机床数控系统电子教案（64学时） - 图文(7)

授课主要内容

项目五 西门子数控系统 单元一 西门子数控系统概述 一、西门子数控系统组成 西门子数控系统主要包括：控制及显示单元、PLC 输入/输出单元（PP）、PROFIBUS 总线单元、伺服驱动单元、伺服电机等部分。 二、西门子数控系统的发展历程 1． SINUMERIK 802S/C系统 SINUMERIK 802S/C系统专门为低端数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统。802S/C两个系统具有同样的显示器，操作面板，数控功能，PLC编程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S带有步进驱动系统，控制步进电机，可带3个步进驱动轴及一个±10V模拟伺服主轴；SINUMERIK 802C带有伺服驱动系统,它采用传统的模拟伺服±10V接口,最多可带3个伺服驱动轴及一个伺服主轴。 2． SINUMERIK 802D系统 该系统属于中低档系统，其特点是：全数字驱动，中文系统，结构简单(通过PROFIBUS连接系统面板、I/O模块和伺服驱动系统)，调试方便。具有免维护性能的SINUMERIK 802D核心部件-控制面板单元（PCU）具有CNC、PLC、人机界面和通讯等功能，集成的PC硬件可使用户非常容易地将控制系统安装在机床上。 3．SINUMERIK 840D/810D/840Di系统 840D/810D是几乎同时推出的，具有非常高的系统一致性，显示/操作面板、机床操作面板、S7-300PLC、输入/输出模块、PLC编程语言、数控系统操作、工件程序编程、参数设定、诊断、伺服驱动等许多部件均相同。 SINUMERIK 810D是840D的CNC和驱动控制集成型，SINUMERIK 810D系统没有驱动接口，SINUMERIK 810D NC软件选件的基本包含了840D的全部功能。 采用PROFIBUS-DP现场总线结构西门子840Di系统，全PC集成的SINUMERIK 840Di数控系统提供了一个基于PC的控制概念。 4．SINUMERIK 840C系统 SINUMERIK 840C系统一直雄居世界数控系统水平之首，内装功能强大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRIVE 611A/D模拟式或数字式交流驱动系统，适合于高复杂度的数控机床。 三、西门子交流驱动系统 1. SIMODRIVE611A：模拟式伺服，配合1FT5系列进给驱动电机(600V)和1PH7主轴电机, 可控制主轴，进给轴，及普通异步电机。 2. SIMODRIVE 611D：数字式伺服，配合1FT6/1FK6系列进给驱动电机和1PH7主轴电机，可控制主轴，进给轴等，只能配合810D、840D、840C数控系统。 3. SIMODRIVE 611U：通用型伺服，可接收模拟信号或数字信号（PROFIBUS）,可以进行位置控制、速度控制及转矩控制。配合1FT6/1FK6和1PH7电机，是理想的驱动系统解决方案之一。 4. SIMODRIVE 611UE：通用E型伺服，通过PROFIBUS接连，其余同611U。 无锡职业技术学院 数控教研室

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教 案

教 师 姓 名 授 课 日 期 授课项目及 单元名称 张爱红 授课形式 年 月 日 周 讲练结合 授课班级 授课时数 2 项目五 西门子数控系统 单元二 西门子数控系统的部件连接 1．使学生能正确识别西门子数控系统各部件。 2．使学生了解西门子数控系统各部件的功能。 *3.使学生能正确连接西门子数控系统各部件。 4．使学生熟悉西门子数控系统的供电与接地。 5．使学生动手操作能力得到加强； 6．使学生逐步具备安全守纪、严谨踏实、团结互助的职业素养。 1．西门子数控系统各部件的功能。 2．西门子数控系统各部件的接口。 3．西门子数控系统部件间的连接。 4．西门子数控系统、伺服驱动系统的供电与接地。 1．针对目前应用较多的一种西门子数控系统（案例法、任务法），从系统组成入手，着重介绍各部件的功能、部件间的连接，通过讲练结合的形式，增加学生动手实践的机会。 2．在系统通电前的检查过程中，加强对学生进行安全意识教育，培养他们严谨踏实、一丝不苟的工作作风。 3．借助于多媒体课件、数控综合实验台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。 1．西门子数控系统组成、各部件的功能、部件上的接口约45分钟； 2．西门子数控系统部件间的连接、供电与接地、通电前的检查约35分钟； 3．回顾与总结约10分钟。 多媒体课件、数控系统综合实验台 作业七：简述SINUMERIC 802D数控系统的组成。 随堂提问、动手操作，按效果计平时成绩。 教学目标 教学重点 教学难点 （带*为难点） 教学方法 教学手段 学时安排 教学条件 课外作业 检查方法 备注 无锡职业技术学院 数控教研室

授课主要内容

项目五 西门子数控系统 单元二 西门子数控系统的部件连接 一、连接总图 数控单元(PCU)中集成了人机界面、数控运算和可编程控制系统（PLC）三个功能软件。与之配套的有：数控编程键盘、手轮、机床控制面板、数字量输入输出模块以及伺服驱动系统。 二、各个功能部件功能、接口介绍 1.系统与显示单元：系统与显示单元合为一体, 此单元有一块486工控机作主控CPU,负责数控运算、界面管理、PLC逻辑运算等。其显示单元为10.4吋真彩液晶显示屏（OP），与键盘输入单元组成人机界面。与系统其他单元间的通讯采用 PROFIBUS 现场总线，另有2个RS232接口与外界通讯。 2.PP单元（输入/输出模块）：最大144点输入，96点输出，由 PROFIBUS 完成与PCU的通讯。 3．PROFIBUS 总线单元：1）由PROFIBUS子模块、各单元上相应的PROFIBUS接口以及PROFIBUS总线电缆组成。2）PROFIBUS 总线连接时要求各接点进出方向正确，两根线不交叉且连接可靠，屏蔽接牢。3）各接点插头上的设置开关严格遵循终端为“ON”，中间为“OFF”的原则。 4.SIMODIVE 611U 数字伺服驱动单元及伺服电机 ： 1）SIMODIVE 611U 数字伺服驱动单元件由电源模块、功率模块、611U控制模块组成。其中电源模块负责将380V交流电转换成600V直流母线电压。 2）伺服电机通常有1FK6/1FK7/1FT6，主轴电机：1PH7等。 三、供电与接地 1. 数控系统供电： 1) 数控系统采用24V直流供电，要选择好直流稳压电源的容量。 2) 数控系统中需要直流24V供电部件有：数控系统和键盘、机床控制面板、数字输入输出模块等。 3) 尽可能采用单独的24V DC电源为数字输出外部供电。 2．驱动电源供电 驱动电源模块将三相交流进线电源转化为600V直流，并通过直流母线为功率模块供电，电源模块中没有制动电阻，采用向电网馈电方式制动，必须对其上电与断电的时序进行控制。为了保证驱动器就绪信号有效，端子NS1与NS2必须短接。 3．接地 1）数控系统的电源共地连接指24V直流电源的0V与保护地PE连接； 2）需将电动机的动力电缆的屏蔽层与驱动器的屏蔽连接架连接，或将伺服电动机电缆的屏蔽网与接地体保持良好接触。 四、部件连接 按照图纸要求，完成部件连接。 五、连接操作注意事项 通电前，要认真检查模块的接线，确保连接正确无误。 无锡职业技术学院 数控教研室

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教 案

教 师 姓 名 授 课 日 期 授课项目及 单元名称 张爱红 授课形式 年 月 日 周 项目五 西门子数控系统 单元三 西门子PLC应用编程 讲练结合 授课班级 授课时数 2 1． 使学生熟悉西门子PLC应用程序的设计规范。 2． 使学生熟悉西门子PLC编程工具的使用方法。 教学目标 3． 使学生熟悉西门子PLC程序的结构。 4． 使学生能调试西门子PLC程序。 5． 使学生掌握西门子PLC程序的传送方法。 教学重点 教学难点 （带*为难点） 1．西门子PLC应用程序的设计规范。 2．西门子PLC编程工具的使用方法。 3．西门子PLC程序的结构。 *4.西门子PLC程序的调试。 5. 西门子PLC程序的传送。 1．根据西门子数控系统配置的PLC（案例法），选择相应的编程软件，介绍PLC应用程序的设计规范、PLC编程工具的使用方法。 2．通过讲练结合的形式，增加学生动手实践的机会，使学生掌握西门子PLC程序的传送方法。 3．通过对PLC主程序、子程序的分析和调试，锻炼学生的逻辑思维能力以及对西门子PLC程序结构的理解。 4．借助于多媒体课件、PLC软件、数控综合实验台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。 1．西门子PLC应用程序的设计规范、西门子PLC编程工具的使用方法约30分钟； 2．西门子PLC程序的传送，对程序结构分析、程序调试约55分钟； 3．回顾与总结约5分钟。 多媒体课件、PLC编程软件、数控系统综合实验台 复习讲授内容。 随堂提问、动手操作，按效果计平时成绩。 教学方法 教学手段 学时安排 教学条件 课外作业 检查方法 备注 无锡职业技术学院 数控教研室

授课主要内容

项目五 西门子数控系统 单元三 西门子PLC应用编程 一、 西门子PLC应用程序设计规范 1. PLC应用程序的模块化和文档化 2. PLC应用程序的版本管理 3. PLC基本指令说明 1） PLC编程语言Micro/Win的基本操作符号 2） PLC基本指令说明：位逻辑指令、整数算术运算指令、比较指令、计数计时指令等。 二、西门子PLC编程工具介绍 Programming Tool PLC 802 Version 3.1软件的应用。 在PLC编程工具中有许多操作窗口：1.梯形图编辑窗口，2.符号表窗口，3.状态图窗口，4.交叉引用窗口，5.诊断窗口等。 三、西门子PLC软件编程 PLC应用程序采用主程序OB1和子程序SBR结构。一个PLC应用程序程序由许多PLC梯形图网络构成。通常将隶属于同一功能的网络集成到一起构成一个PLC子程序。 其中主程序OB1起到组织作用，来调用各种功能的子程序。子程序SBR来完成各个功能。并由主程序来调用。 1、主程序（MAIN）结构分析 2、子程序结构分析 四、西门子PLC程序传送（下载） PLC程序的下载与上载通过系统和PC机上的RS232接口进行的（注意：在作PLC传输时，请一定将系统上STEP7连接激活，使其变成有效，否则会传输失败）。 1、在计算机与数控系统断电的情况下，将RS232电缆与802D PCU模块上的串行口（X6）以及计算机的COM1口相连；然后打开计算机与802D。 2、在电脑侧打开PT802 V3.1，并打开需要下载的程序，在Communication栏内，选择： Interface Com1 Remote address 2 Transmission Rate 38.4 kbps 在802D侧的PLC菜单里将“STEP7连接”激活为有效(其他设置均为缺省值)。 3、点击 “Done load”菜单，下载程序，此间需使PLC停止运行。 当计算机侧出现“Done load was successful”时，下载结束。点击“RUN”菜单，重新运行PLC。 无锡职业技术学院 数控教研室

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