1.3 西门子数控系统简介
1.3.1 西门子数控系统介绍
用户在购买数控机床时或者对现有机床进行数控改造中，都会提及数控系统的品牌。在该领域中，西门子数控产品的更新也在最近几年出现了新气象，改变了过去德国电气产品贵而娇气的形象，形成了与日本数控产品不相上下的局面。
西门子SINUMERIK是非常适用于机床的自动控制系统。无论是小型车间加工，还是大量的成批生产，SINUMERIK都被广泛地使用，（无论是高技术、高精度机床，还是经济型数控设备，从全球技术领先的840D到经济实用的802C/Sbaseline）。
表1-1所示是西门子主流数控系统的对照。注意：西门子数控系统均以SINUMERIK为前缀，因此在本书中将SINUMERIK 840D直接简称为840D，依次类推。另外，在表1-1中并没有把所有的西门子CNC系统列出来，而只是例举了其中的6个典型数控类型。
表1-1 西门子主流数控系统对照
1.3.2 西门子802系列数控系统
1.802S/C数控系统
802S、802C系列系统的CNC结构完全相同，可以进行3轴控制/3轴联动；系统带有±10V的主轴模拟量输出接口，可以配具有模拟量输入功能的主轴驱动系统（如变频器），是入门级的数控系统。图1-14所示为802C数控面板。
其中，802S可以与步进驱动配套，而802C可以控制3个1FK6交流伺服驱动电动机和一个伺服或变频驱动主轴，同时连接SIMODRIVE611数字式交流伺服驱动。
西门子802Sbaseline、802Cbaseline是专门为中国数控机床市场而开发的经济型CNC控制系统，其特性如下：
1）将数控单元、操作面板、机床操作面板和输入/输出单元高度集成，结构紧凑。
2）结构坚固且节省空间，可独立于其他部件进行安装。
3）机床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易；具有友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用。
图1-14 802C数控面板
4）操作面板提供了所有的数控操作：编程和机床控制动作的按钮及8英寸液晶显示器。同时还提供12个带有LED的用户自定义键。工作方式选择、进给速度调整、主轴速度修调、数控起动与停止、系统复位均采用按键形式进行操作。
5）输入/输出为48个24V的直流输入和16个24V的直流输出。
2.802D数控系统
西门子公司在21世纪推出了802D数控系统。该系统属于中低档系统，其特点是：全数字驱动，中文系统，结构简单（通过PROFIBUS连接系统面板、I/O模块和伺服驱动系统），调试简单（通过PCMCIA卡批量调试）。
图1-15所示的802D数控系统可控制4个数字进给轴和1个主轴。主轴完全通过PCU控制，既有数字接口，也可通过模拟接口控制。使用PROFIBUS-DP总线可非常简洁地将伺服和I/O模块等系统各部件直接相连。模块化的驱动装置SIMODRIVE611可以根据数控车床或数控铣床的需要配置各种驱动和电动机，强大的Windows工具可以非常轻松地设置驱动参数，位置测量可用电动机端编码器，也可以选用光栅尺。802D具有功能强大的PLC802，其编程工具可运行在任何PC上，其诊断功能也非常完善。
图1-15 802D数控系统的组成
802D系统虽属于低档系统，但是基本上已经是标准的数控系统，最适合于数控车床、铣床、磨床和带小型刀库的数控加工中心的配套及改造。
1.3.3 西门子810/840系列数控系统
840D/810D数控系统几乎是同时推出的，具有非常高的系统一致性，与802系列不同，它们是采用西门子STEP7编程语言以及S7-300PLC的输入/输出模块。采用810D/840D系统，基于S7-300、PROFIBUS和HMI等产品，客户的利益得到了非常好的维护：具有操作的一致性，编程的一致性，备件的一致性，培训、维修方便等特点。
1.840D数控系统
840D与SIMODRIVE611D数字驱动系统、SIMATICS7-300PLC一起，构成全数字控制系统。它适于各种复杂加工任务的控制，具有优于其他系统的动态品质和控制精度。标准控制系统的特征是具有大量的控制功能，如钻削、车削、铣削、磨削以及特殊控制，这些功能在使用中不会有任何相互影响。由于开放的结构，840D完整的系统也适于其他技术如剪切、冲压和激光加工等。
840D的版本比较多，按照性能由低到高排序：840D、840Di，840DE，840Dpl，840Dsl。所谓性能指的是控制轴数、通道数、插补方式、加工方式、响应速度、补偿方式等指标的高低快慢等。同时，它们的硬件配置也大不相同。
NCU573.5是840Dpowerline的旗舰产品，代表着840D系列中的最高配置。集成式PLC拥有显著提高的性能。最多可有31个进给轴，最多10个加工通道，最多可执行10个方式组。每个通道可支持最多12个进给轴/主轴。使用标准版CNC软件，可对最多12个轴进行插补（多轴插补选件）。
2.810D数控系统
810D是840D的CNC和驱动控制的集成型，NCCPU和驱动集成在一块板子上，驱动的功率部分又可提供3个坐标和2个坐标两种形式。简单来说，也就是810D系统没有驱动接口，810DNC软件选件的基本包含了840D的全部功能，例如：
1）同样的钻、铣、车等加工循环；
2）提前预测功能，可以在集成控制系统上实现快速控制；
3）坐标变换功能；
4）固定点停止可以用来卡紧工件或定义简单参考点；
5）模拟量控制模拟信号输出；
6）刀具管理也是另一种功能强大的管理软件选件；
7）样条插补功能（A，B，C样条）用来产生平滑过渡；
8）压缩功能用来压缩NC记录；
9）多项式插补功能可以提高810D/810DE运行速度；
10）温度补偿功能保证您的数控系统在这种高技术、高速度运行状态下保持正常温度。
由此可见810D的功能和选件非常强大，并不低于840D，只是它的应用场合有其特殊性，合理地利用它内部集成的驱动系统，可以减少成本并且获得高性能。因而它不仅仅局限于数控机床配套，在木加工、石材处理或包装机械等行业也有广阔的应用前景。
1.3.4 西门子808D系列数控系统
808D是西门子公司最新推出的数控系统，共有车削和铣削两个版本。
808D车削版CNC系统符合现代普及型车床的所有要求，即高轮廓精度和高动态特性，确保了最高的机床生产效率，尤其是在进行大批量车削加工时表现尤为突出。能应用于一个加工通道中最多4进给轴/主轴，同时专为斜床身和平床身数控车床定制系统软件。
808D铣削版CNC系统适用于现代普及型铣床及立式加工中心。808D内置SINUMERIKMDynamics铣削工艺包的速度控制功能，同时也适用于模具加工。
1.3.5 西门子828D系列数控系统
基于面板的828D是一款紧凑型数控系统，支持车、铣工艺应用，可选水平、垂直面板布局和两级性能，满足不同安装形式和不同性能要求的需要。完全独立的车削和铣削应用系统软件，可以尽可能多地预先设定机床功能，从而最大限度地减少机床调试所需时间，比想象的还容易。
828D集CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体，通过Drive-CLiQ总线与全数字驱动SINAMICSS120实现高速可靠通信，PLCI/O模块通过PROFINET连接，可自动识别，无需额外配置。大量高档的数控功能和丰富、灵活的工件编程方法使它可以自如地应用于世界各地的各种加工场合。
除了标准型之外，828D系列数控还推出了两款应用型产品，即828DBASICM和828DBASICT，前者应用于标准数控铣床，其耐用性和免维护设计特别适用于中国的使用环境；后者应用于标准数控车床，适用于苛刻的应用条件。