基于SINUMERIK802Dsl系统的XH400数控铣床电气设计毕业设计论文Word格式.docx
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摘要
随着我国产业化程度的加速，产业结构的调整和升级，数控技术在现代企业中大量应用，使制造业朝着数字化的方向迈进。
数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。
数控机床作为机电一体化的典型产品，具有良好的“柔性”,在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。
本课题以西门子SINUMERIK802Dsl数控系统对XH400铣床进行电气系统与控制的设计和研究。
论文介绍了SINUMERIK802Dsl系统的硬件组成、特点与相关应用；
同时对铣床部分所需的机床控制面板、输入输出接口、驱动模块、伺服电机以及总线等部件的选择进行了概述，并用西门子V3.1ProgrammingToolPLC802软件进行了PLC编程与开发、数控系统的相关参数设置，实现了PC机与数控系统之间的通信，进行了以SINUMERIK802Dsl为控制器的铣床电气控制的调试，包括系统的初始化、PLC程序的上传/下载、驱动器的调试、基本参数的设定、回机床参考点等。
关键词：
数控技术；
SINUMERIK802Dsl系统；
铣床电气设计
ABSTRACT
WiththeaccelerationofChina'
sindustrializationlevel,industrialrestructuringandupgrading,CNCtechnologyinalargenumberofapplicationsinthemodernenterprise,themanufacturingindustrytowardsthedigitaldirection.Thelevelofnumericalcontroltechnologyandhasanumberofnumericalcontrolequipmenttomeasureacountry'
sindustryhasbecomeanimportantsymbolofmodernization.CNCmachinetoolsasatypicalmechatronicproduct,withgood"
soft"
inmachinetoplayagreatrole,agoodsolutioninthestructureofmodernmachinerymanufacturingcomplex,precision,smallvolume,volatilecomponentsoftheprocessingproblems,andcanstabilizethequalityoftheirproducts,greatlyincreasingproductivity.
ThetopicstoSiemensSINUMERIK802DslCNCmillingmachineontheXH400electricalsystemandcontroldesignandresearch.ThispaperintroducestheSINUMERIK802Dslsystemshardware,featuresandrelatedapplications;
thesametime,someoftherequiredmillingmachinecontrolpanel,inputandoutputinterfaces,drivemodules,servomotors,andbusandothercomponentsoftheoptionswereintroduced,andwithSiemensV3.1ProgrammingToolPLC802aPLCprogrammingandsoftwaredevelopment,numericalcontrolsystemparameterssettoachieveaPCcomputerandthecommunicationbetweentheCNCsystem,carriedoutinordertoSINUMERIK802Dslcontrolofthecontrollerofthemillingmachinecommissioning,includingthesysteminitialization,PLCprogramupload/download,driverdebugging,setthebasicparameters,backtomachinereferencepoints.
Keyword:
numericalcontroltechnique；
theSINUMERIK802Dslsystem；
millerelectricitytodesign
附录1电气原理图
附录2铣床电气设计PLC程序
第一章绪论
1.1引言
机床领域的技术发展日新月异，市场对产品提出了越来越高的要求:
更高的精度，更快的速度，更稳定的系统集成与更出色的生产效率。
中国的机床制造行业发展迅速，众多机床制造厂商正在努力逐步提高自身的技术水准，并促进产品的多样化，以便适应日益增长的广大最终用户的需求，同时也寄希望于在全球市场上谋得一席之地。
作为全面的系统供货商，西门子公司将会不遗余力地以全方位的产品、服务与技术支持为所有用户提供最可靠的解决方案，帮助中国的机床制造商、经销商以及最终用户取得更大的发展。
SINUMERIK802Dsl是一种具有免维护性能的操作面板控制系统，是西门子公司针对中国市场进行性价比优化的产品，其核心部件—PCU（面板控制单元）将CNC、PLC、人机接口和通讯等功能集成于一体，具有无电池、风扇，免维护等特点。
创新性的系统规划与驱动设计，配以智能化接口，使SINUMERIK802Ds1可以连接多达六轴数字驱动，提供更高的生产效率和更大的灵活性。
西门子率先在中国市场推出全球领先的创新产品SINUMERIK802Ds1（solutionline）,配备了新一代SINAMICSS120驱动系统，能够在最大程度上满足广大用户对于复杂加工的应用需求。
SINUMERIK802Dsl强大而丰富的功能，使得它成为各种车削、铣削、钻削、磨削以及冲压应用的理想选择。
西门子SINUMERIK数控系统代表着这一领域的先进技术水准，能够充分满足几乎所有的加工需求。
1.2SINUMERIK802Dsolutionline介绍
SINUMERIK802Ds1具备多项全新特性，更多的功能，提供更宽阔的市场。
◆TFT彩色液晶显示屏，更大的视野，更宽的应用
◆简单快速的系统调试，节省时间，提高效率
◆使用CF卡与USB界面，可以进行快速的程序执行与数据读写
◆提供循环与轮廓辅助编程，使编程更加清楚便捷
◆更宽的电源容差，—15%/+20%，为持续的稳定工作提供充分保障
◆简约的系统空间，操作面板内集成CNC,PLC及HMI等各种数控部件
◆方便的智能化系统连接，电机自动识别
◆内置以太网与高速输入输出接口，轻松扩展
◆PLC梯图显示，可进行在线系统调试与诊断
◆无硬盘，无电池，无风扇，采用长寿显示屏光源，无需日常维护
图1-1SINUMERIK802Dsolutionline
独特性与无与伦比的性能:
SINAMICSS120驱动系统，更多可能性和更低的成本。
西门子新一代驱动系统将驱动技术向前推进了一大步，解决方案以模块化的驱动轴组构建，取代了原来将独立的驱动轴连接起来的方式。
简单的项目设计和更快的调试降低了项目成本。
树立了新的系统标准
SINAMICSS120特别适合于高性能的机床设备、生产机械及其它车间应用。
由于采用了创新的硬件和软件思想，SINAMICSS120可以胜任工业应用领域内的各种复杂的驱动任务。
机械设计的观点
智能化的连接技术缩短了SINAMICSS120驱动系统的布线时间。
这意味着电缆的种类将减少，备件费用也将降低。
使用这种通讯接口，可以非常方便地将SINAMICSS120驱动系统与上层控制系统和电机连接起来。
SINAMICSS120的智能化连接。
安装SINAMICSS120的系统组件时，系统可以通过电机中集成的“电子铭牌”自动识别它们。
可以说这种系统是真正的“即插即用”，因为预先装配好的连接电缆只要插入插座即可，电机的铭牌数据无需手工输入。
1.2.1SINUMERIK802DslS2（Plus/加强版）
主要功能（在S1基础功能以外增加的功能）:
控制轴数6个（包括4个进给轴，1个主轴和一个PLC轴）
系统内置1MB零件程序内存
4轴联动插补
TRANSMIT—车床的端面加工/TRACYL车床、铣床的柱面加工
适于磨床的摆动功能、斜轴功能、外圆磨削循环
50段预读缓冲区
刀具寿命管理
适用于:
（1）全功能数控车床
﹡C轴﹡双主轴
（2）数控铣床，刀库小于64把刀的加工中心
﹡常规金属切削﹡模具加工
（3）数控磨床
﹡外圆磨床﹡平面磨床
（4）数控冲床
﹡机械冲头冲床﹡液压冲头冲床
1.2.2SINUMERIK802DslS1（Value/增值版）
主要功能:
10.4＂TFT彩色液晶显示器
高容量CF卡，支持RS232/USB接口
控制轴数4个（包括3个进给轴，1主轴）
3轴联动插补
系统内置500KB零件程序内存
外置CF卡可用来运行海量程序
用于对刀和设定工件测量功能
20段预读缓冲区
支持DIN标准和ISO编程语言
2D零件程序模拟
PLC梯图显示
适用于
（1）标准型数控车床
（2）标准型数控铣床
﹡常规金属切削
1.2.3SINUMERIK802DslS3（Plo/专业版）
主要功能（在S2基础功能以外增加的功能）:
以太网接口，可以实现远程DNC在线加工。
并且可以实现对数控系统的远程诊断。
达100段预读缓冲区
程序压缩器（样条函数）
适用于：
﹡联网加工﹡C轴﹡双主轴
（2）数控铣床，刀库小于128把刀的加工中心
﹡联网加工﹡常规金属切削﹡高速模具加工
SINUMERIK802Ds1提供全面的OEM解决方案让机床制造商更具竞争力。
创新性的SINUMERIK802Ds1数控系统具备了更高的性能价格比，可以让机床制造商创造更大的效益。
系统内置了多项标准功能，包括宽大，清晰可读的丁FT彩色液晶显示器，刀具寿命监控功能，C轴加工（TRANSMIT——端面加工/TRACY——柱面加工），还有用于模具加工的程序压缩器等。
S2和S3还配有磨床与冲床版本（G/N），配备了诸如摆动功能、斜轴功能、多速度程序段进给、手轮修正、冲压图形仿真、夹钳保护等适合于磨削与冲压应用的功能，进一步扩展了SINUMERIK802Dsl的应用领域。
与新一代驱动系统SINAMICSs120完美结合，提供了更为经济的系统连接方式，采用工业现场总线PROFIBUS连接数字输入输出及其它总线外设，并且使用高速的驱动串行总线连接驱动系统SINAMICSs120。
可使系统自动识别电机及编码器的电子铭牌功能，CF卡的采用，无需RS232埠的调试方式大大提高了生产效率。
对于机床制造商来说，简便的机床调试服务无疑节省了大量的时间和人力。
更为重要的是，全新的产品加上西门子多年以来积累的丰富经验，能够大大增强中国机床制造商的国际市场竞争力。
SINUMERIK802Ds1提供了多国语言显示，并通过语言及公英制的在线切换，为机床进入国际市场创造了条件。
西门子公司的全球服务网络更是成功的最大保证。
SINUMERIK802Ds1同样关注广大最终用户的利益。
西门子SINUMERIK802Ds1数控系统强大的功能使之充分适于各种加工领域。
程序预读、前馈、加速度过冲限制等功能对于模具加工等应用有着很大的帮助。
系统中集成了大容量的的预读缓冲区，丰富的、带图形支持的固定循环可用于车削、铣削和钻削加工，支持轮廓元素和ISO语言编程，极大的方便了最终用户的加工编程。
G/N版本新增加的外圆磨削循环等磨削与冲压循环也使得磨床和冲床的加工更为简便。
西门子数控系统配备的新型PCU提供了更大的系统内存和更快的程序处理速度，并且可以从CF卡直接运行零件加项目序，突破了原有RS232埠的传输限制，更加有利于加快生产节奏，提高生产效率。
SINUMERIK802Ds1提供的高生产效率必将为您的生产加工带来更多的效益。
SINUMERIK802Ds1友好的用户操作接口使得机床操作不再困难。
程序处理可以非常容易的进行“拷贝”、“粘贴”，还集成了带图形支持的对刀和工件设置功能。
RCS802通讯与调试工具提供了PC与数控系统之间稳定、可靠的数据传送。
同时，西门子公司还将为最终用户提供全面的技术支持与服务，以保证西门子数控产品发挥出最大的系统效能。
适合各种应用场合的数控系统。
◆操作简单，编程容易
◆循环和轮廓支援（基于ShopMill/Shop-Turn）
◆所有802D用户都可以方便地上手，并进行数据移植
◆对刀简单，工件装夹容易（如ShopMill/ShopTurn）
◆内置以太网功能
◆结构清晰的程序管理系统可以对商用CF卡进行管理
用于更高生产效率的全数字化数控系统。
◆快速、精确、可靠
◆最多可以控制4个进给轴、1个主轴和1个PLC轴
◆可应用于车、铣、钻、冲、磨等多种加工领域，并适合小批量生产
◆完整的系统集成于一个紧凑型的操作面板中
◆通过网络或CF卡执行大型零件程序
◆没有电池和风扇一免维护
◆适合远程诊断
1.3课题总体方案图介绍
图1-2系统各部件的连接总图
在这个课题中，需要完成XH400数控铣床电气原理图设计,电气接线任务,I/O地址表编排,PLC程序编制与调试。
1.4课题设计思路
1）参考所有与西门子公司产品相关数据，逐渐熟悉自己所要做的内容。
2）安装并运用AUTOCAD软件画出铣床电气原理图。
3）熟练使用SINUMERIK802Dsl系统。
4）安装并熟练使用SINUMERIK802Dsl系统编程软件。
5）熟练使用SINAMICSS120驱动软件。
6）完成I/O接口地址编排，电气原理图设计及优化。
7）完成其控制程序编制与调试。
1.5课题设计结构
本文以基于SINUMERIK802Dsl系统的项目作为应用背景，对XH400数控铣床电气设计进行了研究。
全文共分为六章，各章的主要内容如下：
第一章扼要地介绍了SINUMERIK802Dsl系统的概念、特点与相关研究背景；
第二章研究了本项目所需的硬件和软件，同时对各部件的连接做出了规划；
第三章对V3.1ProgrammingToolPLC802软件进行了研究，给出了软件的安装及应用的方案，并讨论了PC机与铣床之间的通信；
第四章对SINUMERIK802Dsl系统功能作出说明及相关参数简介；
第五章对铣床电气控制系统的调试作简要介绍；
第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。
第二章系统各部件的连接
2.1系统各部件介绍
2.1.1硬件介绍
（1）数控系统
数控系统由：
HMI人机界面；
NCK数控核心部分及PLC三部分组成。
PCU板是整个系统的核心，它包括了PLC、CNC的控制、处理线路。
SINUMERIK802Dsl数控系统能控制交流伺服电机和数字轴。
图2-1SINUMERIK802Dsl数控系统
①具有如下优点：
使用DIN标准编程和ISO代码，易于操作
高可靠性
控制系统布线简单且不易受到干扰，结构紧凑
可根据独立需求提供选件
丰富的编程辅助工具，包括循环和轮廓定义
通过DRIVE-CliQ连接的数字式驱动技术
免维修：
无电池和风扇运行
通过RCS802（选件）远程诊断
可使用CF卡进行机床调试和程序存储
②功能：
PlusS2和ProS3型：
5轴数字驱动，另带PlusS2和ProS3型的一个PLC轴
可任意选择车削、铣削、冲压加工或磨削
可使用一个双极或单极模拟主轴
RS232C接口
集成以太网（ProS3版）
预置机床数据
供货范围中包含PLC实例和子程序库
极其简便的PLC（SIMATICS7-200）“梯形图”编程
216个数字输入和144个数字输出（0.25A）
支持T/M和外圆磨削的用户界面
③下列部件可以集成连接在SINUMERIK802Dsl上：
全数控键盘（垂直型或水平型）
最多两个电子手轮
一台小型手持单元（包含一个手轮）
最多3个PP72/48I/O模块
MCPA模块，用于通过±
10V接口连接模拟主轴
一个通过I/O模块PP72/48连接的机床控制面板MCP，或者一个通过MCPA模块连接的机床控制面板MCP802Dsl
通过DRIVE-CLiQ连接的驱动系统SINAMICSS120
（2）机床控制面板的认识
机床控制面板背后的两个50芯扁平电缆插座可通过扁平电缆与PP72/48模块的X111X222X333三个I/O接口插座连接。
即机床控制面板的所有按键输入信号和指示灯信号均使用PP72/48模块的输入输出点。
图2-2机床控制面板
可方便地通过扁平电缆和链路连接在MCPA模块上
尺寸适合SINUMERIK802Dsl
装备有所有必需的功能组件
可更换键帽的按键设计，更适于车床和铣床应用
用户指定键，带有LED显示
带有常闭触点和常开触点的急停按钮
两个用于进给轴和主轴驱动装置的倍率修调旋钮
③集成：
机床控制面板MCP802Dsl可用于数控系统：
SINUMERIK802Dsl。
MCP802Dsl可以安装在SINUMERIK802Dsl中PCU的右侧或左侧。
通过两根扁平电缆连接在MCPA模块上，该模块安装在SINUMERIK802Dsl的PCU的背面。
（3）个人计算机
一台个人计算机是调试SINUMERIK802Dsl必不可少的工具。
注意事项：
在调试802Dsl时，必须保证机床电气柜的保护地与计算机的保护地共地。
否则可能导致802Dsl或计算机的硬件损坏。
802Dsl的IE通讯的标准设定为TCP/IP协议。
（4）调试电缆
802D调试电缆：
用于PLC编程软件（ProgrammingToolPLC802）
驱动器调试电缆：
用于驱动器调试工具软件SimoComU的RS-232通讯电缆。
在调试802D或调试驱动器时，个人计算机是必不可少的工具。
且RS-232通讯电缆又是连接802D和PC机的唯一途径。
因此必须保证机床电气柜的保护地与计算机的保护地共地。
否则可能导致802D、或计算机的硬件损坏。
（5）输入/输出模块
在PP72/48接口模块上分别有：
X111、X222、X333三个I/O接口，提供72个数字输入和48个数字输出。
每个模块具有三个独立的50芯插槽，每个插槽中包括了24位数字量输入和16位数字量输出（输出的驱动能力为0.25安培，同时系数为1）。
802Dsl系统最多可配置3块PP模块。
图2-3I/O模块PP72/48
X1接口接DC24V电压；
X2接口接PROFIBUS总线接口；
S1为总线上的开关。
①优点
通过PROFIBUSDP进行连接
3个接口，带有24个数字量输入和16个数字量输出，24VDC，0.25A
带有装配板，便于
升级会员 