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    摘要：本文以SINUMERIK 840D在一臺數(shù)控軋輥磨床上的應(yīng)用，來解析SINUMERIK 840D系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及整個系統(tǒng)通訊，以提高我們對SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的理解和認(rèn)識，更好的服務(wù)于生產(chǎn)。

     關(guān)鍵詞：軟件  通訊  數(shù)控系統(tǒng)  網(wǎng)絡(luò)
 

      1. 引言

      SINUMERIK 840D系統(tǒng)是西門子公司于20世紀(jì)90年代推出的高性能數(shù)控系統(tǒng)。包括SINIMERIK 840D power line和SINUMERIK 840D solution line 兩種版本，目前國內(nèi)市場主流系統(tǒng)是SINUMERIK 840D power line數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)應(yīng)用的對象和價格因素，可以選擇各種版本的硬件配置。從結(jié)構(gòu)上看SINUMERIK 840D包括三大部分，HMI(包括OP、PCU、MCP)、NCU(包括NCK和PLC)，和DRIVE（包括611D和電源），他們之間由總線連接，整個數(shù)控系統(tǒng)自成一個網(wǎng)絡(luò)，完成通訊。

      2. 系統(tǒng)簡介
  

      下面以SINUMERIK 840D在一臺數(shù)控軋輥磨床上的應(yīng)用來介紹整個系統(tǒng)的軟件和通訊過程，該數(shù)控系統(tǒng)硬件配置為：數(shù)控核心采用的是NUC 572.5版本，PLC采用PLC 317_2DP ，HMI采用PUC50 ，驅(qū)動為SIMODRIVER 611D。控制對象是一臺軋輥磨床，按要求完成軋輥的曲線磨削，同時保證一定的圓度、圓柱度、曲線誤差和光潔度。

      3. 軟件結(jié)構(gòu)及通訊
  

     3．1  SINUMERIK 840D軟件系統(tǒng)包括四大類：MMC軟件系統(tǒng)、NC軟件系統(tǒng)、PLC軟件系統(tǒng)和通訊及驅(qū)動接口軟件，它們之間即相互關(guān)聯(lián)又有不同功能分工，共同完成整個系統(tǒng)的工作任務(wù)。
  

      (1) MMC軟件也就是人機(jī)接口軟件，主要完成的任務(wù)是支撐SINUMERIK 840D與MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之間的相互通訊和任務(wù)協(xié)調(diào)，它是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心功能。在我們這臺軋輥磨床上使用的是PCU50，它實際上就是一臺完整的計算機(jī)，自帶20G硬盤，Windows XP操作系統(tǒng)，帶基本BIOS和MSDOS內(nèi)核操作系統(tǒng)，以及串口、并口、鼠標(biāo)鍵盤、網(wǎng)絡(luò)接口等驅(qū)動程序。HMI 軟件運(yùn)行于Windows XP 平臺之上，完成零件加工程序的編輯，程序模擬檢查，程序操作加工數(shù)據(jù)設(shè)置等。值得注意的是MMC(我們這臺設(shè)備是PCU50)硬盤分區(qū)和軟件位置有要求：C、D區(qū)容量為2G，格式FAT16；D、E區(qū)容量沒要求，格式為NTFS。C區(qū)為DOS區(qū)；D區(qū)為臨時文件區(qū)；E區(qū)操作系統(tǒng)區(qū)，包括HMI軟件；D區(qū)為用戶數(shù)據(jù)區(qū)，可以存放用戶程序數(shù)據(jù)。
  

      (2)  NC軟件系統(tǒng)包括：NCK數(shù)控核初始引導(dǎo)軟件、NCK數(shù)控核數(shù)字控制軟件、SIMODRIVE 611D驅(qū)動數(shù)據(jù)、PCMCIA卡軟件系統(tǒng)、PLC軟件系統(tǒng)、通訊和驅(qū)動接口軟件。

      NCK數(shù)控核初始化引導(dǎo)軟件是固化的，負(fù)責(zé)完成NC數(shù)控系統(tǒng)的啟動、檢測、監(jiān)控等功能。

      NCK數(shù)控核數(shù)字控制軟件包括機(jī)床數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的循環(huán)子系統(tǒng)，循環(huán)子系統(tǒng)是西門子開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)功能子程序，用戶在需要時可以直接調(diào)用，只需修改相應(yīng)的參數(shù)。

      SIMODRIVE 611D驅(qū)動數(shù)據(jù)是和伺服驅(qū)動相關(guān)的一些參數(shù)，用戶配置好的軸數(shù)據(jù)以及軸優(yōu)化參數(shù)，用于控制各個軸的進(jìn)給動作。

      PCMCIA卡軟件系統(tǒng)是安裝在NCU板卡槽上的存儲卡內(nèi)，包括NCK、PLC、COM、DRIVE的系統(tǒng)軟件、驅(qū)動通訊軟件以及數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行后由MMC傳送來的用戶數(shù)據(jù)和程序，完成軸的控制、程序解碼等。

      PLC程序系統(tǒng)包括PLC系統(tǒng)支持軟件、PLC基本程序和PLC用戶程序，支持軟件是支撐PLC程序運(yùn)行的平臺；基本程序是西門子事先編輯好的一些功能程序塊，用戶可以直接調(diào)用，只需修改相應(yīng)的參數(shù)；用戶程序是用戶自己編寫的程序。

      通訊和驅(qū)動接口軟件主要作用是協(xié)調(diào)NCK-CPU，PLC-CPU和MMC-CPU三者之間的通訊，通訊協(xié)議的設(shè)置以及通訊接口的驅(qū)動。

      3．2  SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)自成一個網(wǎng)絡(luò)，它和其它網(wǎng)絡(luò)通訊一樣，也要遵循一定的規(guī)則：1，各組件（節(jié)點）地址不能沖突。在840D系統(tǒng)中默認(rèn)MMC地位為1，MCP的地址為6，NCK地址為13，PLC地址13；值得注意的是如果BUS總線不是OPI，那么NCK地址應(yīng)該是PLC地址加1，否則會造成地址錯誤。2，波特率要一致。在一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，有時由于通訊協(xié)議不同，傳送速率會有不同，在設(shè)置波特率時要注意這點。3，終端電阻的設(shè)置要正確。如果終端電阻在通訊節(jié)點的端點，要設(shè)置為ON；如果是在節(jié)點中間則要設(shè)置為OFF。

      (1) NCK和MMC之間的通訊一般采用OPI協(xié)議，即通訊總線接到NCU板的X101接口，這是SINUMERIK 840D專有的功能，也是為了提高系統(tǒng)通訊效率，因為OPI速率為1.5Mbps，而MPI速率為187.5Kbps。如果通訊總線接到X111接口則只能采用MPI協(xié)議，MPI總線和OPI總線在物理層結(jié)構(gòu)是一樣的，都是基于RS485，如果NCU板上X101接口出現(xiàn)問題，可以直接使用X111接口通訊，但數(shù)據(jù)傳送速率降低了。

      (2) NCU和PLC之間的通訊采用兩種總線，即MPI總線和Profibus總線。一般柜內(nèi)ET200站采用MPI總線，接NCU板X111接口，而現(xiàn)場遠(yuǎn)程ET200站采用Profibus總線，接NCU板的X102口，Profibus總線傳送速率也是1.5Mbps；內(nèi)部信息交換由專用機(jī)床數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊。

      (3) NCU和驅(qū)動SIMODRIVE 611D間通訊是由兩組總線完成的，即設(shè)備總線和驅(qū)動總線，NCU和611D是集成到一起的，根據(jù)驅(qū)動軸的多少來決定驅(qū)動模塊的個數(shù)，在驅(qū)動總線的末端要插入終端電阻，表示驅(qū)動模塊的結(jié)束。因為軸驅(qū)動模塊上只有RAM單元，所以軸的控制信息和驅(qū)動文件，都通過驅(qū)動總線在數(shù)控系統(tǒng)啟動后傳送的，電子電源、使能信號和監(jiān)控信號則由設(shè)備總線傳送。

      (4) SINUMERIK 840D根據(jù)配置不同，最多可以支持10個通道，這些通道可以并行運(yùn)行，獨(dú)立進(jìn)行處理程序數(shù)據(jù)，但它們之間也可以由指令進(jìn)行通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，共同完成控制任務(wù)。

      (5)另外，SINUMERIK 840D還支持TCP/IP協(xié)議，通過相應(yīng)的軟件可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程診斷等。

       4. 結(jié)束語

      SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)在各種行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，掌握其軟件結(jié)構(gòu)和通訊系統(tǒng)，對我們更好的理解整個數(shù)控系統(tǒng)大有裨益，也為在生產(chǎn)中840D數(shù)控系統(tǒng)的使用和維修維護(hù)人員提供借鑒。（本文來自;安陽鋼鐵集團(tuán)有限公司)