基于西門子840D的數控系統教研機的構建與應用

劉 斌

（華意壓縮機股份有限公司，江西景德鎮 333001）

公司機加車間現有較多的從德國、意大利引進的西門子840D數控系統的機床，車間級維修技術人員的技能水平良莠不齊，為了在短時間內快速提高專業技能水平，為公司培養一批維修現場先進設備的高新技術應用型人才，以保障公司高產的有序進行，設備部門組織專門人員到北京西門子培訓中心學習。學成回來之后，卻又沒有一個很好的技術交流平臺，為此，車間維修組提出合理化建議，用二級庫存的現有840D數控系統備件用來構建一臺教研機，并安裝在可移動機架上。

1 西門子840D數控系統簡介

840D系統為先進的全功能數字式數控系統，整個CNC（包括集成式PLC）縮小為單個模塊集成于驅動系統中，中英文操作顯示，最多控制31個軸，PLC為S7－300，具有強大的插補功能可完成多軸非線形插補。

840D系統包括操作面板（OP）、機床控制面板（MCP）、NCU模塊、驅動模塊（611D）和可編程序控制器 S7－300。

（1）操作面板（OP）:包括彩顯、字母鍵、數字鍵、功能鍵和人機通訊模塊MMC，MMC模塊運行在Windows95環境下，包含1個標準用戶接口。

（2）機床控制面板（MCP）:包括與操作面板的接口、電源接口、急停按鈕、開關S3和各種操作控制按鍵等，其中開關S3用于設定波特率、循環時間參考值和總線地址（包括OP、PLC、總線）。

（3）NCU模塊:包含CNC的CPU、PLC的CPU以及完成通訊任務的微處理器。還有至OP和MCP的多點接口（MPI）、至可編程序控制器的I/O接口，編程器接口、至驅動模塊611D和電源I/R模塊的數字驅動總線、連接手輪及串行通訊的I/O接口。

（4）驅動模塊611D:包括電源I/R模塊、伺服軸模塊、伺服電動機、主軸伺服模塊及主軸電動機。

（5）可編程序控制器:可編程序控制器S7－300采用模塊化設計，其總線集成在每塊模板上，I/O配置靈活。包括:電源模塊PS、中央處理器CPU、信號模塊SM、功能模塊FM和通訊處理器CP。

2 教研機構建和應用

2．1 教研機的構成

本教研機主要由人機通訊一體機MMC103、操作面板OP031、機床控制面板MCP、數控單元 NCU571．2、SIMODRIVE 611D的 U/E電源模塊、雙軸控制模塊、兩臺1FT6系列伺服電動機和S7－300的PLC模塊構成。

通過教研機的自主搭建，根據數控機床的裝調理論，能夠完整而清晰地親歷整個數控設備的裝配和調試過程，并在構建每個裝配和調試步驟中所涉及的技巧進行歸納、總結，有利于維修人員對整個840D數控系統配置的深入認識和裝調技能的掌握。

2．2 教研機的應用

2．2．1 教學培訓應用

針對SIEMENS－840D專項培訓課程安排，公司可派出專人外出培訓后，學成回來，在教研機上實踐，鞏固和提高自身所學知識，并以“傳、幫、帶”的形式，對其余電氣維修人員進行教學培訓，印制相關教材，資源共享，還可對現場操作人員進行崗前操作培訓，達到理論和實踐相結合的目的，更快更好地提升維修團隊的整體服務技術水平。

2．2．2 技術交流應用

利用這個技術交流平臺，班組經常開展崗位技術練兵活動，不斷夯實業務基礎。在2011年公司開展“比管理、比安全、比現場、比形象”的競賽活動中，機加車間維修班組織開展了兩次有關840D數控維修、編程等方面的技術比武活動，收效顯著，逐步掀起了崗位“比學趕超、學技練兵”的新熱潮。

2．2．3 板卡檢測應用

日常維修更換下來的故障模塊，在返修后，要進行模板上電檢測，以前，必須放到生產線的相關設備上進行檢測，這樣勢必會帶來不利影響:一方面，停機檢測模塊會耽誤生產;另一方面，可能會對現場設備產生衍生故障，導致停機維修。

現在有了教研機，可直接在上面檢測模板的好壞，既方便又快捷，同時保障了生產線的有序、安全、高效運行。

2．2．4 程序校驗應用

在教研機上還可以對設計的用戶加工程序或PLC程序進行動態模擬運行演示，校驗和調試應用程序的安全性、可靠性、正確性。對人機通訊一體機MMC硬盤故障導致的系統引導程序破壞后的修復工作，也可在教研機上進行，我們曾經在教研機上用CF閃存卡成功替代MMC103中的硬盤，以提高數控系統的穩定性、可靠性。從而，將此技術推廣應用到車間所有840D數控系統MMC103上。

2．2．5 故障分析應用

為充分調動青年員工學習和工作的積極性，根據車間維修崗位特性，我們推出了“師帶徒案例制”練功模式:即把員工練功的課堂搬到現場，面對國外進口的復雜數控設備的典型故障處理，組織員工進行現場分析、“解剖”、演練。通過在教研機上重復再現設備典型故障案例分析、排查的模擬實踐操作訓練，從而提高維修技術人員的整體技能水平，減少數控設備的故障停機時間，提升維修服務的生產效率。

3 結語

通過教研機的構建和應用，產生了顯著效果:①較快提升車間設備維修團隊整體專業技能水平;②進而縮短設備故障維修時間及非故障板卡檢測時間，提升設備生產效率;③充分利用現有庫存設備備件自主搭建教研機，降低人員外出重復培訓成本和省卻采購一臺教學機成本，共達數十萬元。

隨著工廠制造裝配業步伐的逐步加快，加工產能和水平不斷提高，對機加車間數控設備的維修與維護問題日顯迫切，從提高SIEMENS數控系統維修人員的技術水平，不斷降低維修費用，確保生產高效運行的需求出發，數控教研機應有廣闊的市場應用前景。

［1］汪木蘭．數控原理與系統［M］．北京:機械工業出版社，2004．

［2］龔仲華．數控機床故障診斷與維修500例［M］．北京:機械工業出版社，2004．

［3］牛志斌，潘波．西門子系統現場故障速查手冊［M］．北京:機械工業出版社，2010．

［4］蔡厚道，羅春華．數控機床維修與調試［M］．北京:北京理工大學出版社，2010．