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基本信息
相对于802D在性能上有许多的改进，为广大的客户在希望扩大应用领域和范围方面提供了更多的可能和受益，例如：可以方便的使用 DIN编程技术和 ISO 代码进行编程，的产品可靠性，数字控制器，可编程控制器，人机操作界面，输入/输出单元一体化设计的系统结构，由各种循环和轮廓编程提供的扩展编程帮助技术，通过 接口实现的新数字式驱动技术提供了统一的数字式接口标准，各种驱动功能按照模块化设计，可以根据性能要求和智能化要求灵活安排，各种模块不需要电池及风扇，因而无需任何维护。
各种功能体现了西门子公司新的产品创新技术，例如5个数字驱动轴，其中任意4个都可以作为联动轴进行插补运算，另一个作为定位轴使用，同时，还提供一个相应的数字式主轴（模拟主轴即将推出）作为一个变型使用, 在带C 轴功能时，可以采用3个数字轴，一个数字主轴，一个数字辅助主轴和一个数字定位轴的配置。新一代的西门子驱动技术平台SINAMICS S120伺服系统通过已经集成在元件级的来对错误进行识别和诊断，从操作面板就可以进行操作，使用的标准闪存卡（CF）可以非常方便的备份全部调试数据文件和子程序，通过闪存卡（CF）可以对加工程序进行快速处理，通过连接端子使用两个电子手轮，216 个数字输入和144 个数字输出（0.25A），RCS802 - 远程诊断和远程控制（NC 和 PLC），RCS@Event（通过电子邮件进行远程诊断），USB口（即将推出）。
产品种类
西门子数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，西门子数控系统SINUMERIK发展了很多代。目前在广泛使用的主要有802、810、840等几种类型。
用一个简要的图表对西门子各系统的定位作描述如下：
西门子各系统的性价比较
1) 802D
（请参阅：802D 简明调试指南）
具有免维护性能的SINUMERIK802D，其核心部件 - PCU （面板控制单元）将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体。可靠性高、易于安装。
SINUMERIK 802D
SINUMERIK 802D
SINUMERIK802D可控制4个进给轴和一个数字或模拟主轴。通过生产现场总线PROFIBUS将驱动器、输入输出模块连接起来。
模块化的驱动装置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服电机，为机床提供了全数字化的动力。
通过视窗化的调试工具软件，可以便捷地设置驱动参数，并对驱动器的控制参数进行动态优化。
SINUMERIK802D集成了内置PLC系统，对机床进行逻辑控制。采用标准的PLC的编程语言Micro/WIN进行控制逻辑设计。并且随机提供标准的PLC子程序库和实例程序，简化了制造厂设计过程，缩短了设计周期。
2) 810D
（请参阅：SINUMERIK 810D 840D 简明调试手册 - 2006版本）
在数字化控制的领域中，SINUMERIK 810D次将CNC和驱动控制集成在一块板子上。
快速的循环处理能力，使其在模块加工中独显威力。
SINUMERIK 810D NC软件选件的一系列突出优势可以帮助您在竞争中脱颖而出。例如提前预测功能，可以在集成控制系统上实现快速控制。
另一个例子是坐标变换功能。固定点停止可以用来卡紧工件或定义简单参考点。模拟量控制控制模拟信号输出;
管理也是另一种功能强大的管理软件选件。
样条插补功能(A，B，C样条)用来产生平滑过渡；压缩功能用来压缩NC记录；多项式插补功能可以提高810D/810DE运行速度。
温度补偿功能保证您的数控系统在这种高技术、高速度运行状态下保持正常温度。此外，系统还为您提供钻、铣、车等加工循环。 SINUMERIK 840D
3) 840D
SINUMERIK 840D数字NC系统用于各种复杂加工,它在复杂的系统平台上，通过系统设定而适于各种控制技术。840D与SINUMERIK_611数字驱动系统和SIMATIC7可编程控制器一起，构成全数字控制系统，它适于各种复杂加工任务的控制，具有优于其它系统的动态品质和控制精度。
产品功能
控制类型
采用32位微处理器、实现CNC控制，用于完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制。。
机床配置
可实现钻、车、铣、磨、切割、冲、激光加工和搬运设备的控制，备有全数字化的SIMDRIVE611数字驱动模块：多可以控制31个进给轴和主轴．进给和快速进给的速度范围为100-9999mm/min。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，这些功能。为加工各类曲线曲面零件提供了便利条件。此外还具备进给轴和主铀同步操作的功能。
操作方式
其操作方式主要有AUTOMATIC(自动)、JOG(手动)、示教（TEACH IN） 手动输入运行（MDA） ，自动方式：程序的自动运行，加工程序中断后，从断点恢复运行；可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转。
轮廓和补偿
840D可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、半径补偿的进入和退出策略及交点计算、长度补偿、螺距误差补偿棚测量系统误差补偿、反向间隙补偿、过象限误差补偿等。
NC编程
840D系统的NC编程符合DIN 66025标准(德国工业标准)，具有语言编程特色的程序编辑器，可进行公制、英制尺寸或混合尺寸的编程，程序编制与加工可同时进行，系统具备1．5兆字节的用户内存，用于零件程序、偏置、补偿的存储。
PLC编程
840D的集成式PLC*以标准sIMAncs7模块为基础，PLC程序和数据内存可扩展到288KB，u/o模块可扩展副2048个输入/输出点、PLC程序能以*的采样速率监视数据输入，向数控机床发送运动停止/起动等指令。
操作部分硬件
840D系统提供了标准的PC软件、硬盘、奔腾处理器，用户可在Windows98/2000下开发自定义的界面。此外，2个通用接过RS232可使主机与外设进行通信，用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并联接口完成程序存储、读入及打印工作。
显示部分
840D提供了多言种的显示功能，用户只需按一下按钮．即可将用户界面从一种语自转换为一种语言，系统提供的话言有中文、英语、德语、西班牙语、法语、意大利语：显示屏上可显示程序块、电动机轴位置、操作状态等信息。
2.1 西门子数控系统的基本构成
请参阅：SIEMENS数控系统操作部件
SIEMENS用于数控系统的HMI软件
西门子数控系统有很多种型号，首先我们来观察一下802D所构成的实物图，SINUMERIK 802D是个集成的单元，它是由NC以及PLC和人机界面（HMI）组成，通过PROFIBUS总线连接驱动装置以及输入输出模板，完控制功能。
而在西门子的数控产品中有特点，有代表性的系统应该是840D系统。因此，我们可以通过了解西门子840D系统，来了解西门子数控系统的结构。首先通过以下的实物图观察840D系统。
2.2西门子810D系统的结构组成 （请参阅：SINUMERIK 810D 840D 简明调试手册 - 2006版本）
SINUMERIK840D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，因此在说明时将二者划归一处。
1在高压带电区域内部分停电工作时，人体与带电部分，应保持规定的安全距离，作业时并必须有人监护。变配电室内、外高压部分及线路，停电工作时：1切断有关电源，操作手柄应上锁或挂标示牌。2验电时应戴绝缘手套，按电压等级使用验电器，在设备两侧各相或线路各相分别验电。3验明设备或线路确认无电后，即将检修设备或线路做短路接地。4装设接地线，应由两人进行，先接接地端，后接导体端，拆除时顺序相反。拆、接时均应穿戴绝缘防护用品。
1. 人机界面
人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成 MMC(Man Machine Communication)包括：OP(Operation panel)单元，MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。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。
（1）MMC(Man Machine communication)
常用的MMC有两种：MMCC100.2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，一般的，用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103.PCU(PC UNIT)是专门为配合西门子新的操作面板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，与MMC不同的是：PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作HMI。
HMI有分为两种：嵌入式HMI和HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70则装载HMI。
（2）OP(Operation pannel)
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为常用。
（3）、MCP(Machine control pannel)
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SINUMERIK840D应用了MPI（Multiple Point Interface）总线技术，传输速率为187.5k/秒，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（Operator PanelInterface）总线，它的传输速率为1.5M/秒。
2. NCU(Numerical control unit)数控单元
SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元（在810D中称为CCU（compact control unit））：控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯 它由一个COM CPU板. 一个PLC CPU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SINUMERIK840D数控CPU和SIMATIC PLC CPU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，PCMCIA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。
数字驱动
（请参阅：Simodrive 611 Universal 产品介绍）
数字伺服：运动控制的执行部分,由611D伺服驱动和1FT6(1FK6)电机组成。
SINUMERIK840D配置的驱动一般都采用SIMODRIVE611D.它包括两部分：电源模块+驱动模块（功率模块）。
10，电导率：又叫电导系数。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量。其数值大小是电阻率的倒数。用字母γ表示,单位为S/m(西/米)。11，自感：当闭合回路中的电流发生变化时,由这个变化电流所产生的、穿过回路本身的磁通随之发生变化,在这回路中将产生感生电动势,这种现象称为自感现象。这种感生电动势叫作自感电动势。穿过回路所包围面积的磁通与产生此磁通的电流之间的比例系数,叫作回路的自感系数,简称自感。其数值等于单位时间内,电流变化一个单位时由于自感而引起的电动势,用字母L表示,单位为H(亨利)。
电源模块：主要为NC和给驱动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时监测电源和模块状态。根据容量不同，凡小于15KW均不带馈入装置，极为U/E电源模块；凡大于15KW均需带馈入装置，记为I/RF电源模块，通过模块上的订货号或标记可识别。
611D数字驱动:是新一代数字控制总线驱动的交流驱动，它分为双轴模块和单轴模块两种，相应的进给伺服电机可采用1FT6或者1FK6系列，编码器信号为1Vpp正弦波，可实现全闭环控制。主轴伺服电机为1PH7系列。

图1 PLC硬件结构

2.   中央控制处理单元(CPU)

可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。

通用微处理器有8080、8086、80286、80386等；单片机有8031、8096等；位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。

3.   存储器

可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。

系统存储器：存放系统管理程序。

用户存储器：存放用户编制的控制程序。

4.   输入接口电路

PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。

接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。PLC输入电路通常有三种类型：直流(12∽24)V输入、交流(100∽120)V输入与交流(200∽240)V输入和交直流(12∽24)V输入

图2  直流输入模块

图3  交、直流输入模块

图4  交流输入模块

5.   输出接口电路

PLC的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。如图所示：

图5  场效应晶体管输出方式（直流输出）

图6  可控硅输出方式（交流输出）

图7  继电器输出方式（交直流输出）

输出端子有两种接法：

一种是输出各自独立，无公共点：各输出端子各自形成独立回路。

一种为每4∽8个输出点构成一组，共有一个公共点：在输出共用一个公共端子时，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共点组可使用不同电压类型和等级的负载，且各输出公共点之间是相互隔离的。

输入输出端子处理的过程如下：

6.   电源

PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。

7.   编程器

利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型 和智能型。

8.   PLC的软件结构

在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分：

1.      系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要由管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，系统调用。

2.      用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。

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可编程控制器的工作方式和工作过程

（1）PLC的工作方式：采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

注意：

由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。循环扫描过程如下：

据美国环境保护署称，美国商业建筑物的能源平均有30%是被浪费掉的。通常，其中四分之三的浪费集中在两个方面：室内温湿度控制——即暖通空调（HVAC）系统——和照明。这种严重低能效的原因很简单：大多数建筑物当初建造之时，还没有人考虑过可持续发展问题。

怎么办呢？尽管只要将旧设备更换为更**的新系统就可以在一定程度上改善能效，但这样的翻新改造不仅耗费财力物力和时间，而且基本无助于解决优化建筑物的长期总体能效、测定建筑物能效和对同一连锁企业中的数百座类似建筑物的能效表现进行比较等问题。



采用现场控制技术，能源相关系统均配备传感器以持续监测其性能。

提炼数据

西门子楼宇科技集团旗下、总部设在德克萨斯州*市的零售和商业系统（RCS）业务部门提供的现场控制EMS系统，可以解决所有这些问题。RCS总 Boerkei解释道：“在连锁型建筑物安装EMS系统，好比给它们配备了一个神经系统。可以持续监测设备性能的传感器安装在能源相关系统中，包括暖通空调系统和照明系统，以及光伏发电系统、告示牌、冷藏间和垃圾压缩机等。”

此外，西门子EMS解决方案在购物区部署二氧化碳传感器，用作移动侦测装置——这是实时确定需要多少室外空气来维持空气质量的关键参数。这个系统也将温控器和照明控制装置连接至配备自有Linux计算机和嵌入式网络服务器的控制箱。每家门店的控制箱都会每隔60秒询问一次传感器，并每隔2个小时向连锁企业总部发送一份状态报告。

这样的系统可以产生海量数据。西门子发布在监测和控制一座中型建筑物（3000平方米）的过程中，的EMS系统每天要采集约40000个带时间戳的数据点。对于一个拥有1000家门店的企业，这相当于每年产生超过100亿个数据点。”为帮助零售商将EMS数据转化为有价值的信息，系统将这些数据洪流细化为数十组智能观察数据，以分析其模式并从中提炼出可指导行动的真知灼见。

购物节能

美国各地已有将近1500家ALDI零售店安装了西门子现场控制EMS系统。其中大多数都是现有门店翻新改造，而其余系统则是安装在新建门店。

与ALDI门店中的EMS系统产生的海量数据相辅相成的，是现场控制企业门户，它是一个基于云的数据分析平台，可为零售商提供企业级数据显示板、KPI和异常报告，以便快速查明并解决原本可能导致耗电量过大或对客户舒适度造成不利影响的问题。这个系统还可以精简问题的发现过程，以及通过智能系统派遣HVAC检修技术人员并远程验证其完成的工作，从而帮助ALDI降低维护成本。

现在，归功于云端数据管理和持续数据采集，EMS软件也帮助ALDI确定哪个制冷系统在什么温湿度环境下工作表现良好，以及哪个系统的运行和能效记录优。Boerkei表示：“所有这些信息都有助于优化现有设施的功能，并为规划新的设施提供支持。它也允许ALDI实时分析门店的产品组合，与去年同期进行比较，甚至将其产品组合的表现与行业平均水平进行比较。”



西门子EMS解决方案在购物区部署二氧化碳传感器，用作移动侦测装置——这是实时确定需要多少室外空气来维持空气质量的关键参数。

4000户家庭

在2012年于16家门店完成初期试运行，证实现场控制系统有能力降低门店的能耗之后，ALDI选择了西门子。2013年在180家门店全面部署，证明了EMS系统可以在整个区域内取得同样的成效。通过共同努力，ALDI与西门子在短短10个月内成功完成其余门店的安装。较有名的美国杂志《环境》将这项创新技术评选为2016年年度良好项目。ALDI还计划随着其在美国不断扩张，新的门店亦将安装现场控制系统。

ALDI估计，门店的碳排放量占其总碳排放量的很大部分。现在通过安装现场控制EMS系统，ALDI预期它每年的碳排放量可减少29000吨——相当于每年路上的汽车减少6100辆，或者为4000户家庭供电。不仅如此，与该项目有关的电费节省已超出ALDI的资本投资标准，带来了良好的投资回报（ROI）。


西门子是机床自动化以及整个制造自动化的优异合作伙伴SINUMERIK 数控系统近 50 多年以来已经成为机床市场上的。经验*的工业研发团队凭借其优势和创新力确保

SINUMERIK 数控系统持续改善，以满足市场需求。除了创新，质量是我们的核心竞争力，于研发、生产和测试流程的

持续改进，我们为软件和硬件产品提供了较大的适用性。

方球化企业

凭借紧密的销售、服务和培训网络，以及化生产地，西门子机床控制系统成为方球市场上的优异机床产品。我们的工艺与应用中心 (TAC) 了我们的技术专长并在实

际使用中确保了我们 CNC 软件的人机工效。此外，西门子还是增进产品持续性与能效方面的*，西门子机床控制系统在机床节能设备领域始终保持着良好地位。适用各种行业的理想解决方案在持续的人口增长和不断增加的通信资源需求等方球性趋势下，汽车、飞机航天、发电、医疗等众多领域面临着新的挑战。西门子机床控制系统与这些机床市场紧密