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西門子6SN1112-1AC01-0AA1規格型號

發布時間: 2021-12-17  點擊次數: 164次

西門子6SN1112-1AC01-0AA1

一.西門子840D系統的組成
    SINUMERIK840D是由數控及驅動單元(CCU或NCU),MMC,PLC模塊三部分組成,由于在集成系統時,總是將SIMODRIVE611D驅動和數控單元(CCU或NCU)并排放在一起,并用設備總線互相連接,因此在說明時將二者劃歸一處。
    1.人機界面
    人機交換界面負責NC數據的輸入和顯示,它由MMC和OP組成:
    MMC包括:
    - OP單元
    - MMC
    - MCP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;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。
    a.MMC
    我們常用的MMC有兩種:
    MMCC100.2
    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。
    PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、 OP15等而開發的MMC模塊,目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對應于MMC100.2,不帶硬盤,但可以帶軟驅。PCU50、PCU70對應于MMC103,可以帶硬盤,與MMC不同的是:PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI, HMI有分為兩種:嵌入式HMI和HMI。一般標準供貨時,PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載HMI。
    b.OP
    OP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據用戶不同的要求,西門子為用戶選配不同的OP單元,如:OP030,OP031,OP032,OP032S等,其中OP031為常用。
    c.MCP
    MCP是專門為數控機床而配置的,它也是OPI上的一個節點,根據應用場合不同,其布局也不同,目前,有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D,MCP的MPI地址分別為14和6,用MCP后面的S3開關設定。
    對于SINUMERIK840D應用了MPI(Multiple Point Interface)總線技術,傳輸速率為187.5k/秒,OP單元為這個總線構成的網絡中的一個節點。為提高人機交互的效率,又有OPI(Operator PanelInterface)總線,它的傳輸速率為1.5M/秒。
    2.數控及驅動單元
    a.NCU數控單元
    SINUMERIK840D的數控單元被稱為NCU(Numenrical Controlunit)單元:中央控制單元,負責NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.
    根據選用硬件如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數控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片,包括相應的數控軟件和PLC控制軟件,并且帶有MPI或Profibus借口,RS232借口,手輪及測量接口,PCMCIA卡插槽等,所不同的是NCU單元很薄,所有的驅動模塊均排列在其右側。
    b.數字驅動
    數字伺服:運動控制的執行部分,由611D伺服驅動和1FT6(1FK6)電機組成    SINUMERIK840D配置的驅動一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分:電源模塊+驅動模塊(功率模塊)。
    電源模塊:主要為NC和給驅動裝置提供控制和動力電源,產生母線電壓,同時監測電源和模塊狀態。根據容量不同,凡小于15KW均不帶饋入裝置,極為U/E電源模塊;凡大于15KW均需帶饋入裝置,記為I/RF電源模塊,通過模塊上的訂貨號或標記可識別。
    611D數字驅動:是新一代數字控制總線驅動的交流驅動,它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種,相應的進給伺服電機可采用1FT6或者1FK6系列,編碼器信號為1Vpp正弦波,可實現全閉環控制。主軸伺服電機為1PH7系列。
    c.PLC模塊
    SINUMERIK810D/840D系統的PLC部分使用的是西門子SIMATIC S7-300的軟件及模塊,在同一條導軌上從左到右依次為電源模塊(Power Supply),接口模塊(Interface Module)機信號模塊(Signal Module)。的CPU與NC的CPU是集成在CCU或NCU中的


系統結構及功能
    系統包括操作員站、工程師站、自動化系統、網絡和現場I/O站等幾個部分。
    系統各部分功能:
    操作員站:提供全漢化人機界面,實現控制系統的監控操作功能(操作、顯示、報表、報警、趨勢),并且可以在人機界面上直接查看對應的step7源程序。
    工程師站:用于系統的組態和維護。
    自動化系統:使用SIMATIC控制器完成回路調節和邏輯運算。
    現場I/O站:使用現場總線技術,在設備現場直接采集現場儀表的信號,控制現場的執行機構。
    現場總線ProfiBus:用于連接控制單元與操作員站以及管理網絡。
    本系統采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模塊相連構成系統的主站。CP342-5是用于連接S7-300和 profibus-DP的主/從站接口模塊,CP 343-1是用于連接S7-300和工業以太網的接口模塊。在該控制系統中,除了上述主站外,從站是由 22個ET200S和22個ET200eco組成,分別分布在兩條profibus網絡上。CPU上自帶的profibus-DP接口構成 profibusⅠ線,CP 342-5接口模塊構成profibusⅡ線。
    系統配置功能圖如圖所示:
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    系統中ET200S從站上采用的IM151-1接口模塊有兩種: 基本型和標準型,基本型的接口模塊所能掛接的電源管理模塊和I/O模塊個數范圍為2~12個,標準型的接口模塊其范圍為2~63個。所以當從站I/O模塊較多時,宜選用標準型的接口模塊。接口模塊上帶有profibus地址設定撥碼開關。
    系統中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板,模板結構緊湊,模板的供電采用7/8‘電源線,模板的通訊采用M12通訊接頭。接線靈活而快速,方便拔插。其接口模塊上帶有2個旋轉式編碼開關用于profibus地址分配。
    網絡設備按照適應工業現場環境的程度,以及生產線的布局來考慮選用不同防護等級??刂葡渲械哪K采用防護等級為20的ET200S I/O模塊,對應每個控制箱的還有一個防護等級為67的ET200eco模塊,置于生產線滾輪下方,由于該模塊需要接觸到現場較為惡劣的生產環境,因此需要有防水防油防塵等功能。
    3 目標控制系統
    3.1 系統設計
    汽車發動機裝配線是一個對發動機順序裝配的流水線工藝過程。由于工藝的繁瑣性,工程的計算機控制系統考慮采用分散控制和集中管理的分布式控制模式,采用以PLC為核心構成的計算機控制系統,各獨立工位控制系統之間通過網絡實現數據信息、資源共享。該裝配線在整個生產過程中較為關鍵,由于每個工位之間是流水線生產,因此每個環節的控制都必須具備高可靠性和一定的靈敏度,才能保證生產的連續性和穩定性。從站中的每個ET200S站和其對應的 ET200eco站共同構成一個工位, ET200eco主要是采集現場數據之用。ET200S站的模塊置于小型控制箱內, 對于工位的基本操作有兩種方式,就地控制箱手動方式和就地自動方式。由于每個控制工位的操作進度不*,操作工可以按照裝配要求進行手自動切換。特殊情況下亦可通過手動操作進行工件位置的修正。


    安裝在各工位的分布式I/O模塊ET200S和ET200eco通過現場檢測元件和傳感器將系統主要的監控參數(主要是開關量)采集進來,ET200S和ET200eco將現場模擬量信號轉換為高精度的數據量,通過zui高速度可達12M的Profibus-DP現場總線網絡將采集數據上傳到*控制器,控制器根據具體工藝要求進行處理,再通過Profibus-DP網絡將控制輸出下傳給ET200S,實現各工位的控制流程。 PROFIBUS是應用zui廣泛的過程現場總線系統。PROFIBUS有三種類型:FMS、DP和PA。PROFIBUS-FMS可用于通用自動化;PROFIBUS-DP用于制造業自動化;PROFIBUS-PA用于過程自動化。使用PROFIBUS過程現場總線技術可以使硬件、工程設計、安裝調試和維修費用節省40%以上。PROFIBUS-DP的技術性能使它可以應用于工業自動化的一切領域,包括冶金、化工、環保、輕工、制藥等領域。除了安裝簡單外,它有極高的傳輸速率,可達12Mbits/s,通訊距離可達到1000米,如果加入中繼器可以將通訊距離延長到數十公里,具有多種網絡拓撲結構(總線型、星型、環型)可供選擇。在一個網段上zui多可連接Profibus-DP從站即ET200S或是ET200eco 32個。
    整個控制系統根據工藝劃分由轉臺、舉升臺、舉升轉移臺、翻轉機五種工位組成。各部分可獨立完成各自的控制任務,并通過工業以太網實現和上位監控系統的連接,由上位系統實現各部分的協調控制。
    裝配I線工程PLC控制系統和網絡通訊系統具有下列特點:
(1)計算機集成自動化過程控制系統,分布式、高可靠性、高穩定性。
(2)從站作為相對獨立的系統分散控制各個工位的運行。
    3.2 系統控制要點
   (1)該系統網絡中一個主站CPU下兩條profibus網絡所帶的從站有44個之多,在利用Simatic Manager編程軟件進行硬件配置時,根據S7-300CPU中CPU31XC的地址分配的參數規范,對于數字量輸入輸出,其地址分配的參數范圍為0.0~127.7。因此在進行硬件配置時, S7~300CPU自帶的profibus-DP接口上的profibus I線上的模塊數字量I/O地址一般規定在0.0~127.7的范圍中,如有超出則采用間接尋址的方式來處理。profibus Ⅱ線上的模塊的數字量I/O地址無論處在哪個范圍中,都必須采用間接尋址方式。
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   (2)關于接觸器的硬件互鎖。對于轉臺工位,轉臺有正轉和反轉兩種工作狀態,因此轉臺的回轉電機需要有一個負荷開關和兩個接觸器一并來控制(而舉升電機一般只需要一個負荷開關和對應的一個接觸器即可進行控制),接觸器分正轉接觸器和反轉接觸器,輸入端為380AV。正轉接觸器的三相電壓A、B、 C分別和反轉接觸器的C、B、A短接。如圖2所示,當程序在執行過程中,若存在某些漏洞使得正轉接觸器和反轉接觸器的輸出點同時置1時,則會出現正轉接觸器和反轉接觸器各自的A相和C相短接,造成接觸器短路損壞,主電源開關跳閘。為了避免這種事故的發生,首先保證程序中不能出現兩個接觸器同時置1的情況,其次即是采用接觸器上硬件互鎖,如圖2所示,點Q1、點Q2是輸出控制點,Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子,同理, Q1兩端本應接在正向接觸器的兩個輸入端子,但是改接成如圖所示。接觸器上有自帶的一個常開點和一個常閉點,互鎖中只需用到常閉點,當輸出點Q1閉合時,正向接觸器上常閉點隨之斷開,則Q2輸出點兩端之間不可能形成回路,也就不會出現短路跳閘的事故。
   (3)該項目中涉及到的變量數目較多,根據現場情況隨時可能有更改,為了便于管理,采取S7程序界面和Wincc人機界面共用一套變量。這樣可以將建立變量的工作量減少一半,也將出錯概率減少一半。先安裝step7軟件,之后自定義安裝Wincc軟件,將Wincc通訊組件安裝完整。然后在 step7軟件中插入OS站,可點擊右鍵打開并編輯Wincc項目。在Wincc項目中需要引用變量的位置進行變量選擇,出現變量選擇對話框,即可在 step7項目變量表中選擇需要的變量,從而保證人機界面和下位機所用變量的*性。
    3.3 系統控制功能
   (1)手自動回路的切換
    在Wincc人機界面上可以很方便地知道每個工位的手自動狀態,但是手自動狀態的切換是在從站的控制箱面板上實現的。在自動狀態下,工位的操作全由下位控制,可實現全自動控制機械的操作流程。在手動狀態下,操作具有自保護功能,在某些機械操作動作下通過軟件互鎖可杜絕相應的危險動作的發生。
   (2)安全保護
    上位監控系統設定了若干級操作密碼,管理員和操作員分別有自己的操作權限,且操作員在進行操作時有必要的警告提示框和信息提示框出現。
   (3)查詢源程序代碼
    當上位機畫面顯示某個工位出現故障時,可從畫面直接點擊按鈕進入相應的下位機梯形圖程序界面,即可迅速查找出故障的根本原因,節省了維修時間。
   (4)故障報警和報表打印
    當設備出現故障時,報警框中會出現提示,并伴隨有聲音報警。操作員可根據需要打印與生產相關的報表信息

西門子產品功能  

SINUMERIK 840D標準控制系統的特征是具有大量的控制功能,如鉆削、車削、銑削、磨削以及特殊控制,這些功能在使用中不會有任何相互影響。全數字化的系統、革新的系統結構、更高的控制品質、更高的系統分辨率以及更短的采樣時間,確保了**的工件質量。  

控制類型 

采用32位微處理器、實現CNC控制,用于完成CNC連續軌跡控制以及內部集成式PLC控制。 

機床配置 

可實現鉆、車、銑、磨、切害、沖、激光加工和搬運設備的控制,備有全數字化的SIMDRIVE611數字驅動模塊:多可以控制31個進給軸和主軸.進給和快速進給的速度范圍為100-9999mmmin。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補、控制值互聯和曲線表插補,這些功能。為加工各類曲線曲面零件提供了便利條件。此外還具備進給軸和主鈾同步操作的功能。 

操作方式 

其操作方式主要有AUTOMATIC(自動)、JOG(手動)、示教(TEACH IN) 手動輸入運行(MDA) ,自動方式:程序的自動運行,加工程序中斷后,從斷點恢復運行;可進行進給保持及主軸停止,跳段功能,單段功能,空運轉。 

輪廓和補償 

840D可根據用戶程序進行輪廓的沖突檢測、*半徑補償的進入和退出策略及交點計算、*長度補償、螺距誤差補償棚測量系統誤差補償、反向間隙補償、過象限誤差補償等。 

安全保護功能 

數控系統可通過預先設黃軟極限開關的方法.進行工作區域的限制及程序執行中的進給減速,同時還可以對主鈾的運行進行監控。 

NC編程 

840D系統的NC編程符合DIN 66025標準(德國工業標準),具有**語言編程特色的程序編輯器,可進行公制、英制尺寸或混合尺寸的編程,程序編制與加工可同時進行,系統具備15兆字節的用戶內存,用于零件程序、*偏置、補償的存儲。 

PLC編程 

840D的集成式PLC完全以標準sIMAncs7模塊為基礎,PLC程序和數據內存可擴展到288KB,uo模塊可擴展副2048個輸入/輸出點、PLC程序能以極高的采樣速率監視數據輸入,向數控機床發送運動停止/起動等指令。 

操作部分硬件 

840D系統提供了標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器,用戶可在Windows982000下開發自定義的界面。此外,2個通用接過RS232可使主機與外設進行通信,用戶還可通過磁盤驅動器接口和打印機并聯接口完成程序存儲、讀入及打印工作。 

顯示部分 

840D提供了多沿種的顯示功能,用戶只需按一下按鈕.即可將用戶界面從一種語自轉換為一種語言,系統提供的話言有巾文、英語、德語、西班牙語、法語、意大利語:顯示屏上可顯示程序塊、電動機軸位置、操作狀態等信息。 

2.2 西門子數控系統的基本構成 請參閱:SIEMENS數控系統操作部件  SIEMENS用于數控系統的HMI軟件  

西門子數控系統有很多種型號,首先我們來觀察一下802D所構成的實物圖,SINUMERIK 802D是個集成的單元,它是由NC以及PLC和人機界面(HMI)組成,通過PROFIBUS總線連接驅動裝置以及輸入輸出模板,完控制功能


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