谈谈840D机床的联网

SINUMERIK 840D(SL)是西门子广受好评的CNC自动化控制系统，它和SINAMICS S120内置式变频器组合，广泛应用于高端机床和加工中心。

近几年来，随着工业互联网和工业4.0的发展，对机床联网以实现监控和数采的需求也越来越多。

本文试谈谈840D机床的联网。

一、硬件

840D(SL)的控制单元(Control Unit)包括：NCU、PCU、TCU。

NCU即Numeric Control Unit(数控单元)，是控制系统的核心。

NCU又包含了Linux内核、PLC CPU、PLC通信卡(840D SL)等模块。

其中Linux内核从CF卡加载，PLC CPU采用S7-300标准PLC，PLC通信卡即CP343-1系列通信模块。

PCU即PC Client Unit(PC客户端)，采用工业PC，内置Windows或Linux操作系统。

TCU即Thin Client Unit(瘦客户端)，通过VNC软件远程运行Linux内核程序。

二、联网

840D包含了MPI、ProfiBus等接口。其中ProfiBus又包括DP Integrated、DP Master接口。DP Integrated是内核与SINAMICS S120通信的专用接口，DP Master用于连接外围设备如PCU、TCU、远程I/O等。MPI是编程专用接口。

除了以上接口外，840D SL还增加了ProfiNet(X150)、EtherNet(X120/X127/X130)接口。

ProfiNet可连接工业交换机、远程I/O等，其默认IP地址是192.168.0.1。

X120用于连接PCU、TCU，其默认IP地址是192.168.214.1。

X127用于连接工程师电脑，来进行PLC组态及下载，其默认IP地址是192.168.215.1。

X130用于连接工厂网络(IT网络)，通常接到IT交换机上，由IT交换机分配IP地址。

因此对于840D SL，我们可以直接将X130接入IT网络，以实现机床的联网。

而840D NCU并没有提供以太网口，要联网可以采用以下两种方式。

方式1：增加CP343-1通信模块。

CP343-1是S7-300系列PLC的以太网通信模块，在组态后，可以为PLC CPU分配一个以太网IP地址。此模块性能好非常稳定，但是需要组态及下载PLC，价格也较高，单价1万多。

方式2：增加MPI-EtherNet转换头。

德国Hilscher公司提供了NetLink商标的MPI-EtherNet转换头，能够将MPI协议转换成S7 TCP/IP协议，且无须组态，价格约4000元。NetLink提供了一个网页服务器，用于配置MPI参数和IP地址。替代产品有德国Deltalogic的NetLink和国内大连德嘉的ETH-MPI(DP)。

三、应用

从840D(SL)的硬件我们可以看出，机床的控制分为文件控制和逻辑控制两大块，文件控制通过Windows/Linux操作系统实现，逻辑控制通过PLC实现。

因此，IT系统在与机床联网时，可以进行针对性的设计。

如果我们要向机床传加工程序，或者采集加工日志，则可以通过操作系统实现，比如文件共享、FTP、串口连接等。

如果我们要采集机床的状态、故障、工艺参数，则可以通过PLC实现，比如通过Kepware连接NCU PLC，或者通过OPC Client连接机床内置的OPC-UA服务器。