1.连接关系

①SINUMERIK 840D系统硬件组成原理如图5-4所示。

从图5-4中可以看出，NCU不仅是SINUMERIK 840D的控制中心，也是其连接中心。NCU与主要外部设备的连接关系：NCU模块通过D-BUS总线挂接主轴驱动系统、进给驱动系统。NCU模块是系统的控制中心：NCU通过MPI总线电缆、MPI协议连接着机床控制面板MCP和操作员面板OP；NCU通过MPI电缆连接着手持单元，其功能包含了各进给轴及主轴的点动功能，同时也能完成各进给轴的手摇脉冲发生器进给功能；NCU的PLC输入/输出接口通过SIMATIC S7-300 IM连接电缆连接着PLC外扩单元；NCU通过MPI-PG电缆实现了与编程器PG的连接。

图5-4 SINUMERIK 840D数控系统硬件组成原理图

MMC-CPU是系统的通信中心。和MMC-CPU连接的OP031操作面板可以完成软功能操作，数字、字符的输入；磁盘驱动器和MMC-CPU连接，可以完成文件的输入与输出；小圆头键盘口可以连接标准的PC键盘，实现数字、字符的输入；外配的串行通信口可以实现PCIN通信，PCIN是西门子公司开发的一种个人计算机和数控系统进行串行通信软件，主要完成程序和数据的传输；外配的并行口可以实现文件的打印输出；此外，还可以接入以太网，实现DNC控制。

②带驱动的SINUMERIK 840D数控系统的总连接关系。SINU-MERIK 840D系统硬件组件共有：I/R电源模块、数控单元NCU（Numerical Control Unit）、MMC100/102/103及人机操作显示面板OP（Operator Panel）、主轴驱动模块及调节卡、主轴驱动电动机、进给驱动模块及调节卡、进给驱动电动机和内置PLC及其扩展部分。其连接关系如图5-5所示。

图5-5 带驱动的SINUMERIK 840D数控系统连接图

③不带驱动的SINUMERIK 840D数控系统的总连接关系。不带驱动的SINUMERIK840D数控系统的总连接关系如图5-6所示。图中展示了各功能部件的连接关系。

图5-6 不带驱动的SINUMERIK 840D数控系统的总连接关系

2.连接要求

对于硬件的连接，应将数控与驱动单元、PCU、PLC三部分分别连接，连接时应注意：

①电源模块X161中9、112、48的连接；驱动总线和设备总线；最右边模块的终端电阻（数控与驱动单元）。

②注意PCU及MCP的+24V电源极性（PCU）。

③注意PLC模块电源线的连接；同时注意SM的连接和CCU或NCU与S7-300的IM模块连线。

④MPI和OPI总线接线一定要正确。

3.CNC单元模块接口

CNC单元模块接口如图5-7所示。其中各接口端的意义如下：

①X101。操作面板接口端，该端口通过电缆与MMC及机床操作面板连接。

②X102。RS-485通信接口端，该端口主要是满足SIEMENS通信协议的要求。

③X111。PLC S7-300 I/O接口端，该端口提供了与PLC连接的通道。

④X112。RS-232C通信接口端，实现与外部的通信，如要由数个数控机床构成DNC系统，实现系统的协调控制，则各个数控机床均要通过该端口与主控计算机通信。

⑤X121。多路I/O接口端，通过该端口数控系统可与多种外部设备连接，例如与控制进给运动的手轮、CNC I/O的连接。

⑥X122。PLC编程器PG接口端，通过该端口与SIEMENS PLC编程器PG连接，以此传输PG中的PLC程序到NC模块，或从NC模块将PLC程序复制到PG中，另外还可在线实时监测PLC程序的运行状态。

⑦X103A、X103B。电动机驱动器611D的I/O扩展端口，通过扁平电缆将驱动总线与各个驱动模块连接起来，对各个伺服电动机进行控制。

图5-7 SINUMERIK 840D CNC单元模块接口

⑧X172。数控系统数据控制总线端口，通过扁平电缆与各相关模块的系统数据控制总线连接起来。

⑨X173。数控系统控制程序存储卡插槽。

4.611系列驱动的接口

611系列的驱动分成模拟611A、数字611D和通用型611U，都是模块化结构，如图5-8所示。它主要由以下几个模块组成：

图5-8 611模块的接口说明

（1）电源模块

电源模块是提供驱动和数控系统的电源，包括维持系统正常工作的弱电和供给功率模块用的600V直流电压。根据直流电压控制方式，它又分为开环控制的U/E模块和闭环控制的I/R模块。U/E模块没有电源的回馈系统，其直流电压正常时为570V左右，而当制动能量大时，电压可高达640V；I/R模块的电压一直维持在600V左右。(www.daowen.com)

（2）伺服电动机驱动模块

伺服电动机驱动模块又包括：实现对伺服轴的速度环和电流环闭环控制的控制模块；为伺服电动机提供频率和电压可变的交流电源的功率模块；主要是对电源模块弱电供电能力进行补充的监控模块。

（3）电抗与滤波模块

对电压起到平稳作用的电抗和对电源进行滤波作用的滤波模块。电源模块接口端如图5-8所示，其中主要接口端的意义如下：

①X111。“准备好”信号，由电源模块输出至PLC的电源模块，表示电源正常。

②X121。模块的“准备好”信号和模块的“过热”信号。由PLC输出至电源模块、数控模块，表示外部电路信号正常。“准备好”信号与模块拨码开关的设置有关，当S1.2=ON，模块有故障时，“准备好”信号取消；而S1.2=OFF，模块有故障和使能（63、64）信号取消时，都会取消“准备好”信号，因此在更换该模块时，要检查模块顶部拨码开关的设置，否则模块可能会工作不正常。另外，所有的模块过载和连接的电动机过热都会触发过热报警输出。

64：控制使能输入。该信号同时对所有连接的模块有效，该信号取消时，所有轴的速度给定电压为零，轴以最大的加速度停车。延迟一定的时间后，取消脉冲使能。

63：脉冲使能输入。该信号同时对所有连接的模块有效，该信号取消后，所有轴的电源取消，轴以自由运动的形式停车。

9/19：9是24V输出电压，19是24V的参考地。

③X141。电源模块工作正常输出信号端口。可作为电压检测端子，供诊断和其他用途用。其中：

7：P24，24V 10：N24，-24V

45：P15，15V 15：M，0V

44：N15，-15V R：Reset，模块的报警复位信号

④X161。电源模块设定操作和标准操作选择端口。

112：调试或标准方式。该信号一般用在传输线的调试中，一般情况连接到系统的24V上。

48：主回路继电器。该信号断开时，主控制回路电源主继电器断开。

⑤X171。NS1/NS2：主继电器闭合使能。只有该信号为高电平时，主继电器才可能得电。该信号常用来做主继电器闭合的连锁条件（一般按出厂状态使用）。

⑥X172。AS1/AS2：主继电器状态。该信号反映主继电器的闭合状态，主继电器闭合时为高电平（一般按出厂状态使用）。

⑦X181。供外部使用的供电电源端口，包括直流电源600V（P500、M500），三相交流电源380V。

⑧X351。设备总线，为后面连接的模块供电用。

电源模块上面有六个指示灯，分别指示模块的故障和工作状态。正常情况下，绿灯亮表示使能信号丢失（63和64），黄灯亮表示模块“准备好”信号，这时600V直流电压已经达到系统正常工作的允许值。图5-9为SINUMERIK 840D电源模块接线端口。

图5-9 SINUMERIK 840D电源模块接线端口

5.伺服电动机驱动模块

单轴伺服电动机驱动模块如图5-10所示，双轴伺服电动机驱动模块如图5-11所示。其中主要接口端的意义如下：

①X411、X412。电动机编码器接口，电动机内置光电编码器反馈至该端口进行位置和速度反馈处理。输入电动机的编码器信号，及电动机的热敏电阻值，其中电动机的热敏电阻值是通过该插座的13和25脚输入。该热敏电阻在常温下为580Ω，155℃时大于1200Ω，这时控制板断开电动机电源并产生电动机过热报警。

②X421、X422。机床拖板直接位置反馈（光栅）端口，一般为正余弦电压信号。

③X431。脉冲使能端口，使能信号一般由PLC提供。该信号为低电平时，该轴的电源撤销，这个信号一般直接与24V短接。

④X432。高速I/O接口端，一般用作BERG开关信号的输入口。

⑤X341、X351。驱动、数据总线端口。

图5-10 单轴伺服电动机驱动模块

6.各模块之间的连接

各模块连接部分之间的关系和连接方法如图5-12所示。

①接地电阻。关于系统的接地电阻，按照国家标准，其阻值应不大于0.01Ω。

②电气柜地线汇总排。电气柜里强电和弱电的地线端也都要按照国家标准，用合理线径的导线将它们连接到地线汇总排上。图5-13为电源接线图。