了解西门子840D硬件与驱动系统

1.840D硬件结构

1）PCU50是840D的人机操作面板，通过一根Profibus现场总线电缆与NCU相连。它本身就是一台计算机。

2）NCU是840D的核心。840D的NCK与PLC都集成在NCU上，它最多可控制31个轴（其中包括5个主轴）。

3）E/R是电源模块。它向NCU提供24V工作电源，向611D提供600V的直流母线电压。

4）611D是主轴与进给模块。它由E/R电源模块供电，受控于NCU，并带动主轴和进给轴电动机运转。

5）IM361是PLC输入/输出接口模块。它的一边通过总线与I/O模块相连，另一边通过一根MPI电缆与NCU中的PLC相连。

2.840D NCU的连接

1）X172：设备总线接口，提供设备工作电源，检测设备工作状态。15V、24V电源也在此提供。

2）PC卡：提供数控软件（SW3版本以上）。

3）X130A、X130B：驱动总线，连接后面的驱动模块，最后一个模块要封口。

4）X101：OPI（操作面板接口）（MMC人机通信单元、NC数控单元）接口。例如，X101可以与机床控制面板MCP、HHU、PCU/MMC连接，连接的通信波特率为1.5Mbps，也就是OPI通信。另外如果出于维修的需要也可以用外部的PC通过PROFIBUS-DP通信电缆连接到X101，与NCU建立通信。

5）X122：MPI（PG编程接口）接PG。4路快速NCK板载I/O。

6）X121：手轮HHU、测量探头接口。

7）X111：K、P总线，PLC通过IM361通信模块扩展总线模块，连接外部I/O。

8）LED七段数码管灯显示：启动完成后，正常状态显示为“6”。

9）X173：系统插槽（系统PC卡插于此）。

3.NCU指示灯

1）左侧灯（NCK状态）：

①5V：绿色（电源正常）。

②NF：红色，谐波监控。

③CF：红色，COM口通信监控。

④CB：黄色，NCK通过OP进行通信。

⑤CD：黄色，NCK通过PC、MPI进行通信。

2）右侧灯（PLC状态）：

①PR：绿色，PLC运行（正常）。.

②PS：红色，PLC停止。

③PF：红色，PLC故障监控。

④PFO：红色，PLC强制。

⑤NCU 571-573：未用，复位时短暂亮。

⑥NCU 573.2：PLCDP状态，作用等同于PLC的CPU 3152 DP上标记有“BUSF”的灯。灯灭时，DP未配置或DP配置了，但所有的从站未找到；灯闪时，DP配置了，但一个或一个以上的从站丢失；灯亮时，错误（例如：总线近路无令牌通行）。

4.NCU上的S开关。

1）S3：NCK启动开关：

①0：正常模式，系统使用设定的数据启动。

②1：用标准机床数据引导。

③2：软件升级，从PCMCIA卡加载系统软件。

④3～7：保留。

2）S4：PLC启动开关：

①0：PLC运行。

②1：PLC运行（不设密码时0、1含义相同）。

③2：PLC停止。

④3：MRES模块复位。

3）S2：NMI（NO MASKABLE INTERRUPT），非屏蔽中断。

5.NCU的存储

1）标准的PCMCIA卡（PC卡或NC卡）用作存储NC系统软件，卡中固化有NCK系统文件、PLC系统文件、611D驱动的系统文件、通信相关的系统文件以及引导文件。自软件版SW3起，除了软件升级之外，PCMCIA卡也可以用作存储器，用于系列启动文件的备份与调试。

2）NCU RAM区域内部数据参数。断电时PLC程序由电池保存，电池应在系统通电时更换。断电时更换电池会导致PLC程序及数据参数丢失。(www.xing528.com)

6.PLC模块

CP通信模块最多可安装11个PLC模块。

每个通信模块包括以下内容：

1）PS：电源模块为PLC、NC提供+24V、+5V电源。

2）CPU：PLC的CPU集中在CCU或NCU中。

3）IM：接口通信模块用于各级之间通信连接IM361（输入）、IM362（输出）。

4）SM：信号模块SM321（输入）、SM322（输出）。

扩展机架最多可有8个SM，背板总线P、K最多扩展3个机架，可通过IM361扩展。

7.840D的电源模块

1）电源模块类型有以下两种：

①U/E——非受控电源模块（功率小于或等于15kW）。

②I/RF——再生回馈电源模块（功率大于15kW）。

2）电源接口：

①48/9模块启动/禁止（48、9短接），9表示24V电源，48表示使能端子。

②63/9脉冲使能（63、9短接），63端子用来为所有功率部件的晶体管脉冲使能。

③64/9驱动使能，64端子在63端子有使能的情况下，+24V再接到64进给模块。

使能48、63、64的通电和断电时序图是：

通电时：顺序48、63、64。

断电时：顺序64、63、48。

3）X111：PLC输入信号。72、73.1、73.2、74电源模块准备信号。

4）X161：9、112、48通常全部短接。

5）X141：+24V、-24V、+15V、-15V直流电源。

6）一次通电，母线无电，电源模块数据总线有电；二次通电，母线有电且容量较大时，电源模块功率大于15kW加电抗器/滤波器反馈。

7）电源模块上的LED指示灯（从左向右，从上到下）：

a——红色，15V电源故障。

b——红色，5V电源故障。

c——绿色，（表明端子63和64缺失），外部使能信号缺失。

d——黄色，直流母线充电（正常）。

e——红色，线路电源故障。

f——红色，直流母线过电压故障。

8.611D驱动模块

1）驱动使能端子663/9。

2）X411、X421：双轴驱动的第一测量系统。

X411接编码器位置检测，X421接直线位置检测。

X412、X422：双轴驱动的第二测量系统。

9.840D的轴配置

1）驱动配置。驱动配置用于设置系统的驱动装置、伺服电动机参数等，使其与硬件连接一致。

①配置轴的驱动模块：MSD主轴、FDD进给轴，配置轴按功率从大到小顺序排列。

②驱动配置步骤：启动（Startup）→机床数据（Machinedata）→驱动配置（Drive config）。

2）电动机配置。通常西门子电动机1PH7、1FT6、1FK6/7等可以直接选择电动机型号，相应的参数可以自动读取，自动进行参数计算与优化调整。

①Startup（启动）→②Machine data（机床参数）→③Drive config（驱动配置）→④Drive config data（驱动配置参数）→⑤Motor controller（电动机控制）→⑥Motor selection（电动机选择）→⑦OK（选好型号）→⑧OK（确定电动机编码器类型）→⑨Caculate controllerdata（控制器参数计算）→⑩Bootfile/NCKreset（NCK复位）→⑾SaveBootfile（存储配置文件）→⑿OK→Yes→⒀NCKreset（NCK复位）。

若需选用非西门子电动机，为了修改方便可以选择与西门子电动机参数相近的电动机，在此基础上修改，需要确认并配置以下611D驱动装置参数：

P1102（电动机代码）、P1103（额定电流）、P1117（运动惯量）、P1130（额定功率）、P1132（额定电压）、P1134（额定功率）、P1135（空载电压）、P1136（空载电流）、P1137（定子阻值）、P1138（转子阻值）、P1139（定子漏电抗）、P1140（转子漏电抗）、P1141（电磁线圈电抗）、P1142（弱磁速度限制值）、P1143（L_H特性速度上限）、P1144（L_H特性因数）、P1145（静转矩衰减系数）、P1146（最大转速）、P1140（额定转速）、P1602（电动机超温报警值）。修改参数后还需进行自动参数计算与优化，然后保存并进行NCK复位操作，所设置的参数才生效。