西門子８４０Ｄ數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方法研究上傳新浪

1、SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方法研究西安航空發(fā)動機（集團）有限公司 （陜西 710021） 高 虹 田雅旭摘要本文系統(tǒng)地介紹了西門子840D數(shù)控系統(tǒng)硬件、軟件結(jié)構(gòu)，概述了系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理類型、方式及內(nèi)容，以理論聯(lián)系實際的方式總結(jié)了該系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份的方法，對于西門子系統(tǒng)的維護和管理工作具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)管理 系列備份 分區(qū)備份 網(wǎng)絡(luò)SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)是德國西門子公司上世紀(jì)九十年代推出的一種高檔數(shù)控系統(tǒng)，具有系統(tǒng)計算機化，驅(qū)動的模塊化，控制與驅(qū)動接口的數(shù)字化的特點，研究并掌握它的數(shù)據(jù)管理方法，對于設(shè)備管理與維修工作具有重要意義。1 SINUMERIK

2、 840D數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)控單元NCU（包含SIMODRIVE 611D）、MMC、PLC 模塊三部分組成。如圖1所示：Profibus 圖1 SINUMERIK 840D系統(tǒng)組成示意圖1.1 NCU單元SINUMERIK 840D 系統(tǒng)的數(shù)控單元就是NCU（Numerical Control unit）單元，集成了數(shù)控系統(tǒng)CPU和SIMATIC PLC CPU 芯片，包括相應(yīng)的數(shù)控軟件和PLC控制軟件，并且?guī)в蠱PI或Profibus 接口，RS232 接口，手輪及測量接口，PCMCIA 卡插口等。1.2 MMC及OP0xxOP0xx（Operato

3、r panel）單元建立起SINUMERIK 840D與操作者之間的聯(lián)系，常用的有OP030、OP031、OP032等；MMC(Man and Machine Interface)實際上就是一臺計算機，它可以帶硬盤、軟驅(qū)，OP0xx正是這臺計算機的顯示器，西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機里，為SINUMERIK 840D配備的MMC是MMC103，它的HMI是基于Windows 95操作系統(tǒng)的。1.2 PCUPCU(PC Unit)是專門為OP010、OP010s、OP012等最新操作面板而開發(fā)的MMC模塊，為SINUMERIK 840D配備的是PCU50、PCU70，可以帶硬盤，PCU的

4、軟件被稱為HMI，是基于Windows NT/XP操作系統(tǒng)的。1.3 PLC模塊PLC(Program Logic Control )采用的是西門子SIMATIC S7-300軟件及模塊，包括電源模塊(Power Supply)、接口模塊(Interface Module)及信號模塊(Signal Module)，它們按一定順序依次安裝在支架導(dǎo)軌上。2 SINUMERIK 840D的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理是數(shù)控系統(tǒng)維護與調(diào)試的一個重要方面，有效利用數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能，可以使用戶在數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，快速對系統(tǒng)進行安裝與啟動，提高數(shù)控機床的使用效率。2.1 數(shù)據(jù)類型在西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中，主要

5、有三類數(shù)據(jù)需要管理, 分別為NCK(Numerical Control Kernel)、PLC(Program Logic Control)以及MMC(Man And Machine Communication)。NCK為數(shù)控系統(tǒng)的核心，除了包含所有與加工程序相關(guān)的數(shù)據(jù)外，還包括機床參數(shù)、驅(qū)動參數(shù)以及絲杠螺距誤差補償?shù)葦?shù)據(jù)；PLC主要實現(xiàn)機床的各種邏輯控制以及實現(xiàn)各種操作方式之間的連鎖、轉(zhuǎn)換等功能，SINUMERIK 840D系統(tǒng)使用SIMATICS7300的PLC，用STEP 7編程軟件進行編程，程序包括OB塊、FC塊、FB塊以及DB塊等用戶數(shù)據(jù)，同時包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SFB、SFC以及SDB塊

6、；MMC為機床人機接口，包括未裝載過的NC程序、故障報警文本、備份數(shù)據(jù)以及驅(qū)動數(shù)據(jù)庫等。2.2 數(shù)據(jù)管理方式SINUMERIK 840D系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的辦法是通過OPI(Operator Panel Interface)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)從NCK的RAM區(qū)保存到硬盤上，再根據(jù)需要進一步將數(shù)據(jù)通過多種途徑傳輸、保存在外部存儲介質(zhì)上，如圖3所示:圖2SINUMERIK 840D系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方式在SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸方式是多途徑的，可根據(jù)需要選擇不同的途徑。2.3 利用系統(tǒng)自身的服務(wù)功能進行數(shù)據(jù)備份在SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)中，我們可以利用系統(tǒng)自身的服務(wù)功能對上述的三大

7、數(shù)據(jù)進行管理，即數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)。通常采用兩種方法：一種是系列備份(Series Startup Archive)，另外一種是分區(qū)備份(Area Specific Archive)。兩種方法各有特點：（1）系列備份可以一次選擇所有需要備份的數(shù)據(jù)(NCK/MMC/PLC)，備份數(shù)據(jù)完整，文件個數(shù)少（*.arc），但文件都用PC格式, 備份數(shù)據(jù)不允許修改，也可以將每類數(shù)據(jù)單獨存放，以便于后期數(shù)據(jù)的維護；（2）分區(qū)備份只針對NCK中的數(shù)據(jù)，比如零件程序、R參數(shù)等，傳遞數(shù)據(jù)時只能一個文件傳輸，數(shù)據(jù)允許修改，文件都用文本格式，當(dāng)數(shù)據(jù)回裝時，根據(jù)需要可針對特定類型的數(shù)據(jù)單獨進行數(shù)據(jù)回裝，節(jié)省時間。2.3.

8、1 系列備份我們知道，SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)主操作頁面分為6個區(qū)，分別為Machine、Parameter、Program 、Service以及Diagnosis區(qū)，數(shù)據(jù)管理功能的各種操作主要位于Service區(qū)。2.3.1.1 V24參數(shù)的設(shè)定進行數(shù)據(jù)備份前首先應(yīng)設(shè)定接口數(shù)據(jù)，對于PC格式文件接口設(shè)定的方法按圖4步驟操作：設(shè)備 RTS CTS波特率 9600(可選)停止位1奇偶NONE數(shù)據(jù)位8XON 11XOFF 13傳輸結(jié)束 1aXON后開始N確認(rèn)覆蓋 NCRLF為段結(jié)束 N遇EOF結(jié)束 N測DRS信號N前后引導(dǎo) N磁帶格式 N圖3 V24接口參數(shù)設(shè)定步驟2.3.1.2 MM

9、C103的數(shù)據(jù)備份由于MMC103可配置軟驅(qū)、硬盤、CF卡等，因而在備份時可以選擇不同的存儲目標(biāo)，具體步驟如圖5：圖4 MMC103數(shù)據(jù)備份操作步驟2.3.1.3 PCU50的數(shù)據(jù)備份 由于PCU50可配置軟驅(qū)、硬盤、CF卡、網(wǎng)絡(luò)接口等，它的數(shù)據(jù)備份更加靈活，可選擇不同的存儲目標(biāo)，具體步驟如圖6：圖5PCU50數(shù)據(jù)備份操作步驟這樣用戶選擇的數(shù)據(jù)便通過OPI網(wǎng)絡(luò)保存到目標(biāo)存儲介質(zhì)上了。需要注意的是系列備份保存的文件為* ARC文件，不能夠進行編輯，但是這對于備份數(shù)據(jù)來說，具有一定的安全性。2.3.2 分區(qū)備份分區(qū)備份只能針對NCK中的數(shù)據(jù)進行，備份后的文件可以進行編輯。工具：（1）RS232電纜

10、 （2）WINPCIN軟件2.3.2.1 V24參數(shù)的設(shè)定進行數(shù)據(jù)備份前首先應(yīng)設(shè)定接口數(shù)據(jù)，對于紙帶格式文件接口設(shè)定的方法步驟如圖6:設(shè)備 RTS CTS波特率 9600(可選)停止位 1奇偶 NONE數(shù)據(jù)位 8XON 11XOFF 13傳輸結(jié)束 1aXON后開始 N確認(rèn)覆蓋 NCRLF為段結(jié)束Y遇EOF結(jié)束 Y測DRS信號 N前后引導(dǎo) N磁帶格式 Y圖6 V24接口參數(shù)設(shè)定的方法步驟2.3.2.2 分區(qū)備份方法及步驟與系列備份不同，數(shù)據(jù)源不再是“Start-up data”而是“Data”，具體操作如下：(1) 啟動WINPCIN軟件，點擊“Data In”，確定保存目錄，起文件名；(2)

11、在PCU上的操作步驟如圖8:圖7 分區(qū)備份操作步驟2.3.3 系列備份與分區(qū)備份的區(qū)別系列備份可以針對NCK、PLC、以及MMC中的文件，且所備份的文件類型為*ARC。該備份文件不能進行編輯，而且當(dāng)數(shù)據(jù)回裝時，只能針對相同版本的數(shù)據(jù)進行回裝。分區(qū)備份只能針對NCK中的文件進行備份，所備份的文件類型為*INI，該備份文件能進行編輯、修改，對于不同版本的系統(tǒng)可以進行回裝操作，可根據(jù)需要對單個或幾個文件進行回裝，回裝操作較靈活，如對絲杠螺距誤差補償單個文件的傳輸，則能夠節(jié)省時間，提高效率。2.4 利用系統(tǒng)自身的服務(wù)功能進行數(shù)據(jù)恢復(fù)對于西門子840D系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)回裝或恢復(fù)時，最好先裝NCK數(shù)據(jù)，再裝P

12、LC數(shù)據(jù)。(1)系列備份數(shù)據(jù)的回裝在進行系列備份數(shù)據(jù)回裝時，首先正確選擇系列備份文件，在硬盤上往往有幾個不同時期所做的系列備份文件，通?？梢赃x擇設(shè)備安裝調(diào)試完成后備份的文件或距現(xiàn)在時間最近的備份文件，還要注意文件是否完整。具體操作步驟見圖8：圖8 系列備份數(shù)據(jù)回裝操作步驟示意圖（2）分區(qū)備份數(shù)據(jù)的回裝進行分區(qū)備份數(shù)據(jù)回裝時，需要進行兩步工作，首先選擇備份數(shù)據(jù)所在的文件夾，然后選擇需要回裝的文件。具體方法與步驟如圖10： 圖9分區(qū)備份數(shù)據(jù)的恢復(fù)操作步驟示意圖 當(dāng)然進行回裝操作時還可以通過RS232口將保存于外部計算機中的數(shù)據(jù)回裝于NCK中，這里不再作詳細(xì)敘述。2.5 利用GHOST軟件進行數(shù)據(jù)備

13、份與恢復(fù)如上所述，利用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)功能可以將NCK、MMC、PLC三部份數(shù)據(jù)備份下來，然而作為整個設(shè)備的數(shù)據(jù)管理來說這些數(shù)據(jù)并不完整，因為SINUMERIK 840D系統(tǒng)是PCBased的數(shù)控系統(tǒng)，本身相當(dāng)于一臺計算機，功能強大，實行開放式分區(qū)管理方式，除了WINDOWS操作系統(tǒng)外，可以嵌入SIEMENS自己的軟件，如MDA，TPM，CAD，Reader，STEP7外，還可以嵌入很多其他專業(yè)化公司的軟件-如砂輪動平衡，刀具破損監(jiān)測，激光檢測，三維造型等軟件，還可以供機床制造商進行專有工藝專用界面的開發(fā)，這些數(shù)據(jù)存貯在硬盤上，而且通過上面2.3節(jié)所述方法根本無法備份；而加上計算

14、機中的硬盤在讀取信息時是機械接觸式的，每分鐘幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，所以極易損壞，在實際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到系統(tǒng)無法啟動、系統(tǒng)死機等問題，往往都與硬盤有關(guān)，所以有必要對硬盤數(shù)據(jù)進行全盤復(fù)制、備份，避免因硬盤損壞等原因造成系統(tǒng)癱瘓而帶來不必要的損失。 隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對于西門子840D系統(tǒng)硬盤備份的方式先后經(jīng)歷了由磁帶機并口線以太網(wǎng)階段，目前主要有以下三種途徑：(1)、利用系統(tǒng)自帶GHOST軟件進行機內(nèi)分區(qū)備份(2)、通過網(wǎng)口利用GHOST軟件進行機外整盤備份(3)、將硬盤拆下，在外部計算機上利用GHOST軟件進行備份MM103的硬盤分為兩個區(qū)：C分區(qū)和D分區(qū)；PCU50的硬盤分為四個區(qū)：C分區(qū)，D分區(qū)，

15、E分區(qū)和D分區(qū)，無論是哪種硬盤，它的D分區(qū)都是備份文件存儲區(qū)。方法一是用系統(tǒng)自帶GHOST軟件進行分區(qū)備份，將備份文件放在D: Images目錄下，對于PCU50通常情況下生成四個檔案文件(*.GH1、*.GH3、*.GH4、*.INF)，見圖11； 圖10 分區(qū)備份示意圖方法二是通過交叉網(wǎng)線將系統(tǒng)與外部計算機連接成局域網(wǎng)，在DOS下用系統(tǒng)自帶GHOST軟件進行硬盤整盤備份，將備份文件傳到外部PC的共享文件夾中；方法三是將系統(tǒng)硬盤拆下來，在臺式計算機上使用GHOST 軟件復(fù)制、備份。下面以PCU50的MMC為例針對這三種方法分別加以說明：2.5.1 利用系統(tǒng)自帶GHOST軟件進行機內(nèi)備份與恢復(fù)

16、的方法（由于篇幅的限制，以下只寫出步驟，不再插入畫面）:備份方法：1）開機系統(tǒng)上電，等待SINUMERIK光標(biāo)選項出現(xiàn)時，馬上按下向下光標(biāo)鍵，再按“輸入”鍵，出現(xiàn)下面畫面：2） 選擇7.Backup/Restore.輸入密碼Password: SUNRISE（缺?。?，再按“輸入”鍵。3） 選擇4.PartitionsBackup/RestorewithGHOST(locally)。4） 選擇2.PartitionsBackup，ModeLOCAL。5） 輸入說明文字或文件名：ImageNameorDescription：xxxxxxx，按“輸入”鍵。6）這時啟動GHOST軟件開始備份，其中光標(biāo)

17、條顯示文件備份進度 生成的GHOST備份文件保存在D:IMAGES目錄下（*.GH1、*.GH3、*.GH4、*.INF）。7）完成后，返回開始的服務(wù)菜單。選擇9，Reboot (Warm boot)，系統(tǒng)重新熱啟動?；謴?fù)方法:1) 開機系統(tǒng)上電，等待SINUMERIK光標(biāo)選項出現(xiàn)時，馬上按下向下光標(biāo)鍵，再按“輸入”鍵。2) 選擇7.Backup/Restore.輸入密碼Password: SUNRISE（缺?。?，再按“輸入”鍵。3) 選擇4.PartitionsBackup/RestorewithGHOST(locally)。4) 選擇3.PartitionsRestore,ModeLOCA

18、L。這時出現(xiàn)選擇備份文件選項頁面，你可以選擇要恢復(fù)的備份文件，再按“輸入”鍵。5) 按“YES”6) 完成后，返回開始的服務(wù)菜單。選擇9 ，Reboot (Warm boot), 系統(tǒng)重新熱啟動。2.5.2 通過網(wǎng)絡(luò)接口、利用GHOST軟件進行機外備份與恢復(fù)的方法備份方法:1) 首先要進行網(wǎng)絡(luò)連接，用交叉網(wǎng)線將PCU50與個人PC機連接起來。交叉網(wǎng)線的制作很簡單，即一端采用上述的568B標(biāo)準(zhǔn)不變，另一端在這個基礎(chǔ)上將這八根線中的1,3號線和2,6號線互換一下位置，這時網(wǎng)線的線序就變成了：1、白綠、2、綠、3、白橙、4、藍(lán)、5、白藍(lán)、6、橙、7、白棕、8、棕。 這就是100M網(wǎng)線的568A標(biāo)準(zhǔn)。

19、2) 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置 在個人PC機上選定“網(wǎng)上鄰居”，點右鍵打開其屬性，選擇網(wǎng)卡TCP/IP協(xié)議，打開其屬性，分別輸入IP地址和子網(wǎng)掩碼，注意：這里IP地址和子網(wǎng)掩碼應(yīng)根據(jù)PCU50中DOS下的IP地址和子網(wǎng)掩碼來設(shè)定，例如：如果PCU50的IP地址為“192,168,0,1”，那么在個人PC上IP應(yīng)設(shè)為“192,168,0,2”，然后點擊“確定”，這時便可以建立網(wǎng)絡(luò)連接了。3) 在個人PC機中，建立共享驅(qū)動器或文件夾，這時，驅(qū)動器或文件夾會出現(xiàn)一個手掌，表示已經(jīng)共享。4) 開機系統(tǒng)上電，等待 SINUMERIK光標(biāo)選項出現(xiàn)時，馬上按下向下光標(biāo)鍵，再按“輸入”鍵。5) 選擇7，Backu

20、p/Restore. 輸入密碼Password: SUNRISE（缺?。?，再按“輸入”鍵。6) 選擇1，Hard-diskBackup/RestorewithGHOST。7) 選擇1，Configure GHOST parameters。8) 選擇2，Set connection Mode local/ network。這時要求輸入備份文件名：Old backup Image filename：Z：FTV0276.GH0（舉例）New backup Image filename：共享目錄:*.GH09) 選擇4，Change network settings。這時出現(xiàn)的頁面要求輸入計

21、算機名（這里是PCU50的計算機名）、用戶名（是個人PC機的用戶名，缺省的是AUDUSER）10) 選擇6，輸入IP地址，通常不需修改這里的地址，而是修改個人PC上的IP就可以了。11) 完成了上述設(shè)置后就可以測試連接了，選擇1，Connect to NETWORK Drive，如果成功連接時，會提示輸入連接的驅(qū)動器，按要求依次寫入:個人PC的計算機名共享文件夾名字, 最好將存放共享文件夾的驅(qū)動器也設(shè)置共享，再按輸入鍵。如果通訊正常的話則自動跳到上一個畫面，表示可以進行備份了；12) 選擇2, Backup with local images。13) 選擇Y，再按輸入鍵。這時啟動GHOST軟件開始備份，其中光標(biāo)條顯示文件備份進度：這時備份文件便保存在外部PC機預(yù)先設(shè)定的共享文件夾的下面，可以在這個文件夾下查看備份的檔案文件。14) 等備份完成后，返回開始的服務(wù)菜單，選擇9, Reboot (Warm boot), 系統(tǒng)重新熱啟動。