1997年應上（shàng）海汽輪發電（diàn）機有限公司（sī）之邀（yāo），筆者對該公司大型汽輪發電機機座加工中心的改造進行方案論證，並對C軸定位振蕩（dàng）問題進行軟件維修。由此對大型二（èr）手設備的維修及改造（zào）問題（tí）進行了有益的探索，獲得不少經驗。

      該機座（zuò）加工中心是1992年從美國西屋公（gōng）司引進的二手設（shè）備，由（yóu）美國弗雷爾公司製造。它由端鏜床、惻鏜床和轉台三大部分組成，懸臂伸展7、5m，直徑1．5m，轉（zhuǎn）台長12m，寬（kuān）4．2m，承載140t，可用於加工30o、6o0和9o0MW 汽輪發電機機座，是我國汽輪發電機製造業中的特大型專用設備該（gāi）加工中心的控製係統為兩台A—B7320數控係統，分別（bié）控製端鏜床和側鏜床，控（kòng）製軟件由A- B公司開發，包含PAL（即PLC軟件）。因為大型數控設（shè）備的特（tè）殊性，其PAL軟件和NC軟件混合在（zài）一起開（kāi）發，因此PAL接（jiē）口軟件是不可讀（dú）寫的（de），隻能運行，這給數控設備改造帶來很大1困難。為徹底弄清PAL接口（kǒu）軟件，我們進行了破譯和分析，弄清了大型設備PAL接口軟件設計中的（de）一些特殊問題，同時（shí）掌握了大量機床參數（shù）。

一、大型數控設備的特殊問題

       1．大、中型數控機床的主軸一般采用帶齒輪變速的傳動方式，這是為了保證低速時可傳遞較大的（de）扭（niǔ）矩，同時能擴（kuò）大恒功率區的（de）變速範（fàn）圍。既然（rán）有齒（chǐ）輪變速（sù），就存在一個“掛檔” 問題 大型機床掛檔常采用液壓撥叉，為預防“頂齒”現象常采用主電機的瞬（shùn）間點動來實現，因而帶來下（xià）列問題：① 大慣量帶（dài）來的時延需用時間繼電器（qì）檢測，超過一定時間，顯示掛擋失敗；②為（wéi）可靠起見，掛檔結束時應由掛檔限（xiàn）位開關通知計算機掛檔成功與否；③ 掛檔時的瞬問點動需向接口輸出短時運動命令，這在PLC中很難順利（lì）實現，因為一般PAL係統無法處（chù）理電機的運動問題：④ 為彌補自動（dòng）掛擋的不足，在麵板上保留了手動掛（guà）擋的按鈕開關 這些問題在該加工中心PAL軟件中均有較（jiào）好的處理。

       2．夾緊、放鬆（sōng）問題在大型數控（kòng）機床中比較突（tū）出．為了在大慣量條件（jiàn）下準確定（dìng）位，坐標軸在到達（dá）目標位置時（shí）必（bì）須立即夾緊，運動時再放鬆。有的坐（zuò）標軸還分成低夾和高夾，以免夾緊時抖動。這些（xiē）功能要（yào）求增加了接口軟件編寫的難度（dù）。

      3．出現了通常NC程序（xù）和PLC程序的耦合（hé）問題。例如上述提到的（de）C軸高夾和低夾問題，判（pàn）斷進（jìn）入高夾帶、低夾帶所用的公（gōng）式為：終點位置一現行位置+跟隨誤差。這些係統參數（shù）在PLC數據區（qū）中是沒有的，原控製程序中NC和PLC （PAL）是（shì）混合開發的．不存在此類問題，對（duì）一般改造用戶來說，提取這些係統參數（shù）則存在一些圍難。

      4．單方向趨近對大（dà）型機床準（zhǔn）確定位（wèi）格外重要，目前許多數控係統均有此種功能，在改造中極為方便。

       5．某些參數的選擇範（fàn）圍。我們發現（xiàn）大型數控機床的計算機軟（ruǎn）件增益KC非常低（係統位置環增（zēng）益KV=KC·KD· KM·KA，見（jiàn）筆者專（zhuān）著《機床計算機數控》），一般（bān）在0．002~0．005之間。由於KC值定得低，使得係統（tǒng）位置環增益KV值大大低於1。這（zhè）樣的低增益係統易於穩定，調整方便，適台於大型（xíng）機床，缺點是跟隨誤差稍大。

二、C軸振蕩（dàng）的軟（ruǎn）件維修

    
      該加工中心端鏜床C軸是一個回轉軸，用於加工機座端麵100多個孔，定位夾緊以後（hòu），在Z軸方向進刀鑽孔（kǒng）。從1997年底開始，C軸定位發生振蕩，無法找到準確定位位（wèi）置（zhì），左右搖擺，嚴重影響加工進度。我們分析係由於機械部分磨損（sǔn），致使到位帶已不（bú）能滿足要求，需擴大。這對於新型數控係統（tǒng）而言是非常簡單的，隻要修改一下到位帶參數即可，但對於該台20世紀70年代末期的二（èr）手設備卻不是一件容易的事。A—B7320數控係統的機床參數不對用戶開放，一經調試完畢即存入機床參數區（qū）（以絕對地址方式出現（xiàn））。機床參數中的NC參數約有l0個，其中包括到位帶和夾緊帶，隻需將其適（shì）當擴大（dà），C軸振蕩問題即可解決。當然（rán）此（cǐ）種軟件維修是臨時（shí）性的（de），徹底的解決辦法是（shì）對機（jī）械磨損進行維修（xiū）。

三、數控係統的選型

     本次改造是用（yòng）兩台（tái）A-B9／260CNC取代原有的A-B7320CNC係統。同時更換的還（hái）有九個坐標的直流伺服，直（zhí）流（liú）電機暫不換。A-B7300係列和 9係列CNC數控係統分（fèn）別誕生於20世紀70年代和90年代，跨度為20年。其間微電（diàn）子技術、計算（suàn）機技術（shù）、控製技術、軟件技術等均（jun1）有飛速發展，因此（cǐ）9係列比7300係（xì）列從整體水平上有很（hěn）大提高，但9係列的係（xì）統軟件完全是從7300係列軟件脫胎而來。這一點對於（yú）成（chéng）功的數（shù）控改造意義（yì）很大，現分析見下。

      1．7300係列和9係（xì）列軟件均采用前後台型控製結構。7300係列的前台程序為一個（gè）10ms的中斷服務程序，數控機床的重要功能如插補、位控、 PAL（PLC）、監控等均在其中。9係列的前台（tái）程（chéng）序（xù）仍為一個實時中斷服務程序，但采樣（處理）周期變成6～30ms，每2ms一個台階，這給（gěi）用戶提供了極大的靈活性。另外一點不（bú）同是9係列可將PAL程序分成前台和（hé）後台兩塊，以適應較（jiào）大規模I／O點控製的場合，減輕前台負擔（dān）前後台控製是經（jīng）典的（de）實時控製方（fāng）法。多級中（zhōng）斷的（de）控製法可視作前後台控製的變異（yì），即最低級中斷可視為後台程序，而其餘中斷可視為前台程序。

      2．9係列PAL （PLC）手冊中提供（gòng）了四個730o紙帶方式變（biàn）量，分別（bié）是請求變量、方式指示變量（liàng）、前（qián）零後省（shěng）略變量和托盤請求變量，係為73o0零件加工紙帶在9係列（liè）環境中使用而設立（lì）。這種紙帶兼容性能很大程度上保護（hù）了用戶的（de）利益（yì），使一些經過考（kǎo）驗的零件（jiàn）加工程序（xù）得以原封不動地在9係列中使用（yòng）。從另一個角度看，9係列和 7300係列的係統軟（ruǎn）件有很大的相似性和繼（jì）承性。

      3．7300CNC和9係列CNC提供的PAL變量有極大的相似性。對數控機床（chuáng）改造（zào）而言，PAL變量是編寫PAL程序的（de）先決條件。係統提供的PAL變量反（fǎn）映了係統程序的結構和功能。PAL變（biàn）量越豐富，其接13軟件的開發愈靈活，但（dàn）CNC係統程序的開（kāi）發難度（dù）愈大。7300係列提供的隊L變量約120個左右．9係列則有281個。從（cóng）總體上說9係列的PAL功能比7300係列強許多。7300係統中用的PAL變量均能在（zài）9係列的（de）PAL變量中（zhōng）找到，這給數控化改造（zào）提供了許多便利。