數(shù)控平面磨床系統(tǒng)改造的幾點建議
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(shù)控
平面磨床都已進入大修時期，由于數(shù)控系統(tǒng)的更新?lián)Q代，原機床上所配的數(shù)控系統(tǒng)都已停產(chǎn)，系統(tǒng)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(shù)控平面磨床數(shù)控系統(tǒng)的改造。鑒于這種情況，覺得有必要結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗對此類數(shù)控平面磨床的系統(tǒng)改造作一個總結(jié)，以利于大家今后的工作（WORK）。
1. 改造（refome）方案的選擇
1.1 數(shù)控系統(tǒng)(system)的選擇
----從國內(nèi)的現(xiàn)實情況來看，這一類的數(shù)控平面磨床基本上都是從歐洲進口的，所配的數(shù)控平面磨床數(shù)控系統(tǒng)幾乎全部是西門子公司的8M系統(tǒng)，PC則是西門子公司的S5-150 系列（series）， 而驅(qū) 動部分大部分是西門子的直流驅(qū)動。
平面磨床價格適用于小型號軸承內(nèi)、外套圈的兩平行端面磨削，也可用于活塞環(huán)、氣門座、閥片及其他圓形和異形工件磨削加工。
平面磨床廠家能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨削等。
----在確定改造方案時，由于經(jīng)費等方面的原因，大部分用戶都會選擇驅(qū)動及電機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，用戶多會選擇西門子公司SINUMERIK 840C系統(tǒng)。該系統(tǒng)是西門子公司在九十年代初推出的高檔系統(tǒng)，功能強大，使用靈活，適用于各種類型的機械加工設(shè)備，目前數(shù)控平面磨床在國內(nèi)也擁有大量的用戶。如果用戶在經(jīng)費方面沒有問題，則還可以有另一種選擇，即選用SINUMERIK840D系統(tǒng)，這樣的話，則驅(qū)動和電機都需要更換。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)，與之匹配的驅(qū)動和電機也都是數(shù)字的，從發(fā)展趨勢看，該系統(tǒng)已進入成熟期，現(xiàn)已成為西門子公司高檔系統(tǒng)中的主流機型。
1.2 PC的選擇
----數(shù)控平面磨床根據(jù)所選系統(tǒng)的不同，也就相應(yīng)選擇了不同的PC。
----SINUMERIK840C系統(tǒng)所配的PC是S5-135WD，在這里可供用戶選擇的是PC 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(use)的角度來講，兩種方案都可以滿足系統(tǒng)的功能（function）要求。
----SINUMERIK840D系統(tǒng)(system)所配的PC是S7-300，相對來講接線的工作量與840C系 統(tǒng)選擇DMP類似。
2. 數(shù)控平面磨床電氣系統(tǒng)的處理
----在電氣系統(tǒng)的處理上，要以"少動"為原則，基本上保留原機床的電氣系統(tǒng)，只將跟系統(tǒng)有關(guān)的部分進行重新設(shè)計。數(shù)控（Numerical Control）平面磨床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 PC程序的處理上要有利的多。這一點在后面再作解釋。
3.數(shù)控平面磨床 PC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PC程序(procedure)處理時要注意的問題。
----對PC程序的處理，一個基本原則是盡量保留原PC程序，只是在原程序的外圍加一個轉(zhuǎn)換(conversion)程序，數(shù)控平面磨床將與系統(tǒng)有關(guān)的部分作必要的轉(zhuǎn)換，這樣可最大限度地最大化減少工作量，同時又最大限度地保留了原PC程序中的一些安全保護措施。從我的經(jīng)驗來看，這種方法是這類系統(tǒng)改造項目最好的處理辦法。
3.1 數(shù)控平面磨床系統(tǒng)功能塊（Function Bock）的處理(chǔ lǐ)
----在西門子的PC產(chǎn)品中，不同的系統(tǒng)有不同的系統(tǒng)功能塊，因此在進行系統(tǒng)更新時，必須要對系統(tǒng)功能塊進行相應(yīng)的處理。
----在將8M系統(tǒng)更新為840C系統(tǒng)時，對于跟數(shù)據(jù)塊有關(guān)的功能塊（FB11，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。
3.2 數(shù)控平面磨床系統(tǒng)接口信號的處理
----在西門子的系統(tǒng)中，NC與PC之間的通訊都是通過接口信號實現(xiàn)的，而接口信號又包括(bāo kuò)NC→PC和PC→NC兩大部分， 其中PC→NC屬于控制信號，通過 這些信號可以完成對數(shù)控平面磨床系統(tǒng)動作的控制; NC→PC屬于系統(tǒng)給出的狀態(tài)信號，可用 于判斷系統(tǒng)是否正確執(zhí)行了控制信號的要求。因此，如何處理這部分PC程序是系統(tǒng)改造中的重點，也是本文要著重介紹的部分。
----在8M系統(tǒng)中，所有的接口(interface)信號都是占用的標志位（Fag），而840C系統(tǒng)中，數(shù)控平面磨床接口信號基本上都在數(shù)據(jù)塊（DB）中，因此在新的PC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，因此在設(shè)計轉(zhuǎn)換程序時要設(shè)計兩個程序塊，一個用于處理 NC→PC的信號，一個用于處理 PC→NC的信號。下面就分別加以論述。
3.2.1數(shù)控平面磨床 標志位（Fag）的處理
----在SINUMERIK840C系統(tǒng)中，F(xiàn)Y0-FY24是被系統(tǒng)占用的，而在8M系統(tǒng)中，數(shù)控平面磨床這部分信號則是接口信號中的一部分，因此在作PC程序(procedure)的轉(zhuǎn)換時首先要處理這部分信號。具體方法是在調(diào)用原8M系統(tǒng)OB1之前，將FY0-FY24保存到數(shù)據(jù)塊中，在調(diào)用之后，再將FY0-FY24恢復(fù)，以便840C系統(tǒng)能正常工作（WORK）。
3.2.2 數(shù)控平面磨床手動方式（Manua Contro）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(xí)慣，因此數(shù)控平面磨床在系統(tǒng)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(jīng)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(fēng)格，使操作者易于接受，同時也易于掌握。
3.2.3 數(shù)控平面磨床系統(tǒng)操作方式的處理(chǔ lǐ)
在對系統(tǒng)操作方式的處理上，數(shù)控平面磨床有兩種方式要注意*是8M系統(tǒng)中的"手動數(shù)據(jù)輸入（shūrù）"（Manua Data Input）方式，這種方式在840C中是沒有的，因此在PC 程序中要刪除與之相關(guān)的部分;第二 是"增量"（Incrementa）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PC程序中要將這六個信號對應(yīng)到原程序中的F25.5。
3.2.4 數(shù)控平面磨床軸信號的處理
在這部分的處理中，要將原8M系統(tǒng)PC程序中所用到的所有 PC→NC信號對 應(yīng)到840C系統(tǒng)的接口(interface) 信號上，數(shù)控平面磨床而對840C專有的信號也要作相應(yīng)的處理。下面給出 部分信號的對應(yīng)關(guān)系以便大家更容易理解
8MF*.0------840C: DB32/Dk+2.9（imit Switch pus）
F*.1------840C: DB32/Dk+2.8（imit Switch minus）
F*.2------840C: DB32/Dk+1.10（Controer enabe）
3.2.4.2 NC→PC信號的處理
在這里信號的處理方法與 PC→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。在 PC→NC信號的處理中，數(shù)控平面磨床是將8M的信號對應(yīng)到840C系統(tǒng)的信 號上，而在處理 NC→PC的信號時，則 是將840C系統(tǒng)的信號對應(yīng)到8M上。舉例如下 840CDB32/Dk.10------8MF*.1（Motion command -）
DB32/Dk.11------8MF*.0（Motion command +）
DB32/Dk.12------8MF*.2（Reference point reached）
3.2.5 數(shù)控平面磨床主軸(Shaft)(Spindle)信號的處理
3.2.5.1 PC→NC信號的處理(chǔ lǐ)
在這里要注意(attention)的是主軸擺動信號（Osciation）的處理(chǔ lǐ)。在8M中擺動動作只要一個信號F14.2即可完成，而在840C數(shù)控平面磨床中擺動動作則必須有DB31/Dk+2.6（Reciprocation speed）及DB31/Dk+2.0（PC spinde contro）兩個信號才可完成該動作，因此 在程序(procedure)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→PC信號的處理
這部分信號中一般用到的只有主軸停（Spinde at standsti）信號。
3.2.6 數(shù)控平面磨床輔助功能（function）的處理
在這種類型的機床中，使用最多的是M功能（function），也有個別數(shù)控平面磨床使用H功能，在這部分處理中只需將相關(guān)的信號互相對應(yīng)即可，具體對應(yīng)如下 840CDB10/D18------8MFY225
DB10/D19------FY226
DB10/D20------FY227
DB10/D30-------FY237
以上是M功能（function）（M0-M99）的對應(yīng)關(guān)系，下面的是數(shù)控平面磨床H功能的對應(yīng) 840CDB10/DR45------8MFY32
DB10/D45------FY33
DB10/DR44------FY34
除此之外，還有數(shù)控平面磨床兩個修飾信號要處理 840CDB10/D17.13------8MF31.0
DB10/D17.8 ------8MF31.3
3.2.7 數(shù)控平面磨床報警的處理
3.2.7.1 數(shù)控平面磨床接口信號的處理
在8M系統(tǒng)中，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，具體對應(yīng)關(guān)系如下 8MFY188------840CDB58/D3
FY189------DB58/DR3
FY190------DB58/D4
FY219------DB58/D19
3.2.7.2 數(shù)控平面磨床報警文本的處理
由于8M系統(tǒng)對報警文本的處理比較特殊，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。
在8M系統(tǒng)中，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），而文本的組合關(guān)系則存放在另一個數(shù)據(jù)塊DB7中，數(shù)控平面磨床每個報警信號對應(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。平面磨床是磨床的一種。主要類型有臥軸矩臺、臥軸圓臺、立軸矩臺、立軸圓臺和各種專用平面磨床。例如，F(xiàn)188.0對應(yīng)DB7/DW0，若DW0的內(nèi)容為KY=000,000，則對應(yīng)的報警文本就是由DB4及DB5的*段文本組合而成的。
在進行系統(tǒng)更新時，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，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，這樣就完成了報警文本的對應(yīng)。
3.2.8 數(shù)控平面磨床模擬(定義:對真實事物或者過程的虛擬)量的處理
因為這一類機床都屬于大型設(shè)備，造價都比較高，因此數(shù)控平面磨床廠商在生產(chǎn)時對安全防護措施都考慮得相當全面，而在這些安全防護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。因此，當我們進行系統(tǒng)改造時，對這一部分一定要仔細研究，使用新的模塊來實現(xiàn)原來的功能，而不能簡單地套用原程序，因為原來所用的模塊與新的模塊在數(shù)據(jù)格式、字長等方面有較大的不同，這一點是必須要注意的，否則可能就起不到防護的作用了。
4. 數(shù)控平面磨床新系統(tǒng)的調(diào)整
新系統(tǒng)的調(diào)整主要是指坐標軸和主軸的調(diào)整。
坐標軸的調(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，即坐標軸的實際速度與系統(tǒng)指令電壓的匹配，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，數(shù)控平面磨床也可能要調(diào)整驅(qū)動部分測速機的反饋電位計。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，需要調(diào)整的參數(shù)就是軸的位置環(huán)增益及加速度。在這里有一點要特別強調(diào)的，那就是各插補軸在相同速度下跟蹤誤差要基本保持一致，這樣才能加工輪廓的圓整。
數(shù)控平面磨床主軸(Spindle)的調(diào)整主要是速度環(huán)的調(diào)整，即各檔速度的調(diào)整。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。
以上內(nèi)容是根據(jù)自己幾年來對此類數(shù)控平面磨床進行改造而獲得的經(jīng)驗整理而出的，筆者使用這種方法改造了多臺機床，希望對大家有所啟發(fā)和幫助。
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