摘要：本文以SINUMERIK 840D在一臺數控軋輥磨床上的應用，來解析SINUMERIK 840D系統軟件結構及整個系統通訊，以提高我們對SINUMERIK 840D數控系統的理解和認識，更好的服務于生產。
關鍵詞：軟件 通訊 數控系統 網絡
1. 引言
SINUMERIK 840D系統是西門子公司于20世紀90年代推出的高性能數控系統。包括SINIMERIK 840D power line和SINUMERIK 840D solution line 兩種版本，目前國內市場主流系統是SINUMERIK 840D power line數控系統，根據應用的對象和價格因素，可以選擇各種版本的硬件配置。從結構上看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，整個數控系統自成一個網絡，完成通訊。
2. 系統簡介
下面以SINUMERIK 840D在一臺數控軋輥磨床上的應用來介紹整個系統的軟件和通訊過程，該數控系統硬件配置為：數控核心采用的是NUC 572.5版本，PLC采用PLC 317_2DP ，HMI采用PUC50 ，驅動為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. 軟件結構及通訊
3．1 SINUMERIK 840D軟件系統包括四大類：MMC軟件系統、NC軟件系統、PLC軟件系統和通訊及驅動接口軟件，它們之間即相互關聯又有不同功能分工，共同完成整個系統的工作任務。
(1) MMC軟件也就是人機接口軟件，主要完成的任務是支撐SINUMERIK 840D與MMC-CPU、PLC-CPU、NC-CPU之間的相互通訊和任務協調，它是整個數控系統的核心功能。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，自帶20G硬盤，Windows XP操作系統，帶基本BIOS和MSDOS內核操作系統，以及串口、并口、鼠標鍵盤、網絡接口等驅動程序。HMI 軟件運行于Windows XP 平臺之上，完成零件加工程序的編輯，程序模擬檢查，程序操作加工數據設置等。值得注意的是MMC(我們這臺設備是PCU50)硬盤分區和軟件位置有要求：C、D區容量為2G，格式FAT16；D、E區容量沒要求，格式為NTFS。C區為DOS區；D區為臨時文件區；E區操作系統區，包括HMI軟件；D區為用戶數據區，可以存放用戶程序數據。
(2) NC軟件系統包括：NCK數控核初始引導軟件、NCK數控核數字控制軟件、SIMODRIVE 611D驅動數據、PCMCIA卡軟件系統、PLC軟件系統、通訊和驅動接口軟件。
NCK數控核初始化引導軟件是固化的，負責完成NC數控系統的啟動、檢測、監控等功能。
NCK數控核數字控制軟件包括機床數據和標準的循環子系統，循環子系統是西門子開發的標準功能子程序，用戶在需要時可以直接調用，只需修改相應的參數。
SIMODRIVE 611D驅動數據是和伺服驅動相關的一些參數，用戶配置好的軸數據以及軸優化參數，用于控制各個軸的進給動作。
PCMCIA卡軟件系統是安裝在NCU板卡槽上的存儲卡內，包括NCK、PLC、COM、DRIVE的系統軟件、驅動通訊軟件以及數控系統運行后由MMC傳送來的用戶數據和程序，完成軸的控制、程序解碼等。
PLC程序系統包括PLC系統支持軟件、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，用戶可以直接調用，只需修改相應的參數；用戶程序是用戶自己編寫的程序。
通訊和驅動接口軟件主要作用是協調NCK-CPU，PLC-CPU和MMC-CPU三者之間的通訊，通訊協議的設置以及通訊接口的驅動。
3．2 SINUMERIK 840D數控系統自成一個網絡，它和其它網絡通訊一樣，也要遵循一定的規則：1，各組件（節點）地址不能沖突。在840D系統中默認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。在一個網絡系統中，有時由于通訊協議不同，傳送速率會有不同，在設置波特率時要注意這點。3，終端電阻的設置要正確。如果終端電阻在通訊節點的端點，要設置為ON；如果是在節點中間則要設置為OFF。
(1) NCK和MMC之間的通訊一般采用OPI協議，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協議，MPI總線和OPI總線在物理層結構是一樣的，都是基于RS485，如果NCU板上X101接口出現問題，可以直接使用X111接口通訊，但數據傳送速率降低了。
(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ET200站采用MPI總線，接NCU板X111接口，而現場遠程ET200站采用Profibus總線，接NCU板的X102口，Profibus總線傳送速率也是1.5Mbps；內部信息交換由專用機床數據進行通訊。
(3) NCU和驅動SIMODRIVE 611D間通訊是由兩組總線完成的，即設備總線和驅動總線，NCU和611D是集成到一起的，根據驅動軸的多少來決定驅動模塊的個數，在驅動總線的末端要插入終端電阻，表示驅動模塊的結束。因為軸驅動模塊上只有RAM單元，所以軸的控制信息和驅動文件，都通過驅動總線在數控系統啟動后傳送的，電子電源、使能信號和監控信號則由設備總線傳送。
(4) SINUMERIK 840D根據配置不同，最多可以支持10個通道，這些通道可以并行運行，獨立進行處理程序數據，但它們之間也可以由指令進行通訊，進行數據交換，共同完成控制任務。
(5)另外，SINUMERIK 840D還支持TCP/IP協議，通過相應的軟件可以實現遠程控制，遠程診斷等。
4. 結束語
SINUMERIK 840D數控系統在各種行業的應用已經相當廣泛，掌握其軟件結構和通訊系統，對我們更好的理解整個數控系統大有裨益，也為在生產中840D數控系統的使用和維修維護人員提供借鑒。（本文來自;安陽鋼鐵集團有限公司)
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