2011/11/15 9:15:06
随着时间进入21世纪，我国大部分在20世纪80年代引进的大型数控镗铣床都已进入大修时期，由于数控系统的更新换代，原机床上所配的数控系统都已停产，系统的备件相当昂贵，因此大部分的用户都会利用机床大修的时机进行数控系统的改造。鉴于这种情况，觉得有必要结合自己的实践经验对此类机床的系统改造作一个总结，以利于大家今后的工作。
1. 改造方案的选择
1.1 数控系统的选择
从国内的现实情况来看，这一类的机床基本上都是从欧洲进口的，所配的数控系统几乎全部是西门子公司的8M系统，PLC则是西门子公司的S5-150 系列， 而驱 动部分大部分是西门子的直流驱动。
在确定改造方案时，由于经费等方面的原因，大部分用户都会选择驱动及电机部分保留而只更换系统的方案，这样出于系统的延续性和兼容性的原因，用户多会选择西门子公司SINUMERIK 840C系统。该系统是西门子公司在九十年代初推出的高档系统，功能强大，使用灵活，适用于各种类型的机械加工设备，目前在国内也拥有大量的用户。如果用户在经费方面没有问题，则还可以有另一种选择，即选用SINUMERIK840D系统，这样的话，则驱动和电机都需要更换。SINUMERIK840D系统是西门子公司九十年代中期推出的一款纯数字的高档数控系统，与之匹配的驱动和电机也都是数字的，从发展趋势看，该系统已进入成熟期，现已成为西门子公司高档系统中的主流机型。
1.2 PLC的选择
根据所选系统的不同，也就相应选择了不同的PLC。
SINUMERIK840C系统所配的PLC是S5-135WD，在这里可供用户选择的是PLC 硬件的形式。一种选 择是分布式I/O (DMP)，另一种选择是扩展单元185U；两种 选择相比较而言，DMP的接线比较麻烦 ，但价格便宜，而185U接线简单，原150的前连接器都可保留，但价格较贵。从使用的角度来讲，两种方案都可以满足系统的功能要求。
SINUMERIK840D系统所配的PLC是s7-300，相对来讲接线的工作量与840C系 统选择DMP类似。
2. 机床电气系统的处理
在电气系统的处理上，要以"少动"为原则，基本上保留原机床的电气系统，只将跟系统有关的部分进行重新设计。对于外围输入输出点的处理，则以保留原地址为原则，即使有不用的点，也最好保留它的地址，不要被其它点占用，这样在 PLC程序的处理上要有利的多。这一点在后面再作解释。
3. PLC程序的处理
在此仅以8M系统更换为SINUMERIK840C系统为例来说明PLC程序处理时要注意的问题。
对PLC程序的处理，一个基本原则是尽量保留原PLC程序，只是在原程序的外围加一个转换程序，将与系统有关的部分作必要的转换，这样可最大限度地减少工作量，同时又最大限度地保留了原PLC程序中的一些安全保护措施。从我的经验来看，这种方法是这类系统改造项目最好的处理办法。
3.1 系统功能块（Function Block）的处理
在西门子的PLC产品中，不同的系统有不同的系统功能块，因此在进行系统更新时，必须要对系统功能块进行相应的处理。
在将8M系统更新为840C系统时，对于跟数据块有关的功能块（FB11，FB60）要更新为新的FB11和FB60，对于其它的系统功能块则可以删除。
3.2 系统接口信号的处理
在西门子的系统中，NC与PLC之间的通讯都是通过接口信号实现的，而接口信号又包括NC→PLC和PLC→NC两大部分， 其中PLC→NC属于控制信号，通过 这些信号可以完成对系统动作的控制； NC→PLC属于系统给出的状态信号，可用 于判断系统是否正确执行了控制信号的要求。因此，如何处理这部分PLC程序是系统改造中的重点，也是本文要着重介绍的部分。
在8M系统中，所有的接口信号都是占用的标志位（Flag），而840C系统中，接口信号基本上都在数据块（DB）中，因此在新的PLC程序中要增加信号转换这部分程序。由于接口信号是双向的，因此在设计转换程序时要设计两个程序块，一个用于处理 NC→PLC的信号，一个用于处理 PLC→NC的信号。下面就分别加以论 述。
3.2.1 标志位（Flag）的处理
在SINUMERIK840C系统中，FY0－FY24是被系统占用的，而在8M系统中，这部分信号则是接口信号中的一部分，因此在作PLC程序的转换时首先要处理这部分信号。具体方法是：在调用原8M系统OB1之前，将FY0－FY24保存到数据块中，在调用之后，再将FY0－FY24恢复，以便840C系统能正常工作。
3.2.2 手动方式（Manual Control）的处理
在这种类型的机床上几乎都配置了手动操作方式，这种操作方式与840C有较大差别，而操作者对这种操作方式又比较习惯，因此在系统更新时最好予以保留。这样的话，就牵扯到了机床控制面板的处理，从我的经验来看，最好保留原机床操作面板，这样会最大限度地保留原操作风格，使操作者易于接受，同时也易于掌握。
3.2.3 系统操作方式的处理
在对系统操作方式的处理上，有两种方式要注意：第一是8M系统中的"手动数据输入"（Manual Data Input）方式，这种方式在840C中是没有的，因此在PLC 程序中要删除与之相关的部分；第二 是"增量"（Incremental）方式，这种方式 在8M的接口信号中只有一位（F25.5），而在840C中则有1INC/10INC/100INC/1000INC/10000INC/VAR六个信号属于增量方式，因此在PLC程序中要将这六个信号对应到原程序中的F25.5。
3.2.4 轴信号的处理
3.2.4.1 PLC→NC信号的处理
在这部分的处理中，要将原8M系统PLC程序中所用到的所有 PLC→NC信号对 应到840C系统的接口 信号上，而对840C专有的信号也要作相应的处理。下面给出 部分信号的对应关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）
其它信号也同样处理。
3.2.4.2 NC→PLC信号的处理
在这里信号的处理方法与 PLC→NC信号的处理是一样的，唯一要注意的是信 号的对应方向。在 PLC→NC信号的处理中，是将8M的信号对应到840C系统的信 号上，而在处理 NC→PLC的信号时，则 是将840C系统的信号对应到8M上。举例如下： 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 主轴信号的处理
3.2.5.1 PLC→NC信号的处理
在这里要注意的是主轴摆动信号（Oscillation）的处理。在8M中摆动动作只要一个信号F14.2即可完成，而在840C中摆动动作则必须有DB31/Dk+2.6（Reciprocation speed）及DB31/Dk+2.0（PLC spindle control）两个信号才可完成该动作，因此 在程序中必须将F14.2同时对应到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信号的处理