硬件連接、參數(shù)配置和報警系統(tǒng)，掌握SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份和恢復，掌握利用輸入/輸出信號狀態(tài)進行故障診斷的方法。4.1概述

德國SIEMENS公司是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的世界著名廠家，從20世紀70年代以來，SIEMENS公司憑借在數(shù)控系統(tǒng)及驅(qū)動產(chǎn)品方面的專業(yè)思考與深厚積累，不斷制造出機床產(chǎn)品的典范之作，為自動化應(yīng)用提供了日趨完善的技術(shù)支持。SINUMERIK系列數(shù)控產(chǎn)品，能滿足各種控制領(lǐng)域不同的控制需求，其構(gòu)成只需很少的部件。它具有高度的模塊化、開放性以及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)，適于操作、編程和監(jiān)控。2023/4/232023/4/25一；820為12in單色或彩色顯示，系統(tǒng)電源為交流220V、SIEMENS810/820系統(tǒng)SIEMENS810/820是西門子公司20世紀80年代中期開發(fā)的CNC、PLC一體型控制系統(tǒng)，它適合于普通車、銑、磨床的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高，在80年代末、90年代初的數(shù)控機床上使用較廣。810與820的區(qū)別僅在于顯示器，810為9in單色顯示，系統(tǒng)電源為直流24V，其余硬件、軟件部分完全一致。810/820最大可控制6軸（其中允許有2個作為主軸控制），3軸聯(lián)動。系統(tǒng)由電源、顯示器、CPU板、存儲器（MEM/EPROM/RAM）板、I/O板、接口板、顯示控制板、位控板、機箱等硬件組成。硬件采用了較多的大規(guī)模集成電路和專用集成電路，系統(tǒng)的模塊少、整體結(jié)構(gòu)簡單，通常無需進行硬件調(diào)整和設(shè)定。

系統(tǒng)軟件上，增加了藍圖編程、固定循環(huán)、極坐標編程、CL800語言編程等功能，為加工程序的編制提供了方便。PLC采用STEP5語言編程，指令豐富，通過OB、PB、SB、FB等功能塊為結(jié)構(gòu)化編程提供了良好的環(huán)境。810/820系統(tǒng)還具有“通道”控制功能，可以兩個通道同時工作，為機床設(shè)計人員提供了便利。2023/4/26二、SIEMENS802系列系統(tǒng)SIEMENS802系列系統(tǒng)包括802S/Se/Sbaseline、802C/Ce/Cbaseline、802D等型號，它是西門子公司20世紀90年代末開發(fā)的集CNC、PLC于一體的經(jīng)濟型控制系統(tǒng)。系統(tǒng)性能價格比較高，比較適合于經(jīng)濟型、普及型車、銑、磨床的控制，近年來在國產(chǎn)經(jīng)濟型、普及型數(shù)控機床上有較大量的使用。SIEMENS802系列數(shù)控系統(tǒng)的共同特點是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高；此外系統(tǒng)軟件功能也較強。2023/4/27

SIEMENS802S、802C系列系統(tǒng)可以配OP020獨立操作面板與MCP機床操作面板，顯示器為7in或5.7in單色液晶顯示。集成內(nèi)置式PLC最大可以控制64點輸入與64點輸出，PLC的I/O模塊與ECU間通過總線連接；系統(tǒng)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，性能價格比高。802D與802S、802C有較大的不同，在功能上比802S/C系統(tǒng)有了改進與提高，系統(tǒng)采用SIEMENSPCU210模塊，控制軸數(shù)為4軸/4軸聯(lián)動，可以通過611U伺服驅(qū)動器攜帶10V主軸模擬量輸出，以驅(qū)動帶模擬量輸入的主軸驅(qū)動系統(tǒng)。

系統(tǒng)可以配OP020獨立NC鍵盤、MCP機床操作面板（與802S/C相同），802D采用了10.4in彩色液晶顯示器，比802S/C（5.7in或7in單色液晶顯示）具有更好的操作性能。系統(tǒng)與驅(qū)動、I/O模塊間利用PROFIBUS總線進行連接；I/O模塊采用了獨立的輸入、輸出單元（PP72/48I/O單元），9每一系統(tǒng)最大可以配備兩個PP72/48I/O單元，點數(shù)比802S/C系統(tǒng)大大增加，最大可以到144/96點。

其伺服驅(qū)動與802C相同，通常采用SIEMENS611數(shù)字式交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動器的調(diào)試可以直接利用SIMOCOMU軟件完成，調(diào)整十分方便。

在軟件上，802D除保留了SIEMENS傳統(tǒng)的編程功能外，主要在以下兩方面進行了改進：一是增加了PLC程序“梯形圖”顯示功能，方便了維修；二是可以使用非SIEMENS代碼指令進行編程，系統(tǒng)的開放性更強。2023/4/210三、SIEMENS810D/840D系統(tǒng)

在數(shù)字化控制領(lǐng)域，SINUMERIK810D第一次將CNC和驅(qū)動控制集成在一塊板子上。810系列按功能分有810T、810G、810N；按型號分有810Ⅰ、810Ⅱ、810Ⅲ型。810系列適用于中、低檔的中、小型機床。810Ⅰ型適用于車床和銑床，可控制3軸，聯(lián)動2軸。810Ⅱ型適用于車床、銑床和磨床，可控制4軸，聯(lián)動3軸。810Ⅲ型適用于車床、銑床、磨床和沖壓類機床，可控制5軸，聯(lián)動3軸。810系列數(shù)控裝置的主CPU為80186，系統(tǒng)分辨率為lμm，內(nèi)置PLC為128點輸入、64點輸出。該系統(tǒng)具有輪廓監(jiān)控、主軸監(jiān)控和接口診斷等功能。2023/4/211圖形對話式操作、編程軟件，直接使用人機對話式編程。系統(tǒng)可以進行2D動態(tài)模擬顯示與3D立體圖形模擬顯示。此外，通過配套EASYMASK軟件，還可以通過ASCII編輯器進行用戶屏幕設(shè)計，開放性更強。

系統(tǒng)的PLC編程可以采用S7-HiGraph點陣圖形輔助編程工具，進行PLC程序設(shè)計。該系列NC還具有所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，通過自學習、自優(yōu)化系統(tǒng)，自動完成伺服系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，使系統(tǒng)的調(diào)整時間大大縮短。

由于豐富的軟件替代了一部分硬件功能，因此810D/840D硬件的特點是模塊少，結(jié)構(gòu)簡單，硬件的故障率較低。2023/4/2134.2SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)組成

每一個數(shù)控廠家生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)在產(chǎn)品更新?lián)Q代工程中，都有一定的繼承性，不僅包括硬件的功能，還包括軟件的特點，如參數(shù)設(shè)置、接口設(shè)置、基本操作界面等。西門子不同系列的數(shù)控產(chǎn)品也不例外，其產(chǎn)品具有較高通用性。本書將以810D/840D系統(tǒng)為例來學習西門子數(shù)控系統(tǒng)。

一、基本構(gòu)成SINUMERIK810D/840D是由數(shù)控及驅(qū)動單元CCU（CompactControlUnit）或NCU（NumericalControlUnit）,人機界面MMC(ManMachineCommunication)，可編程序控制器PLC的I/0模塊三部分組成。由于在集成系統(tǒng)時，總是將驅(qū)動單元SIMODRIVE611D和數(shù)控單元（CCU或NCU）并排放在一起，并用設(shè)備總線互相連接，因此在說明時將二者劃歸一處。2023/4/2141．數(shù)控及驅(qū)動單元

（1）810D與CCU

數(shù)控單元是SINUMERIK81OD的核心，它被稱為CCU單元，CCU分為CCU1和CCU3，目前我們使用的是CCU3單元。CCU單元內(nèi)部集成了數(shù)控核心CPU和SIMATICPLC的CPU。包括SINUMERIK810D數(shù)控軟件和PLC軟件，帶有MPI接口，手輪及測量接口。更集成了SIMODRIVE驅(qū)動的功率模塊。體現(xiàn)了數(shù)控及驅(qū)動的完美統(tǒng)一。2023/4/215

根據(jù)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(shù)控CPU和SIMATICPLCCPU芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI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(qū)動模塊均排列在其右側(cè)。

（3）數(shù)字驅(qū)動

數(shù)字伺服是運動控制的執(zhí)行部分,由611D伺服驅(qū)動和1FT6(1FK6)電機組成。SINUMERIK840D配置的驅(qū)動一般都采用SIMODRIVE611D。它包括兩部分：電源模塊+驅(qū)動模塊（功率模塊）。172．人機界面

人機交換界面負責NC數(shù)據(jù)的輸入和顯示,它由MMC和OP組成。MMC(ManMachineCommunication)包括：OP(Operationpanel)單元，MMC,MCP(MachineControlPanel)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(qū)；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

我們最常用的MMC有兩種：MMC100.2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。18（2）OPOP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據(jù)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最為常用。

對于SINUMERIK810D/840D應(yīng)用了多點接口MPI(MultiplePointInterface）總線技術(shù)，傳輸速率為187.5K／秒，OP單元為這個總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點。為提高人機交互的效率，又有OPI（即OperatorPanelInterface)總線，它的傳輸速率為1.5M／秒2023/4/219二、硬件連接

SINUMERIK810D/840D系統(tǒng)的硬件連接從兩方面入手：其一，根據(jù)各自的接口要求，先將數(shù)控與驅(qū)動單元，MMC，PLC三部分分別連接正確：電源模塊X161中9，112，48的連接；驅(qū)動總線和設(shè)備總線；最右邊模塊的終端電阻（數(shù)控與驅(qū)動單元）；MMC及MCP的+24V電源千萬注意極性；PLC模塊注意電源線的連接；同時注意信號模塊SM的連接。其二，將硬件的三大部分互相連接，連接時應(yīng)注意：MPI和OPI總線接線一定要正確；CCU或NCU與S7的IM模塊連線。

2023/4/2211．數(shù)控單元模塊接口

（1）SINUMERIK840DNCU接口圖如4-4所示。X101：操作面板接口端，該端口通過電纜與MMC及機床操作面板連接。X102：RS485通信接口端，該端口主要是滿足SIEMENS通信協(xié)議的要求。X111：PLCS7-300I/O接口端，該接口提供了與PLC連接的通道。X112：RS-232-C通信接口端，實現(xiàn)與外部的通信，如要由數(shù)個數(shù)控機床構(gòu)成DNC系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，則各個數(shù)控機床均要通過該端口與主控計算機通信。

2023/4/222X121：多路輸人／輸出接口端，通過該端口數(shù)控系統(tǒng)可與多種外設(shè)連接，例如與控制進給運動的手輪、CNC輸人／輸出的連接。

X122：PLC編程器PG接口端，通過該端口與西門子PLC編程器PG連接，以此傳輸PG中的PLC程序到NC模塊，或從NC模塊將PLC程序拷貝到PG中，另外還可在線實時監(jiān)測PLC程序的運行狀態(tài)。X103A、X103B：電動機驅(qū)動器611D的輸入輸出擴展端口，通過扁平電纜將驅(qū)動總線與各個驅(qū)動模塊連接起來，對各個伺服電動機進行控制。X172：數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制總線端口，通過扁平電纜與各相關(guān)模塊的系統(tǒng)數(shù)據(jù)控制總線聯(lián)系起來。X173：數(shù)控系統(tǒng)控制程序儲存卡插槽。2023/4/2233．各模塊連接SINUMERIK810D系統(tǒng)連接圖見圖4-8，SINUMERIK840D系統(tǒng)連接圖見圖4-9。2023/4/2254.3SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)PLC

一、PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部處理的信息大致可分為兩大類：一是控制坐標軸運動的連續(xù)數(shù)字信息，這種信息主要由CNC系統(tǒng)本身去完成；另一類是控制刀具更換、主軸啟停、換向變速、零件裝卸、切削液的開停和控制面板、機床面板的輸入輸出處理等離散信息，這些信息一般用PLC來實現(xiàn)。PLC在CNC系統(tǒng)中是介于CNC裝置與機床之間的中間環(huán)節(jié)。它根據(jù)輸入的離散信息，在內(nèi)部進行邏輯運算并完成輸出功能。2023/4/226MT側(cè)順序控制的最終對象的數(shù)量隨數(shù)控機床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大的差別。機床結(jié)構(gòu)越復雜，輔助裝置越多，受控對象數(shù)量就越多。相比而言柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）的受控對象數(shù)量多，而數(shù)控車床、數(shù)控銑床的受控對象數(shù)量較少。2）PLC、CNC、機床間的信息交換

對于不同數(shù)控系統(tǒng)，所交換的信息內(nèi)容、數(shù)量各有區(qū)別，但基本思路和作用是一樣的。對于不帶

PLC的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其信息交換主要以開關(guān)量為主，并通過CNC與PLC之間的硬件I/O連接來實現(xiàn)。對于內(nèi)裝PLC的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，不僅可通過開關(guān)量交換信息，而且可以通過內(nèi)部寄存器、內(nèi)部標志位等交換信息，而且在CNC與PLC之間無需硬件I/O連接，數(shù)據(jù)處理能力強，可靠性高。2023/4/229

數(shù)控系統(tǒng)中PLC的信息交換，是以PLC為中心，在CNC、PLC和機床之間的信息傳遞。PLC與CNC之間交換的信息分兩個方向進行，其中由CNC發(fā)給PLC的信息主要包括各種功能代碼

M、S、T的信息，手動／自動方式信息，各種使能信息等。而由PLC發(fā)給CNC的信息主要包括M、S、T功能的應(yīng)答信息和各坐標軸對應(yīng)的機床參考點信息等。

同樣，PLC與機床之間交換的信息也分為兩部分。例如機床的啟動／停止，主軸正轉(zhuǎn)／反轉(zhuǎn)／停止、機械變速選擇，冷卻液的開／關(guān)、倍率選擇、各坐標軸點動和刀架、卡盤的夾緊／松開等信號，以及上述各部件的限位開關(guān)等保護裝置、主軸伺服狀態(tài)監(jiān)視信號和伺服系統(tǒng)運行準備等信號。2023/4/230二、SIEMENSPLC輸入/輸出信號狀態(tài)的顯示現(xiàn)代數(shù)控機床使用的數(shù)控系統(tǒng)基本上都有PLC輸入/輸出信號的狀態(tài)顯示的功能，利用顯示功能可直接觀察PLC的輸入/輸出瞬時狀態(tài)，這些狀態(tài)顯示對診斷數(shù)控機床的很多故障是非常有利的。西門子數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)變化可以通過數(shù)控系統(tǒng)的DIAGNOSIS（診斷）功能進行監(jiān)視，對于SIEMENS各種常用系統(tǒng)，其輸入/輸出信號的診斷操作步驟如下。2023/4/2311．SIEMENS810/820系統(tǒng)。（1）根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵“DIAGNOSE”，系統(tǒng)顯示診斷頁面；（2）按菜單鍵“PLC-STATUS”，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁面；（3）根據(jù)需要，通過菜單鍵“KIW”、“QW”、“FW”、“T”、“C”選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；（4）通過“PAGE”鍵、“CURSOR”(光標移動)鍵，逐頁顯示診斷信號的狀態(tài)；2023/4/2322．SIEMENS802S系統(tǒng)。（1）按“診斷”功能鍵，進入診斷頁面，當無“診斷”功能鍵顯示時，可以通過操作面板的“區(qū)域轉(zhuǎn)換”鍵，使“診斷”功能鍵在顯示器上顯示；（2）按診斷頁面的“調(diào)試”功能鍵，進入調(diào)試頁面；（3）按“PLC狀態(tài)”功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁面，當頁面無“PLC狀態(tài)”功能鍵顯示時，可以通過“菜單擴展”鍵，使“PLC狀態(tài)”功能鍵在頁面上顯示；（4）輸入需要檢測的I/O信號地址字節(jié)，如：需要檢測I1.0、Q1.0、VB38000000.1時，應(yīng)輸入信號地址字節(jié)IB1、QBl、VB38000000等；（5）按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對應(yīng)字節(jié)上的8位信號的狀態(tài)。2023/4/2333．SIEMENS802D系統(tǒng)。（1）同時按系統(tǒng)操作面板上的“SHIFT”與“SYSTEM”鍵，進入系統(tǒng)頁面；（2）按“PLC”功能鍵，顯示PLC頁面；（3）按“PLC狀態(tài)”功能鍵，顯示PLC狀態(tài)頁面，當頁面無“PLC狀態(tài)”功能鍵顯示時可以通過“菜單擴展”鍵，使“PLC狀態(tài)”功能鍵在頁面上顯示；（4）輸入需要檢測的I/O信號地址字節(jié)，如：需要檢測I1.0、Q1.0、VB38000000.1時，應(yīng)輸入信號地址字節(jié)IBl、QBl、VB38000000等；（5）按MDI面板上的“輸入”鍵，系統(tǒng)顯示對應(yīng)字節(jié)上的8位信號的狀態(tài)。2023/4/2344．對于SIEMENS810D/840D系統(tǒng)，輸入、輸出信號的診斷操作如下：（1）根據(jù)系統(tǒng)CRT上提示，按菜單鍵“DIAGNOSE”，系統(tǒng)顯示診斷頁面；（2）按菜單鍵“PLC-STATUS”，系統(tǒng)顯示PLC狀態(tài)診斷頁面；（3）根據(jù)需要，選擇I、Q、F、T、C、DB，以選擇輸入、輸出、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)字的狀態(tài)顯示；（4）通過“PAGE”鍵，逐頁顯示診斷信號的狀態(tài)。2023/4/235三、STEP7-300PLC

西門子810系統(tǒng)的集成式PLC使用的是STEP5語言，西門子802系統(tǒng)集成式PLC使用的是S7-200編程語言，而西門子810D/840D系統(tǒng)的集成式PLC則使用S7-300。STEP7是西門子公司S7-300/400系列PLC的編程軟件。在STEP7軟件中常用的三種基本編程語言有梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖（FBD）。1．STEP7編程語言的程序結(jié)構(gòu)STEP7-300的PLC程序的結(jié)構(gòu)由塊組成，包括用戶塊和系統(tǒng)塊，它們在功能、使用方法和結(jié)構(gòu)上各不相同。2023/4/236（1）用戶塊根據(jù)邏輯功能的不同，用戶塊分為組織塊（OB）、功能塊（FB）、功能（FC）和數(shù)據(jù)塊（DB）。其中OB組織塊相當于主程序，F(xiàn)C、FB塊相當于子程序。在編完子程序后，必須在主程序中調(diào)用子程序。

①組織塊(OB)組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。起動時，操作系統(tǒng)調(diào)用啟動組織塊OB100來初始化一些數(shù)據(jù)或狀態(tài)。OB1是用于循環(huán)程序處理的組織塊，操作系統(tǒng)通過循環(huán)調(diào)用OB1而啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行，所以可以在OB1中編寫用戶程序以及在OB1調(diào)用的塊中編寫用戶程序。2023/4/237②功能塊(FB)功能塊是通過數(shù)據(jù)塊參數(shù)而調(diào)用的。它們有一個放在數(shù)據(jù)塊中的變量存儲區(qū)，而數(shù)據(jù)塊是與其功能塊相關(guān)聯(lián)的，稱為背景數(shù)據(jù)塊。當然，每一個功能塊可以有不同的數(shù)據(jù)塊。這些數(shù)據(jù)塊雖然具有相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但具體數(shù)值可以不同。就像C語言中的函數(shù)，其形參可以相同，但帶入函數(shù)的實參卻可以不同。③功能(FC)功能沒有指定的數(shù)據(jù)塊，因而不能存儲信息。功能常常用于編制重復發(fā)生且復雜的自動化過程。④數(shù)據(jù)塊(DB)數(shù)據(jù)塊中包含程序所使用的數(shù)據(jù)。在編制數(shù)據(jù)塊中，你可以決定數(shù)據(jù)的類型、格式、次序以及存儲在什么塊中。2023/4/238根據(jù)使用方式的不同，數(shù)據(jù)塊分為兩種類型：全局數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。全局數(shù)據(jù)塊我們稱之為“自由”數(shù)據(jù)塊，因為它沒有被指派給任何代碼塊。而背景數(shù)據(jù)塊，作為塊的局部數(shù)據(jù)，是與被指定的功能塊相關(guān)聯(lián)的。注意：各種塊（除組織塊外）的數(shù)目和代碼的長度是與CPU不相關(guān)的，而組織塊的數(shù)目則與CPU的操作系統(tǒng)相關(guān)。2023/4/239（2）系統(tǒng)塊系統(tǒng)塊包含在操作系統(tǒng)中，包括：系統(tǒng)功能（SPC）、系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊（SDB）。系統(tǒng)塊中包含重要的系統(tǒng)功能函數(shù)，如通信功能、操縱CPU的內(nèi)部時鐘等。系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能塊可以被調(diào)用，但不能被修改。圖4-12所示為PLC程序結(jié)構(gòu)圖。圖4-13表示了系統(tǒng)啟動過程中CPU動態(tài)掃描過程。首先，系統(tǒng)上電，開始運行初始化程序OB100，之后進入可編程的工作周期：進行過程映像輸入，運行主程序，之后進行過程映像輸出。2023/4/2403．新建塊在管理器中可以方便地新建一個塊，在管理器的左窗口點擊Block圖標，再按下鼠標右鍵，將彈出菜單，或在管理器的右窗口中，不選中任何對象，按下鼠標右鍵，也將彈出同樣的菜單，在彈出的菜單，可新建FB、FC、OB等塊。4．程序編輯器LAD/STL/FBD編輯器是編寫和修改程序的工具，它也是在線監(jiān)控的窗口之一。雙擊一個BLOCK，將啟動編輯器。在編輯器中將“//”后的字符認為是注釋語句而不加以編譯，故在調(diào)試程序時，若要某一語句不執(zhí)行，可以采用這種辦法。2023/4/2415．程序的下載調(diào)試完的程序只有下載到PLC的CPU才能被運行。點擊下載圖標“Download”程序?qū)⑾螺d至機床中。6．程序的在線監(jiān)控在LAD/STL/FBD編輯器中，先打開要監(jiān)控的程序段，然后點擊監(jiān)控圖標“Monitor（on/off）”，管理器將與PLC的CPU通訊，并在編輯器里顯示出程序執(zhí)行的邏輯或狀態(tài)值。。2023/4/2427．交叉表若要查找某一使用數(shù)據(jù)在程序中的使用情況，可使用交叉表快速的查找。在SIMATIC管理器下，下拉菜單Option→ReferenceData→FilterandDisplay，或在LAD/STL/FBD編輯器中下拉菜單Option→ReferenceData→FilterandDisplay，啟動交叉表過濾器。過濾器的復選框是所要查找的數(shù)據(jù)區(qū)域，其后的輸入框是數(shù)據(jù)的地址。DataType則是查找的數(shù)據(jù)類型，位、字節(jié)、字、雙字或所有類型。如查找BitMemory區(qū)域，所有與0地址有關(guān)的數(shù)據(jù)，如M0.1-M0.7，MB0，MW0，MD0等。2023/4/243四、SIUMERIK810D/840D的PLC調(diào)試

1．開機和啟動首先，應(yīng)認識NCU正面與啟動控制有關(guān)的元素：一個七段顯示器，一個復位按鈕S1，兩列狀態(tài)顯示燈及兩個啟動開關(guān)S3和S4；其次必須理解狀態(tài)顯示燈的含義和啟動開關(guān)的設(shè)定意義。了解了上述內(nèi)容，并確認S3和S4均設(shè)定為“0”，則此時就可以開機啟動了。經(jīng)過大約幾十秒鐘，當七段顯示器顯示“6”時，表明NCK上電正常；此時“+5V”和“SF”燈亮，表明系統(tǒng)正常；但驅(qū)動尚未使能。而PLC運行狀態(tài)“PR”燈亮，表明PLC運行正常。狀態(tài)顯示燈的含義和啟動開關(guān)的設(shè)定意義見表4-1所示2023/4/2442023/4/245元素類型含義備注復位S1按鈕引起一個硬件復位，控制系統(tǒng)和驅(qū)動復位后重新引導啟動。S3旋轉(zhuǎn)開關(guān)NCK啟動開關(guān)位置0：正常運行位置1：NCK總清位置2：NCK從內(nèi)存卡軟件升級位置3…7：預留S4旋轉(zhuǎn)開關(guān)PLC模式選擇開關(guān)位置0：PLC運行位置1：PLC運行-P位置2：PLC停止位置3：模塊復位H1(左列)顯示燈顯示燈+5V：電源電壓在容差范圍內(nèi)時亮。NF：如果NCK或PLC監(jiān)控被觸發(fā)，則此燈亮。SF：驅(qū)動故障時此燈相應(yīng)點亮，系統(tǒng)啟動無誤后此燈滅。CB：如果正通過MPI接口傳輸數(shù)據(jù)，則此燈亮。綠燈紅燈紅燈黃燈H2(右列)顯示燈顯示燈PR：PLC-運行狀態(tài)。PS：PLC-停止狀態(tài)。PF：PLC故障時，此燈亮。PFO：PLC-強制狀態(tài)。-：無作用（I復位期間短暫點亮。）綠燈紅燈紅燈H37段數(shù)碼管軟件支持輸出的測試和診斷信息。啟動完成后，正常狀態(tài)顯示“6”表4-1810DCCU模塊控制和顯示元素2．NC和PLC總清1）NC總清NC總清操作步驟如下：①將NC啟動開關(guān)S3置為“1”；②啟動NC，如NC已啟動，可按一下復位按鈕S1；③待NC啟動成功，七段顯示器顯示“6”，將S3置為“0”；NC總清執(zhí)行完成。NC總清后，SRAM內(nèi)存中的內(nèi)容被全部清掉，所有機器數(shù)據(jù)被預置為缺省值。2023/4/246（2）PLC總清PLC總清操作步驟如下：①將PLC啟動開關(guān)S4置為“2”，PS燈會亮；。②S4置為“3”并保持約3秒直等到PS燈再次亮；③在3秒之內(nèi)，快速地執(zhí)行下述操作S4置為:“2”→“3”→“2”，PS燈先閃，后又亮，PF燈亮。（有時PF燈不亮）④等PS和PF燈亮了，S4置為“0”，PS和PF燈滅，而PR燈亮。PLC總清執(zhí)行完成。PLC總清后，PLC程序可通過STEP7軟件下傳至系統(tǒng)。如PLC總清后屏幕上有報警可作一次NCK復位（熱啟動）2023/4/2473．PLC調(diào)試1）S7程序項目的結(jié)構(gòu)在STEP7安裝好后，為了調(diào)試PLC，我們通常要新建一個項目（Project)，其結(jié)構(gòu)如圖4-15所示。（2）PLC啟動SINUMERIK81OD/840D的PLC為SIMATICS7-300，基本模塊有64K內(nèi)存配置，并可擴展至96KB，PLC程序又可劃分為基本程序和用戶程序，其組成結(jié)構(gòu)見圖4-13。(3)PLC基本程序4）若干重要信號，圖4-172023/4/2482023/4/249圖4-15PLC項目結(jié)構(gòu)圖2023/4/250圖4-16計算機與SINUMERIK810D/840D連接圖圖4-17急停有關(guān)信號時序圖4.4SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)配置

一、參數(shù)總述機床參數(shù)的設(shè)定依據(jù)主要有兩方面，一是系統(tǒng)生產(chǎn)廠家根據(jù)機床生產(chǎn)廠家所需要的CNC功能，對系統(tǒng)的基本功能進行的設(shè)定；二是機床生產(chǎn)廠按各機床的實際工作情況，對標準數(shù)控系統(tǒng)進行的設(shè)定與調(diào)整。與系統(tǒng)功能有關(guān)的機床參數(shù)直接決定了系統(tǒng)的配置和功能，設(shè)定錯誤可能會導致系統(tǒng)功能的喪失；與機床調(diào)整有關(guān)的機床參數(shù)設(shè)定錯誤，可能會影響機床的主要參數(shù)與動、靜態(tài)性能、定位精度等。因此，保證機床參數(shù)的正確設(shè)定對機床的正常工作至關(guān)重要。2023/4/251二、參數(shù)的組成

CNC參數(shù)一般為系統(tǒng)功能的設(shè)定、伺服系統(tǒng)的調(diào)整、機床的主要性能指標的設(shè)定、主軸主要性能指標的設(shè)定等，它是數(shù)控機床最重要的參數(shù)。PLC參數(shù)一般為PLC模塊的規(guī)格、定時器時間、計數(shù)器計數(shù)值、機床PLC程序用的設(shè)定參數(shù)等，它通常由機床生產(chǎn)廠家根據(jù)機床的實際控制要求進行設(shè)定。PLC用戶參數(shù)也可以是機床生產(chǎn)廠家根據(jù)機床的功能要求而設(shè)置的參數(shù)，用于機床某些輔助部件動作的生效或取消，以提高PLC程序的通用化程度。2023/4/252三、810/820系統(tǒng)機床參數(shù)調(diào)整

以810/820系統(tǒng)為例，機床參數(shù)包括：1．NC數(shù)據(jù)2．PLC數(shù)據(jù)2023/4/253四、840D/810D系統(tǒng)機床參數(shù)的設(shè)置

1．機床數(shù)據(jù)設(shè)定（1）通用機床數(shù)據(jù)

(GeneralMD)MD10000→此參數(shù)設(shè)定機床所有物理軸，如X軸。通道機床數(shù)據(jù)

(ChannelSpecificMD)MD20000→設(shè)定通道名CHAN1；MD20050[n]→設(shè)定機床所用幾何軸序號，幾何軸為組成笛卡爾坐標系的軸；MD20060[n]→設(shè)定所有幾何軸名；MD20070[n]→設(shè)定對于此機床存在的軸的軸序號；MD20080[n]→設(shè)定通道內(nèi)該機床編程用的軸名；2023/4/2542．驅(qū)動數(shù)據(jù)設(shè)定3．參數(shù)生效模式POWERON(po)重新上電：NCU模塊面板上的“RESET”鍵NEW_CONF(cf)新配置：MMC上的軟件“ActivateMD”RESET(re)復位：控制單元上的“RESET”鍵IMMEDIATELY(so)：值輸入以后2023/4/2554.5SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修

本章將以810系統(tǒng)為例講述CNC報警故障診斷與維修。西門子810系統(tǒng)報警故障診斷方法，其思路和方法同樣適用于西門子其他數(shù)控系統(tǒng)，如820、850、880、840等。雖然它們之間的硬件、軟件結(jié)構(gòu)有所不同，但基本原理是相同的，報警內(nèi)容也是類似的。2023/4/256一、810報警系統(tǒng)

1．西門子810系統(tǒng)自診斷功能與所有的現(xiàn)代化數(shù)控系統(tǒng)一樣，西門子810系統(tǒng)也具備很強的自診斷系統(tǒng)，自診斷處理功能通過數(shù)控系統(tǒng)的CPU模塊，對整個系統(tǒng)及其輸入輸出信號進行全面監(jiān)控，并實時識別控制系統(tǒng)及機床出現(xiàn)的故障以及用戶應(yīng)用程序中的錯誤，在顯示器上顯示相應(yīng)的故障號和故障信息，不但能有效地避免機床的誤操作或者帶病運行，更能有效地為維修機床提供依據(jù)。2023/4/2572．報警分類

810系統(tǒng)報警可以分為7類（5類NC報警，2類PLC報警）。（1）NC報警分為：①電源開報警；②RS232（V.24）報警；③伺服報警（復位報警）；④一般報警（復位報警）；⑤可刪除的報警。（2）PLC報警分為：①PLC錯誤信息；②PLC操作信息。西門子810系統(tǒng)報警分類與清除方式一覽表見表4-3。2023/4/2582023/4/259報警號報警類型報警清除方式ALM1~ALM15ALM40~ALM99電源開報警重新開控制器ALM16~ALM48V.24（RS232）報警①查找“數(shù)據(jù)輸入輸出（DATAIN-OUT）”菜單②按“數(shù)據(jù)輸入輸出（DATAIN-OUT）”的軟鍵③按“停止（STOP）”軟鍵ALM100*~ALM196*伺服報警（復位報警）（*=軸號）按復位鍵ALM132*伺服報警（電源開報警）（*=軸號）重新開控制器ALM2000~ALM2999一般報警（復位報警）按復位鍵ALM3000~ALM3050可刪除的報警按應(yīng)答鍵ALM6000~ALM6063ALM6100~ALM6163PLC用戶報警按應(yīng)答鍵ALM7000~ALM7063PLC操作消息這些信息由PLC程序自動復位二、西門子840D系統(tǒng)報警信息

1．NC警報：2．MMC警報／信息3．611D警報4．PLC警報：2023/4/260三、SIEMENS系統(tǒng)故障實例

例4-1：某數(shù)控淬火機床，出現(xiàn)ALM2“Overtemperature”（超溫報警）機床工作時出現(xiàn)ALM2報警，系統(tǒng)停止工作。故障分析及處理：這臺機床的數(shù)控系統(tǒng)是西門子810的GA2版本，根據(jù)報警手冊說明，2號報警是系統(tǒng)超溫報警，指示系統(tǒng)溫度過高。對系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)風扇不轉(zhuǎn)，對風扇進行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)問題，只是風扇電源插頭接觸不好。將電源插頭重新插接，并采取緊固措施，重新開機，系統(tǒng)正常工作。2023/4/261某配套SIEMENS810MGA3的立式加工中心，開機后顯示“ALM2000”機床無法正常起動。故障分析及處理：SIEMENS810MGA3系統(tǒng)出現(xiàn)ALM2000(急停)的原因是CNC的“急?！毙盘柹?。在本系統(tǒng)中，“急?！毙盘柺荘LC至CNC的內(nèi)部信號，地址為Q78.1(德文版為A78.1)。通過CNC的“診斷”頁面檢查發(fā)現(xiàn)Q78.1為“0”，引起了系統(tǒng)急停。2023/4/262進一步檢查機床的PLC程序，Q78.1為“0”的原因是由于系統(tǒng)I/O模塊中的“外部急?！陛斎胄盘枮椤?”引起的。對照機床電氣原理圖，該輸入信號由各進給軸的“超極限”行程開關(guān)的常閉觸點串聯(lián)而成。經(jīng)測量，機床上的Y方向“超極限”開關(guān)觸點斷開，導致了“超極限”保護動作，實際工作臺亦處于“超極限”狀態(tài)。鑒于機床Y軸無制動器，可以比較方便地進行機械手動操作，維修時在機床不通電的情況下，通過手動旋轉(zhuǎn)Y軸的絲杠，將Y軸退出“超極限”保護，再開機后機床恢復正常工作。2023/4/263例4-3：某配套SIEMENS810M的龍門加工中心，手動移動X軸時，系統(tǒng)出現(xiàn)ALMll20報警。故障分析及處理：SIEMENS810M出現(xiàn)ALMll20報警的含義是“停止時夾緊允差超過”。根據(jù)該系統(tǒng)的特點，以上報警的實質(zhì)是停止時的位置跟隨誤差超出了參數(shù)MD2120設(shè)定的允許誤差范圍。2023/4/264由于機床工作臺運動正常，故障原因應(yīng)與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有關(guān)，檢查系統(tǒng)與報警有關(guān)的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)該機床的系統(tǒng)參數(shù)NC-MDl56=0。在SIEMENS810M系統(tǒng)中，該參數(shù)為“位置跟隨誤差消除時間”設(shè)定，當此值設(shè)定為“0”時，系統(tǒng)在編程的理論值到達后，即開始檢測跟隨誤差，由于此時位置環(huán)尚未完成閉環(huán)調(diào)節(jié)，因此會引起上述報警。通過設(shè)定NC-MDl56為500ms后，故障消除，機床恢復正常。2023/4/265例4-4：配套SIEMENS802D系統(tǒng)的數(shù)控銑床，開機時出現(xiàn)報警：ALM380500，驅(qū)動器顯示報警號ALM504。故障分析及處理：驅(qū)動器ALM504報警的含義是：編碼器的電壓太低，編碼器反饋監(jiān)控失效。經(jīng)檢查，開機時伺服驅(qū)動器可以顯示“RUN”，表明伺服驅(qū)動系統(tǒng)可以通過自診斷，驅(qū)動器的硬件應(yīng)無故障。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，每次報警都是在伺服驅(qū)動系統(tǒng)“使能”信號加入的瞬間出現(xiàn)，由此可以初步判定，報警是由于伺服電動機加入電樞電壓瞬間的干擾引起的。重新連接伺服驅(qū)動的電動機編碼器反饋線，進行正確的接地連接后，故障清除，機床恢復正常。2023/4/266例4-5：某配套SIEMENS3M的立式加工中心，在使用過程中經(jīng)常無規(guī)律地出現(xiàn)“死機”、系統(tǒng)無法正常起動等故障。機床故障后，進行重新開機，有時即可以正常起動，有時需要等待較長的時間才能起動機床；機床在正常起動后，又可以恢復正常工作。故