Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ １，２０１０ 西门子系统组态与诊断实例 迟海’，张凤姣 （１．中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳１１００４４； ２．沈阳三洋球罐有限公司，辽宁沈阳１ １００４４） 摘要：主要围绕ＳＴＥＰ７软件进行对西门子８４０Ｄ系统ＰＬＣ诊断排故。从中详细讲解了西门子ｓ７—３００ＰＬＣ的软件组态及硬件连接。 不但对编程器的概念及与数控机床的连接方式作了概括性表述，而且还针对实际中数控杌床发生的问题进行系统的分析和解决。并 且提出了预防维护的一些建议。最后对于数控系统（西门子系统）不能单纯的依靠仪器、软件等诊断工具，更重要的是维修工程师不断 增长自己的业务水平。只有这样才能与时俱进，不会落在历史的后面。 关键词：８４０１）数控系统。￥７－３００模块的纽态与连接．故障点分析 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ６７２—５４５Ｘ（２０１ ０）１ １－－００５６－０２ 近年来，随着计算机技术、自动控制技术及现代制造技术 动（Ｓｔａｒ卜一Ｕｐ）等几大软件功能。 的迅速发展，数控系统已由继电器、接触器硬接线的常规控 （６）具有远程诊断功能。如现场用ＰＣ适配器、ＭＯＤＥＭ 制，转向以计算机为核心的软件控制，ＰＩＥ和ＣＮＣ系统，是典 卡、通过电话线实现ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ与异域ＰＣ机通信，完 型的现代电气控制装置。ＰＬＣ的机型很多，但其基本结构、原 成修改ＰＩＥ程序和监控机床状态等远程诊断功能。 理相同，基本功能、指令系统及编程方法类似。因此，从实际应 （７）模块化设计。ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ的软硬件系统，根据 用出发，选择了当今最具特色的西门子８４０Ｄ系统作为背景机 功能和作用划分为不同的功能模块，使系统连接更加简单。 型，使用ＳｒＩＥＰ７７７５．６版编程软件，针对８４０Ｄ系统工作方式、 （８）内装大容量的ＰＬＣ系统。ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ数控系统 ＰＬＣ编程方法及应用技巧进行研究，并以工程应用为实训目 内装ＰＩＥ最大可以配２０４８个输入和２０４８个输出，而且采用 标，从硬件的实际连接到软件的可编程调试出发，结合实际工 了Ｐｒｏｆｉｂｕｓ现场总线和ＭＰＩ多点接口通信协议，大大减少了 程遇到的故障问题，应用ＳＴＥＰ７软件加以分析解决。 现场布局。 （９）ＰＣ化。ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ数控系统是一个基于ＰＣ的 １ ＳＩＮＵＭＥＲｌＫ ８４０Ｄ数控系统简介 数控系统。 ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ是西门子公司２Ｏ世纪９０年代推出的 ２ ＰＬＣ的工作原理 高性能数控系统，保持西门子前两代系统ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８８０和 ８４０Ｃ的３ ＣＰＵ结构：人机通信ＣＰＵ（ＭＭＣ－－－ＣＰＵ）、数字控制 当ＰＬＣ投人运行后，其工作过程一般分为３个阶段，即输 ＣＰＵ（ＮＣ—ＣＰＵ）和可编程控制器（ＰＬＣ—ＣＰＵ）。 入采样、用户程序执行和输出刷新阶段。完成上述３个阶段， 该３部分在功能上，既相互分工又互为支持。Ｎｃ—ｃＰｕ 称作一个扫描周期。在整个运行期间，ＰＬＣ的ＣＰＵ以一定的扫 和ＰＬＣ－－－ＣＰＵ在物理结构上合为一体，合成在数字控制单元 描速度重复执行上述３个阶段。 ＮＣＵ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）中，但是在逻辑功能上相互。 一般西门子ＰＬＣ分为Ｓ７ ２００系列、Ｓ７ ３００系列、ｓ７ ４００ 相对于前几代系统，ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ８４０Ｄ具有以下几个特点： 系列。本文应用西门子Ｓ７ ３００系列。相比较ｓ７ ２００，Ｓ７ ３００针 （１）数字化驱动。在ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ中数控和驱动的 对的是中小系统，其模块可以扩展多达３２个，背板总线也在 接口信号是数字量，通过驱动总线接口挂接各轴驱动模块。 模块内集成，网络连接已比较成熟和流行，有ＭＰＩ（多点接 （２）轴控规模大。最多可以配３１个轴，其中可配１０个 Ｅ１）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ和工业以太网，使通讯和编程变的简单和多选 主轴。 性，并可以借助于ＨＷ Ｃｏｎｆｉｇ工具可以进行组态和设置参数。 （３）可以实现五轴联动。ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ可以实现ｘ、 本文着重介绍Ｓ７ ３００。 Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ五轴的联动加工，任何三维空间曲面都可以加工。 （４）操作系统视窗化。ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ采用Ｗｉｎｄｏｗｓ９５ ３模块组态与连接 作为操作平台，使操作简单灵活，易掌握。 （５）软件内容丰富、功能强大。ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ ８４０Ｄ可以实 组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某 现加工（Ｍａｃｈｉｎｅ）、参数（Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）、服务（Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）及安装启 一具体任务的过程。 收稿日期：２０１０—０８—２１ 作者简介：迟海（１９８１一），男，辽宁沈阳人，工程师，主要从事数控设备的维护与保养；张风姣（１９８３一），女，辽宁沈阳人，工程师，学士，主要从 事压力容器制造与焊接工作。 ５６ 设定组态，包括带有需要模块和相关参数的硬件站。根据 设定组态ＰＬＣ系统被装配起来，在调试的时候，把没定的组态 下载到ＣＰＵ中。 实际组态，指已存在的实际组态和参数分配，一般是在已 装配的系统中，从ＰＬＣ的ＣＰＵ中读出来的。 ３．１组态过程 插入站。新建一个项目（ＰＲＯＪＥＣＴ），通过选择菜单Ｉｎ— ｓｅｒｔ－－＊Ｓｔａｔｉｏｎ－－＊ＳＩＭＡＴＩＣ３００ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｏｆ ＳＩＭＡ１＇ＩＣ ４００ Ｓｔａｔｉｏｎ可 以在当前项目下插入一个新站。自动为该站分配一个名称 ＳＩＭＡＴＩＣ ３００（１），以后可以修改。 启动硬件组态。在ＳＩＭＡＴＩＣ管理器中选择硬件站双击 ＯＰＥＮ即可，我们同时可以打开硬件目录——ＶＩＥｗ—ＣＡＴＡ— ＬＯＧ，如果选择标准硬件目录库，它会提供所有的机架、模块 和接口模块。 产生硬件组态。指的是指定模块如何在机架中摆放，这个 指定的组态可以作为设定组态。 （１）机架。在硬件目录中打开一个ＳＩＭＡＴＩＣ３００站的 ＲＡＣＫ一３００，双击或拖到左边窗口。这样在左边的窗口中就出 现两个机架表：上面的部分显示一个简表，下面的部分显示带 有定货号、ＭＩＤ／地址和Ｉ／Ｏ地址的详细信息。 （２）电源。如果需要装入电源，双击或拖拉目录中的 “ＰＳ一３００”模块，放到表中的１号槽位上。 （３）ＣＰＵ。从“ＣＰＵ一３００”的目录中选择ＣＰＵ，把它出入２ 号槽位。 （４）３号槽。３号槽位为接口模块保留。在实际配置中，如 果这个位置要保留以后安装接口模块，在安装时就必须插入１ 个占位模块ＤＭ３７０。 （５）信号模块。从４号槽位开始可以插入最多８个信号 模块（ＳＭ）、通讯处理器（ＣＰ）或功能模块（ＦＭ）。选择槽位，然 后双击目录中需要插入的模块，可以把模块插人表中。利用拖 拉可以在表中任何位置插人模块。 ３．２分配参数 ＣＰＵ属性包括： （１）通用属性Ｇｅｎｅｒａｌ。主要提供模块的类型，位置和ＭＰＩ 地址一如果要把数个ＰＬＣ通过ＭＰＩ接口组成网络，每个ＣＰＵ 分配不同的ＭＰＩ地址。 （２）启动项目ＳＴＡＲＴＵＰ。 ３．３保存组态 在以上硬件组态和参数分配好后，对编辑好的组态进行 保存。 保存操作——选择菜单Ｓｔａｔｉｏｎ－－－￣Ｓａｖｅ，保存当前项目的当 前组态（不产生系统数据块）。 ４应用Ｓｔｅｐ ７诊断机床故障 ４．１故障实例１ 浙江日发ＲＦ１７００数控铣床，系统为西门子８４０Ｄ，机床一 次上电后，机床控制面板上所有的灯一直在闪烁，系统无法进 人操作界面。 《装备制造技术￣２０１０年第１ １期 针对上述故障现象，将ＰＧ连接到机床上，启动ＰＧ、机床， 然后在ＰＧ上运行ＳＴＥＰ７软件，上载机床ＰＬＣ程序。在ＳＴＥＰ７ 软件主菜单选择ＰＬＣ中的ｍｏｄｕｌｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ菜单（诊断菜 单）。用这个菜单来诊断ＰＬＣ运行状态。发现ＰＬＣ中ＣＰＵ处于 停机状态，然后，检查ＰＬＣ程序中ＯＢ１块是空的，用原来的备 份将其恢复后，启动机床，故障现象依旧。为了查找原因，使用 ＰＧ将另一台同型号机床中ＰＬＣ程序拷贝出来，与该机床的 ＰＬＣ程序内容进行比较，通过ＳＴＥＰ ７诊断提示，这台机床 ＰＬＣ程序里ＦＣ３０中，缺少ＤＢ３５块，导致了ＰＬＣ不能启动。将 同型号的机床ＰＬＣ程序里ＦＣ３０中的ＤＢ３５块，拷贝并下载到 此机床ＰＬＣ程序中后，再次启动ＰＬＣ，ＰＬＣ正常启动，此故障 排除。 故障产生原因分析： （１）数控机床中的ＰＬＣ程序，经常是由电池保存，如果电 池不足，会导致在机床断电后ＰＬＣ程序丢失。这种情况下，机 床会产生相应的电池电压低报警，出现这样报警时，就要及时 更换ＰＬＣ电池。 （２）机床在加工过程中突然断电，导致ＰＬＣ程序在瞬间 丢失。这种情况也很常见，所以就要正确地开关机床。 ４．２故障实例２ ３１０ＤＫ数控蠕动磨床，西门子ＦＭ—ＮＣ（８４０Ｄ简化版），机 床在加工工件时，突然黑屏，ＰＬＣ停止工作。 针对上述故障现象，将ＰＧ连接到机床上面，然后在 ＳＴＥＰ７软件主菜单选择ＰＬＣ中的ｍｏｄｕｌｅ ｉｎｆｏｒｍａｉｔｏｎ菜单，从 中发现ＰＬＣ中的ＣＰＵ状态已停止。在诊断方式下，检查到 ＰＬＣ中“ＦＣ４９功能”出现问题，导致ＣＰＵ停止工作。然后，打开 “ＦＣ４９功能”，查看里面的程序，用ＳＴＥＰ ７软件观察，发现当 ＰＬＣ运行到一段“ＳＹＳ ＳＴＯＰ”的子程序时，ＰＬＣ中断。这个程序 调用了西门子内部的“ＳＦＣ４６功能”，其程序源代码保密，所以 无法分析“ＳＦＣ４６”功能内部程序。不过，我们可以改变“ＳＹＳ ＳＴＯＰ”这个子程序，使其程序中不再调“ＳＦＣ４６功能”，然后将 修改的ＰＬＣ程序下载到ＰＬＣ中。重新启ＰＬＣ，机床正常启动， 故障排除。 故障产生原因分析：这个机床的ＰＬＣ程序是改造后的程 序，里面的大部分ＯＢ、ＦＣ、ＦＢ均已上锁，对于查找方面维修方 面带来很多困难。编写ＰＬＣ的编程人员故意将编写了“ＳＹＳ ＳＴＯＰ”程序来锁定系统，不让机床正常启动。这不但需要通过 ＰＧ应用ＳＴＥＰ７软件从中分析，还需要维修人员细致查找，耐 心分析，大胆修改，才能解决问题。 ５ 结束语 本文从数控设备的组态出发，对西门子ＰＬＣ一￥７３００的硬 件模块结构作了浅显的介绍，对编程器的概念及其与数控机 床的连接方式作了概括性表述。对组态相 篙 篓 ５７ 《装备制造技术￣２ｏｌｏ年第１ Ｉ期 好、易操作。该软件解决了企业异地制造中零件图３Ｄ交互式 ６ 结束语 本文开发的数控加工集成环境，用ＮＣ代码刀心轨迹包络 浏览、ＮＣ代码仿真验证、ＲＳ一２３２串口传输控制、数据共享和 交换等问题，并在企业获得了成功的应用。 面仿真实现代码正确性检验。利用的ＶＲＭＬ、３ＤＳ等文件格式 进行数据交换，减少了对ＰＲＯＥ等大型软件的依赖，增加了灵 活性。利用Ｗｉｎ３２提供的串口操作函数，完成了ＰＣ向ＮＣ加 工设备的数据传输，通过错误校验、人机交互控制、状态显示 和Ｗｉｎ３２多线程技术，增加了集成系统的可靠性，而且界面友 参考文献： 【１】张洁，顾健，刘延山，蔡兰．ＦＭＳ集成开发环境的研究咖．江苏理 工大学学报，１９９７，（５）：７４—７７． 【２】阳化冰，刘忠丽，刘忠轩，王庆华．虚拟现实构造语言ＶＲＭＬ［Ｍ］．北 京：北京航空航天大学出版社，２０００． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ ＮＣ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ａｎｙｗｈｅｒｅ ＷＡＮＧ Ｑｉｕ－ｊｕ （Ｄａｌｉａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １ ６０３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒｏｗｓｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｄｒａｗｉｎｇ ｆｏｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＮＣ）ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｙｗｈｅｒｅ（ＭＡ）ｉｓ ｓｕｄｉｔｅｄ．ＮＣ ｃｅｄｅ ｖｅｒｉｉｆ－ ｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＮＣ ｃｏｄｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ＲＳ－２３２ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｄｅｅｐｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯｐｅｎＧＬ ｔｃｈｎｏｌｅｏｇｙ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＣＡＤ／ＣＡＭ；ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｙｗｈｅｒｅ；ｎｅｔｗｏｒｋ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ （上接第５７页） 在实际工作中的使用方法作了重点讲解。组态与连接是实际 维修排故的基础。将编程器连接到机床后，使用ＳＴＥＰ７组态软 件创建、编辑组态，再将编辑好的组态下载到数控机床中，在 此基础上，ＳＴＥＰ７还可以实现对数控机床ＰＬＣ监控的过程。在 维修机床时能够更加方便、快捷对硬件模块工作状态和连接 参考文献： …郑晓峰．数控技术及应用【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００６． 情况进行观察，以便作出正确的判断。 ［２］王爱玲．数控机床操作技术【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００６． 【３】王爱玲．数控原理及数控系统【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００６． Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｉ ｎｓｔａｎｃｅｓ ＣＨＩＨａｉ，ＺＨＡＮＧＦｅｎｇ－ｊｉａｏ （１．Ａｖｉｅ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｌｉｍｉｎｇ Ａｅｒｏ—Ｅｎ６ｎｅｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｅｎｙｍｌｇ １ １００４４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｓａｎｙｏ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｔａｎｋ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｏｌｖｅ ＰＬＣ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ Ｓｉｅｍｅｎｓ ８４０Ｄ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｒｏｍ ｗｈｉｃｈ ｅｘｐｌａｉｎｓ Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｓ７—３００ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．Ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｆ ｏｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ（ＰＧ）ａｎｄ ｗｉｈｔ ＣＮＣ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｃｉｓｅ ｓｔａｔｅｍｅｎｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ＣＮＣ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎａｌｙｓｅ ａｎｄ ｓｕｍ ｕｐ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｈｉｃｈ ｏｃｃｕｒｒｅｄ．Ｂｕｔ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ．Ｉｎ ｉｆｎａｌ ｆｏｒ ＮＣ ｓｙｓｔｅｍ Ｓｉｅｍｅｎｓ ｓｙｓｔｅｍ）ｃａｎｎｏｔ ｓｉｍｐｌｙ ｒｅｌｙ ｏｎ ｓｏｍｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｔｏｏ１．ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｉｎｇ ｉｓ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｌｅｖｅｌｓ ｔｈａｔ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ＆Ｆｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｏｎｌｙ ｉｎ ｔｈｉｓ ｗａｙ ｗｅ ｋｅｅｐ ｐａｃｅ ｗｉｔｈ ｈｅ ＴＴｉｍｅｓ，Ｍａｙ ｎｏｔ ｆａｌｌ ｂｅｈｉｎｄ ｉｎ ｈｉｓｔｏｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：８４０Ｄ ＳＹＳＴＥＭ；￥７－３００ ｍｏｄｕｌｅ；ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｆａｕｌｔ ｐｏｉｎｔｓ ６７
