隨著時間進(jìn)入21世紀(jì)殖氏，我國大部分在20世紀(jì)80年代引進(jìn)的大型數(shù)控鏜銑床都已進(jìn)入大修時期叽渡，由于數(shù)控系統(tǒng)的更新?lián)Q代贡金，原機(jī)床上所配的數(shù)控系統(tǒng)都已停產(chǎn)，系統(tǒng)的備件相當(dāng)昂貴许话，因此大部分的用戶都會利用機(jī)床大修的時機(jī)進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的改造羔俭。鑒于這種情況，覺得有必要結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對此類機(jī)床的系統(tǒng)改造作一個總結(jié)，以利于大家今后的工作阁吝。
1. 改造方案的選擇
1.1 數(shù)控系統(tǒng)的選擇
從國內(nèi)的現(xiàn)實(shí)情況來看砚婆，這一類的機(jī)床基本上都是從歐洲進(jìn)口的，所配的數(shù)控系統(tǒng)幾乎全部是西門子公司的8M系統(tǒng)突勇，PLC則是西門子公司的S5-150 系列装盯， 而驅(qū) 動部分大部分是西門子的直流驅(qū)動。
在確定改造方案時甲馋，由于經(jīng)費(fèi)等方面的原因埂奈，大部分用戶都會選擇驅(qū)動及電機(jī)部分保留而只更換系統(tǒng)的方案，這樣出于系統(tǒng)的延續(xù)性和兼容性的原因定躏，用戶多會選擇西門子公司SINUMERIK 840C系統(tǒng)账磺。該系統(tǒng)是西門子公司在九十年代初推出的高檔系統(tǒng)，功能強(qiáng)大痊远，使用靈活垮抗，適用于各種類型的機(jī)械加工設(shè)備，目前在國內(nèi)也擁有大量的用戶拗引。如果用戶在經(jīng)費(fèi)方面沒有問題借宵，則還可以有另一種選擇茧淮，即選用SINUMERIK840D系統(tǒng)椿烂，這樣的話，則驅(qū)動和電機(jī)都需要更換着阿。SINUMERIK840D系統(tǒng)是西門子公司九十年代中期推出的一款純數(shù)字的高檔數(shù)控系統(tǒng)伍配，與之匹配的驅(qū)動和電機(jī)也都是數(shù)字的，從發(fā)展趨勢看茁帚，該系統(tǒng)已進(jìn)入成熟期跨峡，現(xiàn)已成為西門子公司高檔系統(tǒng)中的主流機(jī)型。
1.2 PLC的選擇
根據(jù)所選系統(tǒng)的不同娶痕，也就相應(yīng)選擇了不同的PLC拦举。
SINUMERIK840C系統(tǒng)所配的PLC是S5-135WD，在這里可供用戶選擇的是PLC 硬件的形式数截。一種選 擇是分布式I/O (DMP)盐传，另一種選擇是擴(kuò)展單元185U；兩種 選擇相比較而言俗退，DMP的接線比較麻煩 漆粉，但價格便宜，而185U接線簡單满葛，原150的前連接器都可保留径簿，但價格較貴。從使用的角度來講，兩種方案都可以滿足系統(tǒng)的功能要求篇亭。
SINUMERIK840D系統(tǒng)所配的PLC是S7-300缠捌，相對來講接線的工作量與840C系 統(tǒng)選擇DMP類似。
2. 機(jī)床電氣系統(tǒng)的處理
在電氣系統(tǒng)的處理上译蒂，要以"少動"為原則鄙币，基本上保留原機(jī)床的電氣系統(tǒng)，只將跟系統(tǒng)有關(guān)的部分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)蹂随。對于外圍輸入輸出點(diǎn)的處理十嘿，則以保留原地址為原則，即使有不用的點(diǎn)岳锁，也最好保留它的地址绩衷，不要被其它點(diǎn)占用，這樣在 PLC程序的處理上要有利的多激率。這一點(diǎn)在后面再作解釋咳燕。
3. PLC程序的處理
在此僅以8M系統(tǒng)更換為SINUMERIK840C系統(tǒng)為例來說明PLC程序處理時要注意的問題。
對PLC程序的處理鉴吞，一個基本原則是盡量保留原PLC程序征拆，只是在原程序的外圍加一個轉(zhuǎn)換程序，將與系統(tǒng)有關(guān)的部分作必要的轉(zhuǎn)換摹椅，這樣可最大限度地減少工作量虫棕，同時又最大限度地保留了原PLC程序中的一些安全保護(hù)措施。從我的經(jīng)驗(yàn)來看梦啊，這種方法是這類系統(tǒng)改造項(xiàng)目最好的處理辦法车榆。
3.1 系統(tǒng)功能塊（Function Block）的處理
在西門子的PLC產(chǎn)品中，不同的系統(tǒng)有不同的系統(tǒng)功能塊炼岖，因此在進(jìn)行系統(tǒng)更新時耙钉，必須要對系統(tǒng)功能塊進(jìn)行相應(yīng)的處理。
在將8M系統(tǒng)更新為840C系統(tǒng)時楔侣，對于跟數(shù)據(jù)塊有關(guān)的功能塊（FB11卡竣，F(xiàn)B60）要更新為新的FB11和FB60，對于其它的系統(tǒng)功能塊則可以刪除株惶。
3.2 系統(tǒng)接口信號的處理
在西門子的系統(tǒng)中蝴韭，NC與PLC之間的通訊都是通過接口信號實(shí)現(xiàn)的，而接口信號又包括NC→PLC和PLC→NC兩大部分跑慕， 其中PLC→NC屬于控制信號万皿，通過 這些信號可以完成對系統(tǒng)動作的控制； NC→PLC屬于系統(tǒng)給出的狀態(tài)信號核行，可用 于判斷系統(tǒng)是否正確執(zhí)行了控制信號的要求牢硅。因此，如何處理這部分PLC程序是系統(tǒng)改造中的重點(diǎn)，也是本文要著重介紹的部分减余。
在8M系統(tǒng)中综苔，所有的接口信號都是占用的標(biāo)志位（Flag），而840C系統(tǒng)中位岔，接口信號基本上都在數(shù)據(jù)塊（DB）中如筛，因此在新的PLC程序中要增加信號轉(zhuǎn)換這部分程序。由于接口信號是雙向的抒抬，因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換程序時要設(shè)計(jì)兩個程序塊杨刨，一個用于處理 NC→PLC的信號，一個用于處理 PLC→NC的信號擦剑。下面就分別加以論 述吊冬。
3.2.1 標(biāo)志位（Flag）的處理
在SINUMERIK840C系統(tǒng)中，F(xiàn)Y0－FY24是被系統(tǒng)占用的婉涌，而在8M系統(tǒng)中量伏，這部分信號則是接口信號中的一部分，因此在作PLC程序的轉(zhuǎn)換時首先要處理這部分信號夏坝。具體方法是：在調(diào)用原8M系統(tǒng)OB1之前畴贵，將FY0－FY24保存到數(shù)據(jù)塊中，在調(diào)用之后花脐，再將FY0－FY24恢復(fù)幅秉，以便840C系統(tǒng)能正常工作。
3.2.2 手動方式（Manual Control）的處理
在這種類型的機(jī)床上幾乎都配置了手動操作方式茎倘，這種操作方式與840C有較大差別钾趁，而操作者對這種操作方式又比較習(xí)慣，因此在系統(tǒng)更新時最好予以保留租江。這樣的話，就牽扯到了機(jī)床控制面板的處理孝承，從我的經(jīng)驗(yàn)來看献丑，最好保留原機(jī)床操作面板，這樣會最大限度地保留原操作風(fēng)格侠姑，使操作者易于接受创橄，同時也易于掌握。
3.2.3 系統(tǒng)操作方式的處理
在對系統(tǒng)操作方式的處理上莽红，有兩種方式要注意：第一是8M系統(tǒng)中的"手動數(shù)據(jù)輸入"（Manual Data Input）方式妥畏，這種方式在840C中是沒有的，因此在PLC 程序中要刪除與之相關(guān)的部分安吁；第二 是"增量"（Incremental）方式醉蚁，這種方式 在8M的接口信號中只有一位（F25.5），而在840C中則有1INC/10INC/100INC/1000INC/10000INC/VAR六個信號屬于增量方式，因此在PLC程序中要將這六個信號對應(yīng)到原程序中的F25.5网棍。
3.2.4 軸信號的處理
3.2.4.1 PLC→NC信號的處理
在這部分的處理中黔龟，要將原8M系統(tǒng)PLC程序中所用到的所有 PLC→NC信號對 應(yīng)到840C系統(tǒng)的接口 信號上，而對840C專有的信號也要作相應(yīng)的處理滥玷。下面給出 部分信號的對應(yīng)關(guān)系以便大家更容易理解：
8M： F*.0 --840C: DB32/Dk+2.9 （Limit Switch plus）
F*.1 --840C: DB32/Dk+2.8 （Limit Switch minus）
F*.2 --840C: DB32/Dk+1.10 （Controller enable）
其它信號也同樣處理氏身。
3.2.4.2 NC→PLC信號的處理
在這里信號的處理方法與 PLC→NC信號的處理是一樣的，唯一要注意的是信 號的對應(yīng)方向信撞。在 PLC→NC信號的處理中爱亡，是將8M的信號對應(yīng)到840C系統(tǒng)的信 號上，而在處理 NC→PLC的信號時癣垛，則 是將840C系統(tǒng)的信號對應(yīng)到8M上别逐。舉例如下：
840C： DB32/Dk.10 --8M：F*.1 （Motion command -）
DB32/Dk.11 --8M：F*.0 （Motion command +）
DB32/Dk.12 --8M：F*.2 （Reference point reached）
3.2.5 主軸信號的處理
3.2.5.1 PLC→NC信號的處理
在這里要注意的是主軸擺動信號（Oscillation）的處理。在8M中擺動動作只要一個信號F14.2即可完成羔漂，而在840C中擺動動作則必須有DB31/Dk+2.6（Reciprocation speed）及DB31/Dk+2.0（PLC spindle control）兩個信號才可完成該動作敢智，因此 在程序中必須將F14.2同時對應(yīng)到DB31/Dk+2.6和 DB31/Dk+2.0，即：
C DB 31
AN F 14.2
= D 2.6
= D 2.0
3.2.5.2 NC→PLC信號的處理
這部分信號中一般用到的只有主軸停（Spindle at standstill）信號匹说。
3.2.6 輔助功能的處理
在這種類型的機(jī)床中晚号，使用最多的是M功能，也有個別機(jī)床使用H功能卫驯，在這部分處理中只需將相關(guān)的信號互相對應(yīng)即可殃忠，具體對應(yīng)如下：
840C： DB10/DL18 -- 8M：FY225
DB10/DL19 -- FY226
DB10/DL20 -- FY227
……
DB10/DL30 --- FY237
以上是M功能（M0－M99）的對應(yīng)關(guān)系，下面的是H功能的對應(yīng)：
840C： DB10/DR45 -- 8M：FY32
DB10/DL45 -- FY33
DB10/DR44 -- FY34
除此之外毫痢，還有兩個修飾信號要處理：
840C： DB10/D17.13 -- 8M：F31.0
DB10/D17.8 -- 8M：F31.3
3.2.7 報警的處理
3.2.7.1 接口信號的處理
在8M系統(tǒng)中趾始，有關(guān)報警的接口信號被安排在FY188－FY219中，而在840C系統(tǒng)中則被安排在DB58中耙旦，具體對應(yīng)關(guān)系如下：
8M： FY188 -- 840C：DB58/DL3
FY189 -- DB58/DR3
FY190 -- DB58/DL4
……
FY219 -- DB58/DL19
3.2.7.2 報警文本的處理
由于8M系統(tǒng)對報警文本的處理比較特殊脱羡，因此在系統(tǒng)更新時這部分的處理比較麻煩。在此有必要將8M系統(tǒng)的報警文本處理作一介紹免都。
在8M系統(tǒng)中锉罐，報警文本按照主謂結(jié)構(gòu)存放在兩個數(shù)據(jù)塊中（DB4、DB5）绕娘，而文本的組合關(guān)系則存放在另一個數(shù)據(jù)塊DB7中脓规，每個報警信號對應(yīng)DB7中的一個數(shù)據(jù)字，而這個數(shù)據(jù)字則確定了相應(yīng)的報警文本是由數(shù)據(jù)塊DB4及DB5中哪兩個文本構(gòu)成的险领。例如侨舆，F(xiàn)188.0對應(yīng)DB7/DW0，若DW0的內(nèi)容為KY=000,000绢陌，則對應(yīng)的報警文本就是由DB4及DB5的第一段文本組合而成的挨下。
在進(jìn)行系統(tǒng)更新時熔恢，首先要根據(jù)DB7、DB4及DB5的內(nèi)容生成每個報警信號對應(yīng)的報警文本复颈，然后再將該文本按照840C系統(tǒng)報警文本的格式輸入到系統(tǒng)中绩聘，這樣就完成了報警文本的對應(yīng)。
3.2.8 模擬量的處理
因?yàn)檫@一類機(jī)床都屬于大型設(shè)備圾董，造價都比較高钱淳，因此機(jī)床廠商在生產(chǎn)時對安全防護(hù)措施都考慮得相當(dāng)全面，而在這些安全防護(hù)措施里面有一部分就是通過系統(tǒng)的模擬輸入及模擬輸出模塊來完成的几谐。因此恳瞄，當(dāng)我們進(jìn)行系統(tǒng)改造時，對這一部分一定要仔細(xì)研究坊欢，使用新的模塊來實(shí)現(xiàn)原來的功能漩践，而不能簡單地套用原程序，因?yàn)樵瓉硭玫哪K與新的模塊在數(shù)據(jù)格式甥归、字長等方面有較大的不同肝唁，這一點(diǎn)是必須要注意的，否則可能就起不到防護(hù)的作用了卑保。
4. 新系統(tǒng)的調(diào)整
新系統(tǒng)的調(diào)整主要是指坐標(biāo)軸和主軸的調(diào)整处冰。
坐標(biāo)軸的調(diào)整分為速度環(huán)和位置環(huán)。速度環(huán)的調(diào)整是指速度的匹配天俺，即坐標(biāo)軸的實(shí)際速度與系統(tǒng)指令電壓的匹配赞辩，這里需要調(diào)整的參數(shù)是最大指令電壓所對應(yīng)的最高速度。另外授艰，也可能要調(diào)整驅(qū)動部分測速機(jī)的反饋電位計(jì)辨嗽。位置環(huán)的調(diào)整主要是調(diào)整軸的特性，包括跟蹤特性及加/減速特性淮腾，需要調(diào)整的參數(shù)就是軸的位置環(huán)增益及加速度糟需。在這里有一點(diǎn)要特別強(qiáng)調(diào)的，那就是各插補(bǔ)軸在相同速度下跟蹤誤差要基本保持一致来破，這樣才能加工輪廓的圓整篮灼。
主軸的調(diào)整主要是速度環(huán)的調(diào)整，即各檔速度的調(diào)整徘禁。這里只需掌握一個基本原則，即各檔的最高速度都對應(yīng)10V的指令電壓髓堪。
以上內(nèi)容是根據(jù)自己幾年來對此類機(jī)床進(jìn)行改造而獲得的經(jīng)驗(yàn)整理而出的送朱，筆者使用這種方法改造了多臺機(jī)床，如哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司意大利進(jìn)口INNSE數(shù)控落地鏜銑床干旁、富春江富士電機(jī)有限公司德國進(jìn)口SCHIESS數(shù)控鏜銑床驶沼、哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司德國進(jìn)口WOTAN數(shù)控鏜銑床炮沐，均獲得成功，由此可證明該方法是切實(shí)可行佛缕、行之有效的碉伙，特在此整理成文，希望對大家有所啟發(fā)和幫助陈汇。
