西门子840dsl和plc通讯西门子840Dsl系统

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1.840D sl系统连接概览

西门子840D sl系统主要包括系统网络、驱动系统网络、PLC IO网络，并通过NCU和NX模块进行系统连接。

840D sl系统连接图

系统网络：以太网连接，包括PCU、MCP、OP、HT2、handwheel等部件；

驱动系统网络：DRIVE-CLIK网络连接，包括SINAMICS S120驱动系统部件；

PLC IO网络：分为PROFIBUS网络和PROFINET网络；

2.SINUMERIK 840D sl NCU 和NX 模块

2.1 NCU模块简介

2.2 NCU模块接口图

NCU接口

其中包括：

X100-X105 DRIVE-CLiQ 接口

X122/X132/X142 输入/输出I/O接口

X124 24V电源输入

X150，P1，P2 Profinet I/O接口

X120 P1 以太网（系统网络）

X126 Profibus-DP1

X136 Profibus-DP2/MPI

X125/X135 USB接口

X127 以太网（服务接口）

X109 CF 卡插槽

X130 以太网（工厂网络）

X190 双风扇/电池模块

X141 T0，T1，T2，M测量端子

2.3 NX模块简介

NCU内置的驱动控制器最大控制6个轴，当系统控制的轴数超过6个轴时，通过连接NX模块扩展驱动的控制轴数量，目前有NX10.3(最多控制3个轴)和NX15.3(最多控制6个轴)2种驱动控制器模块，NX1x.3的NX模块可用于NCU7x0.3；NX模块含有4个DRIVE-CLiQ接口X100-X103，模块上的X122数字输入/输出接口以及X124电源接口，其端子定义与NCU同名端子一样；所有NX模块上的DRIVE-CLiQ接口X100必须直接连接到NCU上。

2.4 NCU720.3与NX15.3拓扑连接示意图

拓扑示例图

2.5 NCU附件

3.PLC输入/输出接口模块

840D sl包含2个Profinet网络接口X150 P1、P2，支持Profinet接口的远程IO模块。

840D sl内含2个PROFIBUS接口X126和X136。支持S7-300的所有PROFIBUS I/O接口模块，PP72/48、ET200M、ET200S、ET200Pro等接口模块。

X126：Profibus接口

X136：DP/MPI接口（默认为DP接口。PLC硬件配置中可设成MPI，连接MPI设备，如：B-MPI带显示屏的手持单元）

注意：不能连接IM-300接口模块，如IM361等。

4. 机床操作部件

机床的操作部件包含MCP、PCU、TCU、OP、HT2、Mini 手轮......……

以太网接口部件连接到NCU的X120接口。

Porfibus接口部件连接到NCU的X126或X136接口。

4.1 机床控制面板MCP

控制面板MCP

4.2 OP操作面板，以OP 015A为例

OP 015A

4.3 SINUMERIK 840D sl 可以选择PCU50.3，PCU50.5或者TCU，TCU不带硬盘，显示使用NC内部的HMI软件

（1）PCU

PCU

（2）TCU

4.4 手轮

4.5 机床操作部件连接图

三种典型配置操作网络接线图：

（1）NCU MCP TCU OP

（2）NCU MCP PCU OP

（3）NCU MCP PCU TCU OP

5.驱动系统和伺服电机

SINAMICS S120 是西门子公司新的一代驱动系统。S120驱动系统采用了最先进的硬件技术、软件技术以及通讯技术，采用高速DRIVE-CLiQ驱动接口，驱动系统各部件具有电子铭牌，系统可以自动识别所配置的驱动系统，具有更高的控制精度和动态控制特性、更高的可靠性。

840D sl配套使用的SINAMICS S120 产品包括：装机装柜型、书本型驱动器和用于单轴的AC/AC 模块式驱动器。

（1）装机装柜型驱动用于输出功率大于120kW的场合，电源模块与电机模块分开；

（2）SINAMICS S120 Combi驱动器集成一个非调节型电源模块（Smart Line Module缩写为SLM）和3个轴或4个轴的驱动；

（3）SINAMICS S120书本型驱动器由独立的电源模块和电机模块共同组成，电源模块全部采用馈能制动方式，其配置分为调节型电源模块（Active Line Module缩写为ALM） 和非调节型电源模块（SmartLine Module缩写为SLM），ALM需要配置电源接口模块（Active Interface Module缩写为AIM），电机模块（Motor Module缩写为MM）控制电机旋转；

（4）单轴AC/AC模块式驱动器，其结构形式为电源模块和电机模块集成在一起

5.1 书本型AC/DC供电模块和DC/AC电机模块

（1）调节型电源模块ALM，电机模块MM上指示灯的含义：

（2）非调节型电源模块SLM上指示灯的含义：

5.2 Sinamic S120书本型驱动器的连接

书本型驱动器由进线电源模块和电机模块组成。进线电源模块的作用是将380V三相交流电源变为直流电源，为电机模块供电，进线电源模块分为调节型和非调节型两种，调节型的母线电压为直流600V，书本型非调节型电源模块的母线电压是进线电压的1.35倍，不论是调节型的进线电源模块，还是非调节型的进线电源模块均采用馈电制动方式–制动的能量馈回电网。

（1）调节型进线电源模块（Active Line Module 缩写为ALM）

ALM 具有DRIVE-CLiQ接口，由840D sl X100接口引出的驱动控制电缆DRIVE-CLiQ连接到ALM的X200接口。

注意：功率大的电机模块应与电源模块相邻放置。

（2）非调节型进线电源模块（Smart Line Module 缩写为SLM）

只有5、10kw的SLM 没有DRIVE-CLiQ接口，含DRIVE-CLiQ接口的SLM，连接方法同ALM，由840D slX100接口引出的驱动控制电缆DRIVE-CLIQ直接连接到第一个电机模块的X200接口，由电机模块的X201连接到下一个相邻的电机模块的X200，按此规律连接所有电机模块。

注意：功率大的电机模块应与电源模块相邻放置。

5.3 供电模块和电机模块排列方式

（1）集中式和分布式排列

（2）供电模块允许母线双侧供电

（3）电机模块的排列顺序

右侧排列：功率从大到小按从左往右依次排列；

左右两侧排列：右侧，功率从大到小按从左往右依次排列；左侧，功率从大到小按从右往左依次排列。

5.4 编码器接口模块

编码器接口模块用于将常规的信号转换成DRIVE-CLiQ接口信号，如电机的1Vpp信号、EnDat信号......

（1）简介

（2）编码器接口模块接收频率与旋转编码器转速的计算

以海德汉RON 786C（36000线）为例。

RON786C为1Vpp增量型编码器，使用SMC20编码器接口模块。因SMC20最大接收频率为500 kHz，所以编码器最大允许转速计算如下。若转速高于计算值，编码器出现硬件报警。

V=500000/36000*60=833.33rpm

（3）外观

注：SMC30不支持系统安全集成功能。SMC40无温度测量接口。

5.5 S120系统辅助模块

驱动系统扩展功能模块，扩展S120驱动系统接口

（1）简介

（2）外观

5.6 驱动系统和伺服电机24V功耗

SINAMICS S120 书本型驱动器的电源模块、电机模块均需要外部24V直流供电。

24V直流供电部件的功耗及电流列表如下：

控制部件功耗

驱动不见功耗

5.7 S120 DRIVE-CLiQ连接规则

（1）1个CU只能控制1个ALM，当系统含有多个ALM时，需增加NX板；

（2）NCU内置的驱动控制器CU最多控制6个驱动；

（3）NX10.3最大控制3个轴，NX15.3最大控制6个轴；

（4）驱动的第二编码器（全闭环）只能连接到控制该驱动的CU控制器的驱动网络上；

（5）每个驱动控制器最大控制12个编码器（包含电机编码器）；

5.8 连接示例

配置：NCU720.3 NX15.3 1*供电模块ALM 6*驱动模块MM 7直接编码器 1*DMC20 4*SMC20 2*SME120

6.电气设计的重要事项

6.1 供电

(1) 24VDC电源的容量确定

840D sl的NCU、PCU50.5、TCU和输入输出模块，以及各驱动部件均需要24V直流供电；

PP72/48和SM321的输出信号也需要24VDC供电，所需的电流要根据输出点的个数以及输出信号的同时系数来确定：输出信号所需的电流 = 输出点数 * 单个输出最大电流 * 同时系数（A）；

在确定系统的配置，以及输入输出的负载情况后，确定24V直流电源的输出能力；

为提高系统的可靠性，可使用两个独立的24V直流电源，一个用于840D sl的PCU50.3、TCU、NCU以及PLC和输入信号的公共端，而另一电源为驱动部件和PLC的输出信号供电，两个24VDC电源的“0”V应连通。

(2) 驱动器供电

三相交流电源通过主电源开关、滤波器（选件）、AIM（包含电抗器和滤波器）连接到进线电源模块上，AIM为必配部件。

6.2 电气柜设计的基本要求

电气柜应具有IP54防护等级；

各部件应安装在没有涂漆的镀锌板上；

为保证良好的散热，系统及驱动部件上下两端应留有至少80mm的空间；

驱动器，变频器和其他强电电气应尽可能与弱电部件（如NCU、PP72/48）等分开安装，在安装位置上应保证大于200mm的间距；

电源电缆（主电源和主电源到驱动器或变频器的电缆）、电机电缆，特别是变频器到主轴电机的电缆应与信号电缆分开走线，且在电气柜中的长度尽可能短；变频器到主轴电机的电缆最好采用屏蔽电缆，且需两端接地；

共地可以保证系统稳定可靠运行，但前提条件是具有良好的“地”。

6.3 接地

中性线不能作为保护地使用；

PE接地只能集中在一点接地，接地线截面积必须≥10mm²，接地线严格禁止出现环绕。

MB---------带参考地的屏蔽信号电缆；

M-----------电机；

G------------编码器；

PA-----------等电位连接导体；

SL------------保护导体；

系统不能采用浮地连接，必须采用共地连接，共地连接可以保证系统稳定可靠运行。接地必须符合相应国标要求。

7.系统通电前检查

7.1 常规检查

（1） 确保所使用的电缆符合西门子提供的接线图中的要求；

（2） 确保信号电缆屏蔽两端都与机架或机壳连通；

对于外部设备（如打印机，程编器等），标准的单端屏蔽的电缆也可以用。但一旦控制系统进行正常运行，则应不接这些外部设备为宜；如一定要接入，则连接电缆应两端屏蔽；

（3） 信号线与动力线尽可能分开远一些；

（4） 从NC或PLC 出发的或到NC或PLC的线缆应使用SIEMENS提供的电缆；

（5） 信号线不要太靠近外部强的电磁场（如电机和变压器）；

（6） HC/HV脉冲回路电缆必须完全与其它所有电缆分开敷设；

（7） 如果信号线无法与其它电缆分开，则应走屏蔽穿线管（金属）；

（8） 下列距离应尽可能小，电缆线过长易受干扰；

（9） 处理带静电模块时，应保证其正常接地；

（10） 如避免不了接触电子模块，则请不要触摸模块上组件的针脚或其它导电部位；

（11） 触摸组件必须保证人体通过防静电装置（腕带或胶鞋）与大地连接；

（12） 模块应被放置在导电表面上（防静电包装材料如导电橡胶等）；

（13） 模块不应靠近VDU，监视器或电视机（离屏幕勿近于10cm）；

（14） 模块不要与可充电的电绝缘材料接触（如塑料与纤维织物）；

（15） 测量的前提条件：测量仪器接地，绝缘仪器上的测量头预先放过电；

7.2 具体检查

（1） 检查24VDC回路有无短路；

（2） 如果使用多个24VDC电源，检查多个电源的“0”V是否连通；

（3） 检查驱动器进线电源模块和电机模块的24V直流电源跨接桥是否可靠连接；

（4） 检查驱动器进线电源模块和电机模块的直流母线是否可靠连接（直流母线上的所有螺钉必须牢固旋紧）；

（5） 检查DRIVE-CLiQ电缆是否正确连接；

（6） 检查PROFIBUS电缆是否正确连接，终端电阻的设定是否正确。