該機(jī)座加工中心是1992年從美國(guó)西屋公司引進(jìn)的二手設(shè)備，由美國(guó)弗雷爾公司制造。它由端鏜床、惻鏜床和轉(zhuǎn)臺(tái)三大部分組成，懸臂伸展7、5m，直徑1．5m，轉(zhuǎn)臺(tái)長(zhǎng)12m，寬4．2m，承載140t，可用于加工30o、6o0和9o0MW 汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)座，是我國(guó)汽輪發(fā)電機(jī)制造業(yè)中的特大型專用設(shè)備該加工中心的控制系統(tǒng)為兩臺(tái)A—B7320數(shù)控系統(tǒng)，分別控制端鏜床和側(cè)鏜床，控制軟件由A- B公司開發(fā)，包含PAL(即PLC軟件)。因?yàn)榇笮蛿?shù)控設(shè)備的特殊性，其PAL軟件和NC軟件混合在一起開發(fā)，因此PAL接口軟件是不可讀寫的，只能運(yùn)行，這給數(shù)控設(shè)備改造帶來(lái)很大困難。為徹底弄清PAL接口軟件，我們進(jìn)行了破譯和分析，弄清了大型設(shè)備PAL接口軟件設(shè)計(jì)中的一些特殊問(wèn)題，同時(shí)掌握了大量機(jī)床參數(shù)。

一、大型數(shù)控設(shè)備的特殊問(wèn)題

  1．大、中型數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用帶齒輪變速的傳動(dòng)方式，這是為了保證低速時(shí)可傳遞較大的扭矩，同時(shí)能擴(kuò)大恒功率區(qū)的變速范圍。既然有齒輪變速，就存在一個(gè)“掛檔” 問(wèn)題 大型機(jī)床掛檔常采用液壓撥叉，為預(yù)防“頂齒”現(xiàn)象常采用主電機(jī)的瞬間點(diǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而帶來(lái)下列問(wèn)題：① 大慣量帶來(lái)的時(shí)延需用時(shí)間繼電器檢測(cè)，超過(guò)一定時(shí)間，顯示掛擋失敗；②為可靠起見，掛檔結(jié)束時(shí)應(yīng)由掛檔限位開關(guān)通知計(jì)算機(jī)掛檔成功與否；③ 掛檔時(shí)的瞬問(wèn)點(diǎn)動(dòng)需向接口輸出短時(shí)運(yùn)動(dòng)命令，這在PLC中很難順利實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐话鉖AL系統(tǒng)無(wú)法處理電機(jī)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：④ 為彌補(bǔ)自動(dòng)掛擋的不足，在面板上保留了手動(dòng)掛擋的按鈕開關(guān) 這些問(wèn)題在該加工中心PAL軟件中均有較好的處理。

  2．夾緊、放松問(wèn)題在大型數(shù)控機(jī)床中比較突出．為了在大慣量條件下準(zhǔn)確定位，坐標(biāo)軸在到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)必須立即夾緊，運(yùn)動(dòng)時(shí)再放松。有的坐標(biāo)軸還分成低夾和高夾，以免夾緊時(shí)抖動(dòng)。這些功能要求增加了接口軟件編寫的難度。

  3．出現(xiàn)了通常NC程序和PLC程序的耦合問(wèn)題。例如上述提到的C軸高夾和低夾問(wèn)題，判斷進(jìn)入高夾帶、低夾帶所用的公式為：終點(diǎn)位置一現(xiàn)行位置+跟隨誤差。這些系統(tǒng)參數(shù)在PLC數(shù)據(jù)區(qū)中是沒(méi)有的，原控制程序中NC和PLC (PAL)是混合開發(fā)的．不存在此類問(wèn)題，對(duì)一般改造用戶來(lái)說(shuō)，提取這些系統(tǒng)參數(shù)則存在一些圍難。

  4．單方向趨近對(duì)大型機(jī)床準(zhǔn)確定位格外重要，目前許多數(shù)控系統(tǒng)均有此種功能，在改造中極為方便。

  5．某些參數(shù)的選擇范圍。我們發(fā)現(xiàn)大型數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)軟件增益K_C非常低(系統(tǒng)位置環(huán)增益K_V=K_C·K_D· K_M·K_A，見筆者專著《機(jī)床計(jì)算機(jī)數(shù)控》)，一般在0．002~0．005之間。由于K_C值定得低，使得系統(tǒng)位置環(huán)增益K_V值大大低于1。這樣的低增益系統(tǒng)易于穩(wěn)定，調(diào)整方便，適臺(tái)于大型機(jī)床，缺點(diǎn)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(gè)回轉(zhuǎn)軸，用于加工機(jī)座端面100多個(gè)孔，定位夾緊以后，在Z軸方向進(jìn)刀鉆孔。從1997年底開始，C軸定位發(fā)生振蕩，無(wú)法找到準(zhǔn)確定位位置，左右搖擺，嚴(yán)重影響加工進(jìn)度。我們分析系由于機(jī)械部分磨損，致使到位帶已不能滿足要求，需擴(kuò)大。這對(duì)于新型數(shù)控系統(tǒng)而言是非常簡(jiǎn)單的，只要修改一下到位帶參數(shù)即可，但對(duì)于該臺(tái)20世紀(jì)70年代末期的二手設(shè)備卻不是一件容易的事。A—B7320數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)不對(duì)用戶開放，一經(jīng)調(diào)試完畢即存入機(jī)床參數(shù)區(qū)(以絕對(duì)地址方式出現(xiàn))。機(jī)床參數(shù)中的NC參數(shù)約有l(wèi)0個(gè)，其中包括到位帶和夾緊帶，只需將其適當(dāng)擴(kuò)大，C軸振蕩問(wèn)題即可解決。當(dāng)然此種軟件維修是臨時(shí)性的，徹底的解決辦法是對(duì)機(jī)械磨損進(jìn)行維修。

三、數(shù)控系統(tǒng)的選型

  本次改造是用兩臺(tái)A-B9／260CNC取代原有的A-B7320CNC系統(tǒng)。同時(shí)更換的還有九個(gè)坐標(biāo)的直流伺服，直<