進口大型數控落地鏜銑床的系統改造

隨著時間進入21世紀，我國大部分在20世紀80年代引進的大型數控鏜銑床都已進入大修時期，由于數控系統的更新換代，原機床上所配的數控系統都已停產，系統的備件相當昂貴，因此大部分的用戶都會利用機床大修的時機進行數控系統的改造。鑒于這種情況，覺得有必要結合自己的實踐經驗對此類機床的系統改造作一個總結，以利于大家今后的工作。

1. 改造方案的選擇

1.1 數控系統的選擇

從國內的現實情況來看，這一類的機床基本上都是從歐洲進口的，所配的數控系統幾乎全部是西門子公司的8M系統，PLC則是西門子公司的S5-150 系列， 而驅 動部分大部分是西門子的直流驅動。

在確定改造方案時，由于經費等方面的原因，大部分用戶都會選擇驅動及電機部分保留而只更換系統的方案，這樣出于系統的延續性和兼容性的原因，用戶多會選擇西門子公司SINUMERIK 840C系統。該系統是西門子公司在九十年代初推出的高檔系統，功能強大，使用靈活，適用于各種類型的機械加工設備，目前在國內也擁有大量的用戶。如果用戶在經費方面沒有問題，則還可以有另一種選擇，即選用SINUMERIK840D系統，這樣的話，則驅動和電機都需要更換。SINUMERIK840D系統是西門子公司九十年代中期推出的一款純數字的高檔數控系統，與之匹配的驅動和電機也都是數字的，從發展趨勢看，該系統已進入成熟期，現已成為西門子公司高檔系統中的主流機型。

1.2 PLC的選擇

根據所選系統的不同，也就相應選擇了不同的PLC。

SINUMERIK840C系統所配的PLC是S5-135WD，在這里可供用戶選擇的是PLC 硬件的形式。一種選 擇是分布式I/O (DMP)，另一種選擇是擴展單元185U；兩種 選擇相比較而言，DMP的接線比較麻煩 ，但價格便宜，而185U接線簡單，原150的前連接器都可保留，但價格較貴。從使用的角度來講，兩種方案都可以滿足系統的功能要求。
SINUMERIK840D系統所配的PLC是S7-300，相對來講接線的工作量與840C系 統選擇DMP類似。

2. 機床電氣系統的處理

在電氣系統的處理上，要以"少動"為原則，基本上保留原機床的電氣系統，只將跟系統有關的部分進行重新設計。對于外圍輸入輸出點的處理，則以保留原地址為原則，即使有不用的點，也最好保留它的地址，不要被其它點占用，這樣在 PLC程序的處理上要有利的多。這一點在后面再作解釋。

3. PLC程序的處理

在此僅以8M系統更換為SINUMERIK840C系統為例來說明PLC程序處理時要注意的問題。
對PLC程序的處理，一個基本原則是盡量保留原PLC程序，只是在原程序的外圍加一個轉換程序，將與系統有關的部分作必要的轉換，這樣可最大限度地減少工作量，同時又最大限度地保留了原PLC程序中的一些安全保護措施。從我的經驗來看，這種方法是這類系統改造項目最好的處理辦法。

3.1 系統功能塊（Function Block）的處理

在西門子的PLC產品中，不同的系統有不同的系統功能塊，因此在進行系統更新時，必須要對系統功能塊進行相應的處理。

在將8M系統更新為840C系統時，對于跟數據塊有關的功能塊（FB11，FB60）要更新為新的FB11和FB60，對于其它的系統功能塊則可以刪除。

3.2 系統接口信號的處理

在西門子的系統中，NC與PLC之間的通訊都是通過接口信號實現的，而接口信號又包括NC→PLC和PLC→NC兩大部分， 其中PLC→NC屬于控制信號，通過 這些信號可以完成對系統動作的控制； NC→PLC屬于系統給出的狀態信號，可用 于判斷系統是否正確執行了控制信號的要求。因此，如何處理這部分PLC程序是系統改造中的重點，也是本文要著重介紹的部分。

在8M系統中，所有的接口信號都是占用的標志位（Flag），而840C系統中，接口信號基本上都在數據塊（DB）中，因此在新的PLC程序中要增加信號轉換這部分程序。由于接口信號是雙向的，因此在設計轉換程序時要設計兩個程序塊，一個用于處理 NC→PLC的信號，一個用于處理 PLC→NC的信號。下面就分別加以論 述。

3.2.1 標志位（Flag）的處理

在SINUMERIK840C系統中，FY0－FY24是被系統占用的，而在8M系統中，這部分信號則是接口信號中的一部分，因此在作PLC程序的轉換時首先要處理這部分信號。具體方法是：在調用原8M系統OB1之前，將FY0－FY24保存到數據塊中，在調用之后，再將FY0－FY24恢復，以便840C系統能正常工作。

3.2.2 手動方式（Manual Control）的處理

在這種類型的機床上幾乎都配置了手動操作方式，這種操作方式與840C有較大差別，而操作者對這種操作方式又比較習慣，因此在系統更新時最好予以保留。這樣的話，就牽扯到了機床控制面板的處理，從我的經驗來看，最好保留原機床操作面板，這樣會最大限度地保留原操作風格，使操作者易于接受，同時也易于掌握。

3.2.3 系統操作方式的處理

在對系統操作方式的處理上，有兩種方式要注意：第一是8M系統中的"手動數據輸入"（Manual Data Input）方式，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的部分；第二 是"增量"（Incremental）方式，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到原程序中的F25.5。

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，要將原8M系統PLC程序中所用到的所有 PLC→NC信號對 應到840C系統的接口 信號上，而對840C專有的信號也要作相應的處理。下面給出 部分信號的對應關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。

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 號的對應方向。在 PLC→NC信號的處理中，是將8M的信號對應到840C系統的信 號上，而在處理 NC→PLC的信號時，則 是將840C系統的信號對應到8M上。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）