湖南嘉普云自动化设备有限公司

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长沙嘉普云全制动化设备有限公司是一家专业从事数控模块销售及服务的企业,为客户提供全线的工业自动化控制与监控产品。长沙嘉普云全制动化设备有限公司秉承开放的思维理念，专业的技术素质，致力于引进工业自动化设备及仪器仪表、为广大客户提供专业的自动化产品销售和成套的系统解决方案。我们是专业的自动化产品和过程仪表服务商。   

主营产品：可编程序控制器:S7-300，S7-400，S7-1200，S7-200，S7-200CN，S7-288，S7-1500,ET200,，S5全系列可编程序控制器；人机界面6AV，网络通讯6GK，开关电源6EP，变频器6SL，伺服数控，低压电气，软启动，电机等系列.

 西门子810D/810DE数控伺服主板

西门子840D810D数控系统主板例如：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DRIVE-CLiQ 接口实现的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DRIVE-CLiQ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;

刀具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。

西门子840D810D数控系统主板产品功能

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、切害、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、刀具半径补偿的进入和退出策略及交点计算、刀具长度补偿、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)，具有高级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、刀具偏置、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特点，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. 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 Cool 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)

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和高级HMI。一般标准供货时，PCU20装载的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70则装载高级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,Ool 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 cool unit)数控单元

SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Colunit）单元（在810D中称为CCU（compact corol unit））：中央控制单元,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）。

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。

4. PLC模块

SINUMERIK810D/840D系统的PLC部分使用的是西门子SIMATIC S7-300的软件及模块，在同一条导轨上从左到右依次为电源模块（Power Supply），CPU模块，接口模块（Interface Module）及信号模块（Signal Module）。PLC模块的CPU与NC的CPU是集成在CCU或NCU中的。

电源模块（PS）是为PLC和NC提供电源的+24V和+5V。

接口模块（IM）是用于级之间互连的。

信号模块（SM）使用与机床PLC输入/输出的模块，有输入型和输出型两种。

元件

西门子840D810D数控系统主板系统集成和连接以下元件：大可以连接2个电子手轮，小型手持单元，通过I/O 模块PP 72/48 或通过 MCPA模块控制的机床操作面板，MCPA 模块被插入安装在PCU 210的后背板。MCPA 模块可以连接机床控制面板，同时具有用于模拟主轴的模拟接口。大可以连接3个I/O模块PP 72/48。

发展历史编辑

在1960-1964，西门子的工业数控系统在市场上出现。这一代的西门子数控系统以继电器控制为基础，主要以模拟量控制和编码器为基础。在1964年，西门子为其数控系统注册品牌 SINUMERIK.

在1965-1972，西门子以上一代的数控系统为基础，推出用于车床，铣床，和磨床的基于晶体管技术的硬件。

SINUMERIK 550系统

SINUMERIK 550系统

在1973-1981，西门子推出在SINUMERIK 550系统。这一代系统开始应用微型计算机和微处理器。在此系统中，PLC（可编程逻辑控制器）集成到控制器。

SINUMERIK 3系统

SINUMERIK 3系统

在1982-1983，西门子推出SINUMERIK 3系统

SINUMERIK 840C系统

SINUMERIK 840C系统

在1984-1994，西门子推出SINUMERIK 840C系统。西门子从此时起开始开放NC数控自定义功能，公布PC和HMI开放式软件包。此时的西门子敏锐地掌握了数控机床业界的显著趋势：开放性。基于系统的开放性，西门子显著地扩大了其OEM机床制造商定制他们的设备的可能性。

SINUMERIK 840D系统

挪威造船业历史悠久。这里的工程师正在开发高能效、低噪音的船舶驱动技术，其安静程度几乎可以与潜水艇的驱动系统媲美。混合动力技术在这里扮演着重要角色。

维京人热爱他们的船只。这些航海家曾划着他们的“龙舟”一路航行到达北美洲。一千多年之后，作为维京人的家乡之一，挪威依然是的造船基地。时至今日，挪威造船业的营收仍高达每年80亿欧元。来自斯堪的纳维亚半岛的船舶设计师技术高超，是包括西门子在内的许多企业的栋梁之才。Odd Moen便是这样一位船舶设计师。Moen来自特隆赫姆，就职于西门子船舶业务部销售部门，负责监管分布于世界各地的项目。他的目标始终如一：为任何浮在水面上的设施优化改装驱动系统。

从铺管船到科考船，许多海洋活动都受益于西门子安静、高能效、高适应性的柴电驱动系统。

Moen所在的部门已经为200多艘船只配备了全套动力系，大大提高了船舶能效。他说：“我们为许多船只安装了柴电推进系统。在这样的系统中，船只的推进装置或“螺旋桨”，是由通过柴油发电机供电的变频电机来推动的。这种设计令螺旋桨的控制更加精确，从而节约燃油。”

许多船只都要求必须能在广阔的洋面上精确移动，或保持在固定的位置上。譬如，在钻井或维修安装在海底的设备时。在这种情况下，驱动系统通常只需输出低功率，轻微转动螺旋桨，以使船只保持原位。较之于速度更快的传动系统，纯柴油驱动系统的发动机输出功率波动剧烈。因此，其发动机往往不能以效率运行。此外，这样的船只也不能有效利用燃油。

Moen解释道：“为了使船舶在海面上保持固定位置，或者以很慢的速度移动，所需的推进力量有时非常小，甚至不超过调节螺旋桨叶片斜度时所需的力量。推进器匀速转动螺旋桨，故柴油发动机也能匀速运行。”如今，变频器可以藉由电机直接控制推进器的旋转速度。因此，推进器能够以低得多的速度旋转。

这种配置可以节约燃油，因为哪怕是低速运转，电机也能保持高效运行。变频器控制着电机和推进器的速度。根据所需推力，变频器可以调节柴油发电机所输出的交流电的频率和振幅。

根据不同的船舶类型，柴电推进系统由4到6台柴油发电机构成。船舶的动力需求决定需要工作的发电机台数。这样一来，由于只根据需要输出功率，且与螺旋桨的旋转速度没有直接关联， 所以，柴油发动机能高效运行。在推进系统荷载变化频繁的船舶中，这种类型的混合动力系统所实现的节能，远高于将柴油发动机产生的机械能转换为电能所造成的效率损失。相比于纯柴油动力船舶，采用柴电推进系统的船舶运行时更加安静，燃油消耗量多可减少三分之一。早在1996年，西门子就已开始使用这项技术。“Skandi Marstein号”是一艘钻井平台补给船，它是北海上行驶的艘配备了柴电推进系统的船只。Moen表示：“对我们而言，这艘船树立了一座丰碑。在为期三天的航行中，‘Skandi Marstein号’的能耗比柴油船低35%。”

铺管船。多年来，柴电驱动技术原理变化不大。然而，通过使用组件，能源效仍然可以得到提升。Moen解释道：“单个组件的复杂度越高，项目的复杂度也随之增加。”从2016年开始，亦即“Skandi Marstein号”服役整整20年之后，将有4艘配备了柴电推进系统的铺管船下水启航——这是西门子挪威船舶业务部有史以来赢得的大一笔合同。Moen表示：“尽管‘Skandi Marstein号’超前于它的时代，但它其实只是一辆能浮在水面上的卡车。它负责向钻井平台运送补给物资，并带走垃圾。然而，这些新的铺管船将不得不在更为的条件下作业。它们必须在深海中一动不动地固定在原位，为焊接、隔离和铺设管道供应充足的电能。”这些船舶长达150米，其浮性足以承载重650吨的铺管塔，堪称真正的庞然大物，并且哪怕是在严酷的条件下，它们也必须保持在固定位置。每一艘船都配备了6台柴油发动机，可以为6台推进装置及铺管设备供应电能。不论何时，只有实际所需数量的柴油发动机在工作。这个策略，加上使用电机，将节约燃油，降低维护费用。展望未来，Moen认为，类似的传动系统将在利用电池来抵消推进功率波动的混合动力汽车中大有可为。譬如，往返于丹麦与德国之间的“Prinsesse Benedikte号”渡轮采用的就是这种混合动力系统。这艘渡轮每次可运送300多辆汽车和1000多名乘客。这艘长140米的轮船采用了与铺管船类似的推进系统。由功率为17440千瓦的柴油发动机提供动力，发电机输出的电能在变频器的帮助下推动电机。不过，西门子在这艘渡轮的传动系统中集成了一个蓄电容量约为2900度的蓄电池。无论渡轮是在航行，还是停靠在码头，这个蓄电池都可以补偿电机不断变化的用电需求。因此，柴油发动机能够以近乎的效率更加平稳地运行。加装的蓄电池能为渡轮节约15%的燃油，同时帮助减轻柴油发动机的磨损。

对于航程较短并且到港停靠时间较长的船舶，采用全电动推进系统的做法是可行的。在这种系统中，将由蓄电池提供动力并在渡轮停靠码头期间为蓄电池充电。按计划，纯电动渡轮将于2015年投入使用，届时将横穿挪威峡湾运送汽车和乘客。

相比于纯柴油动力船舶，采用柴电推进系统的船舶可以节约三分之一的燃油。

许多其他类型的船舶也已经配备了西门子的驱动系统。譬如，科考船的受益之处在于它们要求特别安静的驱动系统——几乎与潜水艇的驱动系统一样安静。而就渔船而言，西门子的船舶设计师能够将船上的储存空间增加40%。由于柴油发动机不再直接连接推进装置，因此允许以更灵活的方式安装驱动系统。这样就可以更高效地利用空间。

Moen说：“我们总是为每一艘船找到合适的解决方案。”然而，尽管在设计上有*的可能性，他也坦承，为维京船提供解决方案，会是一个无比艰巨的挑战。当然，维京船是高效、节油的，但在风平浪静的时候，谁愿意来划桨呢？

西门子810D/810DE数控伺服主板

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。