常见数控改造与西门子数控系统性能对照

近年来，随着我国各种机床升级改造规定的扩大，机床升级改造逐渐形成了全产业链，其中大部分是 数控机床机床的升级改造非数控机床升级改造的一部分工作流程。作为一家不，我们正在使用西门子PLC系统、数控机床机床升级改造和机床厂设计服务两个方面，取得了特别大的成果，长期处于中国的*，去年，公司获得了中国机械维修协会实施的国家A级维修升级企业资质证书企业认证。

在社会实践的社会实践活动中，我们认为良好的改造方案是升级改造的首要基础，加强对这一环节的监督，确保升级改造的成功实施；这一环节看起来简单，实际上包含了非常重要的内容，对我对系统的掌握，以往的维护和更新基本上都有很高的要求。本文将阐述改造方案的选择，分析每一步的具体内容，供您参考。

一、 如今，数控机床推广产品，导致多种选择

作为西门子PLC数控机床产品的重要区域和系统系统集成商，多年来重要使用西门子产品为许多客户生产服务类型。近年来，西门子产品的更新也出现了新的风格，改变了法国过去昂贵而精致的家电企业形象，导致了与日本数控机床产品的局面。

表1 西门子PLC流行数控机床系统清单

下面逐一进行分析

1、 SINUMERIK 802S/C系统：

802S和802C系统标准配备包具有所有必不可少的控制模块： NC, PLC, 控制面板， 机床控制面板， 控制模块和系统输入/导出APP. 操作过程编程极其简单，设备维护免费，特点价格相对较高，特别是中低档CNC机床市场销售开发性价比高CNC控制系统。在中国的销售市场非常成功。

802S/C两个系统有相同的显示器，控制面板，数控机床，PLC编程方法等，不同的只是SINUMERIK 802S配备伺服电机驱动系统，控制交流伺服电机，可配备3个伺服电机驱动轴和1个伺服电机驱动轴 /- 10V伺服电机机床主轴模拟交流；SINUMERIK 802C配备交流伺服电机推动系统，它采用传统的模拟模拟交流伺服电机 /- 10V插孔三个交流伺服电机驱动轴和一个交流伺服电机机床主轴的插孔。新升级公布的802Se/Ce , 也是将CPU、I/O控制面板背后集成了点、控制插孔等所有预制构件，集成方案设计促进了设备维护的使用。新升级公布的802Se/Ce , 也是将CPU、I/O点、控制插孔等所有预制构件都集成在控制面板后面，集成方案设计促进了设备维护的使用。因此，802S和802C该系统特别适用于中低端数控机床的数控机床服务设施和升级。我们曾经使用过数控加工中心、数控机床数控镗床、数控立车、枪钻机床、包机价格等。

之中SINUMERIK 802C它在汽车/铣削制造和应用技术方面具有优势，配备了新型西门子PLCSIMODRIVE 611U，这种系统甚至可以连接三个纵轴的光栅尺，导致闭环控制控制。因此，每个人都将其应用于座椅标准铣床和座椅标准数控立式车辆，其特点是价格相对较高。

2、SINUMERIK 802D系统：

宣布802D数控机床系统。该系统属于中低档系统，具有全数据信息推广、中文系统、结构简单等特点 (依据Profibus连接系统控制控制面板， I/O控制模块和 交流伺服电机推动系统。) 调整简单 (依据PCMCIA大量调整卡)。具有免设备维修特点SINUMERIK 802D 控制控制面板控制模块的核心部件（PCU）具有CNC、PLC、工业控制触摸屏和通信功能，集成PC系统配置使客户很容易在机床上安装控制系统。

SINUMERIK 802D刀轴和机床主轴可控制4个数据信息。机床主轴完全依据PCU不仅有数据信息插孔，还有模拟插孔控制。运用Profibus系统总线可以非常简单地交流伺服电机和I/O控制模块等系统的预制构件立即连接。模块化推动机械设备模块化SIMODRIVE 611 UE可根据数控加工中心或数控机床配置各种推动和电机，强大Windows通用工具可以很容易地设置促进基本参数，可以用电机端交流伺服电机，也可以选择光栅尺，SINUMERIK 802D有很强的作用PLC-SIMATIC S7-200，其编程工具可以在一切中运行PC在机器上，其诊断效果也非常完善。梯形图程序编程和经典PLC操作程序列表可以简单地应用于机床控制。

SINUMERIK 802D虽然该系统属于中低端系统，但绝大多数已经是标准的数控机床系统，较适合数控加工中心、铣床、数控车辆和数控加工中心的服务设施和升级。

3、SINUMERIK 840D/810D/840Di系统：

840D/810D它几乎同时公布，具有很高的系统一致性， 表示/控制面板，机床控制面板 STEP7-300PLC 输入/输入输出模块，PLC编程语言表达能力 数控机床系统操作过程、商品产品工件编程、关键基本参数、诊断等 许多预制构件由交流伺服电机驱动

由于上述特点，该产品广泛应用于汽车、、工业设备等行业。采用810D/840D系统，S7300，Profibus，HMI在产品等方面，消费者的利益得到了很好的设备维护：操作过程、程序编程、备件、培训学习、维护方便快捷等的一致性，可以表明中文。

A、 SINUMERIK 840D，根据系统设置，适用于各种控制专业性的复杂系统综合服务平台。D与SINUMERIK 611D促进系统和数据信息SIMATIC S7可编程控制器构成全数据信息控制系统。

适用于各种复杂生产制造日常任务的控制，比其他系统具有更好的动态质量和控制精度。标准控制系统的本质特点是具有切削、铣削、钻削、切削、不同控制等多种控制功能，在使用中不易相互伤害。

由于结构的扩大，这个详细的系统也适用于其他专业，如截剪、冲压件加工和激光切割加工。

SINUMERIK 840D显示来自于其不断扩展的特点。其自我培训、学习和自我完善的系统大大降低了系统的调整时间。精细调整也可以根据机床客户的要求进行。远程诊断使其问题的分析和解决更节省成本。

SINUMERIK 840D较大限度地整合在和SIMODRIVE 611控制控制模块相同的50mm宽框中，将SINUMERIK 840D，SIMODRIVE 611D，再加上优秀SIMATIC S7系统，机床的自动控制提供了全方位的解决方案：全智能系统系统、自主创新系统结构、更高的控制质量、更高的系统分辨率和更短的抽样时间，以确保一流商品产品工件的质量。

840D采用目前较智能的控制定义、可用切削、钻削、切削和钻削机床制造控制。例如，它有数控机床系统和SIMODRIVE间数据通信加工中心能保证数控立车的加工精度。SINUMERIK 840D许多独特的特独特的事情NC在类似的系统中很难看到功能。

B、 SINUMERIK 810D是840D的CNC促进集成控制，NC CPU并在一块木工板上推动整合，部分推动功率可供应三个坐标和两个座标。简单来说，就是SINUMERIK 810D系统不推插孔，SINUMERIK 810D NCAPP大多数选择包括840D例如：

1） 循环系统系统由钻、铣、车等制造； 2） 作用，可快速控制一体化控制系统； 3） 旋转变换； 4） 停止支点可用于卡紧商品工件或定义简单选择点； 5） PLC导出控制差分信号； 6） 数控刀具管理方案也是另一种强大的管理方法APP选件； 7） 样条刀具半径补偿(A，B，C样条)用于导致光洁对接； 8） 变小的效果变小NC记录； 9） 代数刀具的半径补偿可以提高SINUMERIK 810D/810DE运行速度； 10） 温度补偿保证您的数控机床系统在这种高科技、高速运行条件下保持正常温度；

可以看出SINUMERIK 810D基本功能和选择非常强大，不少于840D，但其应用场地有其独特性，合理应用其集成推广系统，可以降低成本，获得非凡的特点。因此，它不仅限于数控机床服务设施，而且在木材制造、砂石处理或包装机械设备等行业也有广阔的应用前景。

在我们的社会升级改造实践活动中，近两年来，我们更多地使用它SINUMERIK 840D/810D，尤其是810D应用超强数控立车、外圆磨床、瓦楞纸板辊数控立车等型号规格，颇有经验。

较近随着采用PROFIBUS-DP西门子现场系统总线PLC840Di系统公布，大伙儿又有了一个颇具市场竞争力的选择：

1） 全PC一体化的SINUMERIK 840Di数控机床系统为您提供了基础PC控制定义时尚潮流。得益于这个定义的重要用途，这种用途以一种方式运用PC或使用分布式系统推动和I/O自动化技术控制方案。适用范围包括木制家具、夹丝玻璃、陶瓷、包装、smt贴片机、冲压机床、钢筋弯箍机、各种机床及类似机床的工业设备。除了绝对高度的软，系统配置是开放的，SINUMERIK 840Di其鲜明特点是，CNC控制控制功能及HMI所有的功能都在一起PCCPU上运行。也就是说，它可以节省传统控制系统中常见的需求NC控制构件。这种控制系统包含许多标准化的预制构件：带接口卡的工业生产PC机，PROFIBUS-DP，Windows NT操作过程系统，OPC(用于整个过程控制OLE）用插孔和NC控制APP。

2） SINUMERIK 840Di还有很多东西可以给你。特别是在有利的地方SINUMERIK家庭知名度。例如，SINUMERIK 840D与SINUMERIK ８４０Di的NC和PLC工作人员的作用与机床数据信息兼容。相对性应的NC操作程序和PLC程序流程可以在这里的两个系统上运行。而且由于系统绝对高度开放，系统软件也可以使用两个系统。SINUMERIK 840Di是SIMATIC和SIMODRIVE地理环境的一部分自动控制。

3） 应用PROFIBUS-DP配置分布式系统。目前，系统向分布式系统方向发展的趋势非常明显。SINUMERIK 840Di另一个关键特征是位置控制PROFIBUS-DP。这是一种促进和促进I/O统一的计算机接口。它允许多个系统配置分布式系统。

4） SIMATIC ProTool/Pro配备常用工具和附属工具SINUMERIK ProTool/Pro选择给你不一样的方便快捷。也就是说，客户可以用它来转换自己的特殊操作面板，而不需要掌握额外的操作面板APP专业能力。

5） 所有功能都集成在同一控制模块中，较好是通信。MCI板是一块PCI电源插座。插座包含集成SIMATIC S7 315-2 DP PLC-CPU及用于MPI(多插孔)和PROFIBUS DP插口接和I/O。可连接SIMODRIVE机械设备的实用性推广。SIMATIC DP ET200控制模块I/O。

4、SINUMERIK 840C系统：

SINUMERIK 840C该系统一直是世界上数控机床系统水平的第一个，具有很强的内部功能PLC 135WB2，可以控制SIMODRIVE 611A/D数字模拟或数字显式有效的通信推广系统适用于多元化的数控机床。虽然已经公布多年，但它仍然具有高质量的性能，深受客户的欢迎。

大伙儿应用的关键在于数控镗床、数控加工中心、龙门加工中心、五面体数控加工中心、高档数控立车。

表明

显示屏显示 文字显示操作状态 机床控制控制面板和皮带LED客户功能按钮 图形编程(固定循环系统基本参数编程) 多通道表明 显示器暗置 双滑板表示钻削操作程序模拟 操作过程

分为五个操作过程范围(地域) 14个APP功能按键应用的APP工具栏操作过程 控制控制面板禁止 控制控制面板转换 机床控制控制面板的钥匙电源总开关 不用控制控制面板和NC全键盘操作过程内装文本编辑,可有利于地进行公众号编辑

运行方式

自动式 终断或中断后再度自动运行方式 在自动式或调整方式下存进S.T.M.H基本参数 在自动运行方式下,下列操作过程实际操作的伤害 JOG方式(调整) 示数 MDA(手拉式输入) 预置,设定新的坐标选择点运作方法可根据机床功能填补

机床机床主轴配比

机床主轴功能程序包机床主轴转换

安全通道和运作方法组的机床配备

一个CNC安全通道 一个运作方法组 安全通道构造:和NC轴或刀具半径补偿运动轨迹与此同时多线程运作 把刀具半径补偿安全通道分为运作方法组热启动

融入于健身运动全过程的机床配备

直线与圆弧刀具半径补偿 3D刀具半径补偿,涡状线刀具半径补偿 和单独的走刀轴与此同时精准定位权重计算因素　 机床走刀轴配备

车、铣生产加工 键入系统:公英制或螺纹公称直径；机床:公英制或螺纹公称直径 公英制或螺纹公称直径变换 键入企业可选 精确测量系统精密度可由兼容因素和部位控制精密度相一致 部位控制精密度和键入企业不相干并可挑选 程序流程范畴为 /-8十位数在于键入企业和部位控制精密度, 部位控制导出：较大 /-10v/2mA 走刀和快放：较少切削速度mm/分$10X键入企业 5个精确测量控制回路功能用以伺服电机轴和机床主轴 15个精确测量控制回路功能用以伺服电机轴和机床主轴(较大6个机床主轴) 轴的详细地址可由机床数据位挑选 轴独特的取样時间 轴的独特精密度 依据程序流程锁匙对轴随意编址 轴的追随运作 程序流程试运转,不运行机床或仅带一个轴运作程序流程 拓展详细地址,比如用Q1$, Q2$, Q3$标识协助轴 无限制旋转的转动轴 双溜板或双机床主轴构造 高精密的转动轴轴转换

校正和补偿

进给修调0%-120%(0%-130%内部) 快进修调0%-100% 主轴速度修调50%-120%(0%-150%内部) 每轴可存4个零点偏置 每轴可存4个附加零点偏置每轴有2个可编程零点偏置 外部附加的零点偏置 刀具补偿包括819个刀补段,包括刀具号,刀具类型,几何长度,磨损情况, 基本尺寸 5轴刀具长度补偿(和5轴线性插补相关) 切削半径/铣削半径轨迹补偿 每个轴的间隙补偿补偿

CNC编程

在加工过程中同时编程 在加工过程中可同时进行程序和PLC报警文本 ,删除和编辑 在程序中加注释 主程序号4位+进制数 每个程序段,3个M功能 子程序技术 子程序号4位+进制数 扩展地址方式 程序跳转GOTO, CASE, IF THEN ELSE, WHILE 图形支持的轮廓编程 图形支持的车削和铣削标准循环 圆弧半径直接编程 灵活的平面选择 绝对地址与相对地址编程 极坐标编程 参数技术坐标变换 TRAN IT用于车床上的车/铣方式变换 PLC编程

STEP 5编程语言,具有丰富的指令库 编程方式可用AWL,KOP,FUP和GRAPH 5 在CNC和PLC之间宽接口用于数据快速交换 所有线性轴路径镜象 1024个输入点 1024个输出点 128个计时器,时间范围0.01秒-9990秒 128个计数器,计数范围0-999 1024个标志 程序结构 通过PLC给出CNC轴路径 通过PLC进行换刀和刀库控制 备用刀具 功能块调用PLC中256个定时器256个计数器

存储器结构

在硬盘中可存32000个程序(取决于存储器结构) CNC-用户存储器中1MbyteRAM为加工子程序使用 硬盘上5Mbyte*用户存储器 PLC用户程序存储器32Kbyte(RAM)PLC-用户数据存储器8Kbyte(RAM) 数据交换

通用串行接口RS232C(V-24)TTY(20mA),参数可设置9600波特 在加工时可同时读入和输出程序及PLC报警信息 功能全面的文件管理方式 根据工件的数据处理用一条指令存入/取出一个工件的所有数据和程序

5、与数控系统相配套地西门子先进的交流驱动系统

SIMODRIVE交流驱动系统采用了统一的伺服控制技术，进给伺服电机扭矩从0.33Nm至185Nm,交流主轴电机从3.7KW-100KW。适应不同的驱动系统解决方案。

SIMODRIVE611A:模拟式伺服，配合1FT5系列进给驱动电机(600V)和1PH7主轴电机, 可控制主轴，进给轴，及普通异步电机。

SIMODRIVE 611D:数字式伺服，配合1FT6/1FK6系列进给驱动电机和1PH7主轴电机，可控制主轴，进给轴等。只能配合810D、840D、840C数控系统。

SIMODRIVE 611U:可接收模拟信号或数字信号(Profibus),可以进行位置控制，速度控制及转矩控制。配合1FT6，1FK6和1PH7电机。是理想的驱动系统解决方案之一。

二、改造对象的全面调查：

1、 机床的来源及改造需求

1） 进口数控机床：80年代以来我国政府为满足**生产需要，进口了大量的数控机床，尤其在航空、兵器等行业，这些机床基本都是精密高档设备，绝大部分是当时的所谓部管设备。这些机床已经到了电气升级换代的时候，前几年由于机械行业的不景气，改造工作欠债很多，大部分此类机床面临电气备件的匮乏，甚至已经处于停机状态，不改造是没有出路的。

2） 进口二手数控机床：近年来，这类机床由于多为企业考虑生产实际需要，自筹资金进口，相对采购成本较低，进口量比较大，其中有些机床进口时就考虑了改造的要求，有些则是进口后，运行了一段时间候就面临着改造的需求。

3） 国产数控机床：我国自90年以后生产的数控机床，大多为中低档数控机床，也同样面临电气系统老化，需要改造，

4） 普通机床：我国大量的普通机床应用于生产第一线，这几年，国家加大了对这类机床的改造力度，国防科工委更是推行了万台机床数控化计划，车床、铣床的数控化改造需求量很大。另外则是有些特殊类型或者大型普通机床，由于本身特点以及良好的机械基础，具有生机改造的价值。

上述4大类中，1、2类的改造需求大多是中高档系统，3、4类则是中低档数控系统比较理想的改造对象。

2、 改造对象的现状调查

对于数控机床的改造，我们将从以下几个方面加以详细调查，以制定相应的改造方案：

1） 数控系统的分析：

数控机床改造，首当其冲的是系统的改造，根据我们的调查，老系统有： 西门子：SINUMERIK 7，3，8，850/880，810（早期型号） 发那科：FANUC 7，6，3

这两大品牌的系统占有了目前我国目前老数控机床的绝大多数，目前多数系统的电气备件已经停止供货，改造时候基本上不考虑保留老系统，我们采取的方案是根据机床的现有控制等级、产品生产要求、企业资金状况，选择相应的低、中、高档系统。

这些系统大部分带有老型号的PLC逻辑控制系统，在改造方案的制定中，要考虑新老系统替换时候的差别，对PLC部分输入输点的数量和性质作出比较精确的估算。

2） 老主轴伺服系统的价值分析和改造方案

改造对象的主轴系统有两大类：直流伺服主轴和交流伺服主轴

改造方案如下：

保留驱动装置和电机：老的主轴伺服采用的基本都是+/-10V的模拟信号接口，对于状态良好、价值很高的主轴可以采用保留的方案，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。

只保留直流主轴电机：有些大型机床主轴电机功率相当大，价格比较贵、安装比较麻烦，同时电机状况良好，这个时候可以采用保留电机，改造驱动系统，采用西门子新的直流伺服控制装置6RA70替代劳驱动装置，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。

不保留驱动装置和电机：采用西门子新型1PH系列主轴电机和相应的驱动装置替代老电机和驱动装置。

3） 老进给伺服系统的价值分析和改造方案：

保留驱动装置和电机：同样，老的进给伺服采用的基本都是+/-10V的模拟信号接口，对于状态良好、价值很高的进给装置和电机可以采用保留的方案，适用的系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。

不保留驱动装置和电机：采用西门子新型1FK6/7 1FT6 1FE1系列进给轴电机和相应的驱动装置替代老电机和驱动装置。

4） 测量系统系统的价值分析和改造方案：

旋转变压器：基本不能保留，可以采用新型旋转编码器替代

感应同步器/尺：感应同步器/尺的情况略为复杂一些，我们采取的对策是能够改掉尽量改掉，用新型海德汉光栅尺和圆光栅加以替代。但是在某些场合，如精密转台，会面临新的圆光栅安装不能实施的难题。西门子为此提供了感应同步器/尺信号到新系统的转换装置，但是这个装置的价格比较昂贵，非到万不得已不选用。

光栅尺：我们接触的进口机床大部分采用海德汉光栅尺，对于这些老尺子，其中方波信号可适用的新系统有：SINUMERK 802C、840C、电压信号适用的新系统有：SINUMERK 802C、802D、810D、840D、840Di，840C。但是大量的老尺子的信号是电流信号：西门子和海德汉分别提供了电流信号到电压信号的转换装置，而且价格不太贵。

5） 其他电气相关部件

电气柜、操作站：很多情况下，用户会提出电柜改造的问题，对此我们和用户会做充分的交流，按照电气控制柜以及柜内元器件的状态作出合理的选择。一般来讲，进口数控机床电气柜以及柜内的元器件即便使用了相当年限，也要比国产的甚至是合资的元器件状态好，所以在改造高档进口数控机床一般电气柜不作大拆大改。

一些二手机床的电气柜状态比较差，或者用户认为电气柜元器件故障率太高都可以采取更换的方式，采用RITTAL或者相当的国际名牌还是国产合资品牌，取决于用户的投入。

数控操作站可以是改造给人的第一印象，所以在用户资金许可的前提下，尽量选用西门子配套的国际名牌，如MECANO等品牌，质量和外观都能与进口机床匹敌。

电缆：在方案*初期就按照电气相应方案测定需要的电缆长度，在我们的改造项目中，凡是与数控驱动测量系统直接相关的电缆，我们只选择原装电缆，但是大型主轴电机的电力电缆由于价格过于高昂，而不考虑原装电缆。

外围元器件：除了老化和损坏的外围元器件，一般我们不建议用户更换外围元器件。有个情况除外，少部分机床采用了交流110V电气元件，而新系统又无法与之匹配。

6） 原始资料：

机床的原始资料是我们了解机床出厂状况的较基本资料，其中电气原理图、电气维修手册、控制程序，都是我们需要仔细研究的。特别需要注意的是原始资料提供的信息不完全是正确的。国外机床厂有的提供的是系列型号的通用图纸，有的时候机床出厂前的电气硬件改动没有在电气资料上体现，这就要求我们一定要对照机床实物，把关键环节的每个细节一一落实，避免犯错误。

7） 控制要求和特殊选件

对于一台要改造的机床，控制要求、主轴数、坐标轴数、测量元件、机床现状几大要素基本可以确定改造可以选择的系统和相应的驱动和测量系统方案。但是这并不是绝对的，有些特殊类型机床或者用户需要的一个特殊功能往往就决定了系统的选择。比如：

（1） 图形显示和图形模拟；（2） 双/多通道功能，用于双车、车削中心和其他具有两个加工单元的机床（3） 龙门轴功能：龙门式镗铣床、加工中心，要求两个龙门轴能够完全实现同步，只有这个功能才能做到实时监控两个坐标的跟随误差，实现同步。（4） 配对轴功能：两个坐标可以实现要求不是很高的同步；（5） 激光加工的距离控制；（6） 同步主轴功能：用于车削中心两个主轴之间的工件交接；（7） 砂轮恒线速控制；（8） 砂轮的在线修整和补偿；（9） 斜轴磨床；（10） DNC功能；（11） 前馈控制；（12） 进给轴齿轮插补：用于齿轮加工机床；（13） 凸轮插补；（14） 镗床镗杆低头补偿；（15） 网络和远程诊断功能；

用户提出的特殊功能，系统厂家一般都有相应的选件满足需要，从而也就决定了用户需要的相应档次的数控系统及选件，然而一般令用户比较难受的问题主要是这些选件往往价格很高，同时有的时候由于某个选件只有在高一个档次的系统上才提供，也使用户必须选购高一挡的系统，而付出相应的代价。

这个时候，我们作为熟练应用系，站在用户立场上，我们一般都会采取这样的立场：系统选用尽量以够用为限，能用低档不用中档，能用中档不用高档，能够自己开发的特殊功能尽量自主开发，一切为用户考虑。

近几年来，我们在数控瓦楞辊磨床的双辊特殊加工、数控强力磨床的修整补偿和恒线速度控制、龙门式大型加工中心改造等项目上，投入开发力量，取得了很好的效果，赢得了用户的认可。

三、 正确的方案是改造成功的一半

在每一个改造课题被提出来之后，我们的工程人员会对改造的对象进行充分深入的调查研究，为此我们一方面采用标准的机床状况调查表来做机床的信息的收集，充分利用用户对机床熟悉的实际情况；另一方面我们挑选较有经验的人员做好这第一个环节的工作，保证方案的合理和准确。