西门子数控系统简介

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。

1.SINUMERIK 840D系统的特点

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_-300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。

2.SINUMERIK 840D sl系统的特点

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。

3.SINUMERIK 802D系统的特点

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。(www.xing528.com)

（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_μAsin/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。

4.SINUMERIK 828D系统的特点

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。