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      1997年應上海汽輪發電機有限公司之邀，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，并對C軸定位振蕩問題進行軟件維修。由此對大型二手設備的維修及改造問題進行了有益的探索，獲得不少經驗。

      該機座加工中心是1992年從美國西屋公司引進的二手設備，由美國弗雷爾公司制造。它由端鏜床、惻鏜床和轉臺三大部分組成，懸臂伸展7、5m，直徑1．5m，轉臺長12m，寬4．2m，承載140t，可用于加工30o、6o0和9o0MW 汽輪發電機機座，是我國汽輪發電機制造業中的特大型專用設備該加工中心的控制系統為兩臺A—B7320數控系統，分別控制端鏜床和側鏜床，控制軟件由A- B公司開發，包含PAL（即PLC軟件）。因為大型數控設備的特殊性，其PAL軟件和NC軟件混合在一起開發，因此PAL接口軟件是不可讀寫的，只能運行，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接口軟件設計中的一些特殊問題，同時掌握了大量機床參數。

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扭矩，同時能擴大恒功率區的變速范圍。既然有齒輪變速，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間點動來實現，因而帶來下列問題：① 大慣量帶來的時延需用時間繼電器檢測，超過一定時間，顯示掛擋失敗；②為可靠起見，掛檔結束時應由掛檔限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中很難順利實現，因為一般PAL系統無法處理電機的運動問題：④ 為彌補自動掛擋的不足，在面板上保留了手動掛擋的按鈕開關 這些問題在該加工中心PAL軟件中均有較好的處理。

       2．夾緊、放松問題在大型數控機床中比較突出．為了在大慣量條件下準確定位，坐標軸在到達目標位置時必須立即夾緊，運動時再放松。有的坐標軸還分成低夾和高夾，以免夾緊時抖動。這些功能要求增加了接口軟件編寫的難度。

      3．出現了通常NC程序和PLC程序的耦合問題。例如上述提到的C軸高夾和低夾問題，判斷進入高夾帶、低夾帶所用的公式為：終點位置一現行位置+跟隨誤差。這些系統參數在PLC數據區中是沒有的，原控制程序中NC和PLC （PAL）是混合開發的．不存在此類問題，對一般改造用戶來說，提取這些系統參數則存在一些圍難。

      4．單方向趨近對大型機床準確定位格外重要，目前許多數控系統均有此種功能，在改造中極為方便。

       5．某些參數的選擇范圍。我們發現大型數控機床的計算機軟件增益KC非常低（系統位置環增益KV=KC·KD· KM·KA，見筆者專著《機床計算機數控》），一般在0．002~0．005之間。由于KC值定得低，使得系統位置環增益KV值大大低于1。這樣的低增益系統易于穩定，調整方便，適臺于大型機床，缺點是跟隨誤差稍大。

二、C軸振蕩的軟件維修

    
      該加工中心端鏜床C軸是一個回轉軸，用于加工機座端面100多個孔，定位夾緊以后，在Z軸方向進刀鉆孔。從1997年底開始，C軸定位發生振蕩，無法找到準確定位位置，左右搖擺，嚴重影響加工進度。我們分析系由于機械部分磨損，致使到位帶已不能滿足要求，需擴大。這對于新型數控系統而言是非常簡單的，只要修改一下到位帶參數即可，但對于該臺20世紀70年代末期的二手設備卻不是一件容易的事。A—B7320數控系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（以絕對地址方式出現）。機床參數中的NC參數約有l0個，其中包括到位帶和夾緊帶，只需將其適當擴大，C軸振蕩問題即可解決。當然此種軟件維修是臨時性的，徹底的解決辦法是對機械磨損進行維修。

三、數控系統的選型

     本次改造是用兩臺A-B9／260CNC取代原有的A-B7320CNC系統。同時更換的還有九個坐標的直流伺服，直流電機暫不換。A-B7300系列和 9系列CNC數控系統分別誕生于20世紀70年代和90年代，跨度為20年。其間微電子技術、計算機技術、控制技術、軟件技術等均有飛速發展，因此9系列比7300系列從整體水平上有很大提高，但9系列的系統軟件完全是從7300系列軟件脫胎而來。這一點對于成功的數控改造意義很大，現分析見下。

      1．7300系列和9系列軟件均采用前后臺型控制結構。7300系列的前臺程序為一個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系列的前臺程序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一個臺階，這給用戶提供了極大的靈活性。另外一點不同是9系列可將PAL程序分成前臺和后臺兩塊，以適應較大規模I／O點控制的場合，減輕前臺負擔前后臺控制是經典的實時控制方法。多級中斷的控制法可視作前后臺控制的變異，即最低級中斷可視為后臺程序，而其余中斷可視為前臺程序。

      2．9系列PAL （PLC）手冊中提供了四個730o紙帶方式變量，分別是請求變量、方式指示變量、前零后省略變量和托盤請求變量，系為73o0零件加工紙帶在9系列環境中使用而設立。這種紙帶兼容性能很大程度上保護了用戶的利益，使一些經過考驗的零件加工程序得以原封不動地在9系列中使用。從另一個角度看，9系列和 7300系列的系統軟件有很大的相似性和繼承性。

      3．7300CNC和9系列CNC提供的PAL變量有極大的相似性。對數控機床改造而言，PAL變量是編寫PAL程序的先決條件。系統提供的PAL變量反映了系統程序的結構和功能。PAL變量越豐富，其接13軟件的開發愈靈活，但CNC系統程序的開發難度愈大。7300系列提供的隊L變量約120個左右．9系列則有281個。從總體上說9系列的PAL功能比7300系列強許多。7300系統中用的PAL變量均能在9系列的PAL變量中找到，這給數控化改造提供了許多便利。