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1.引言

    内铣机床是曲轴半精加工的主要设备。我公司的一台曲轴内铣机床制于1984年，数控系统严重老化，故障率高，维修困难，系统备件价格昂贵并且不易购买。为保证生产，我们采用SIEMENS 840D数控系统对其进行了改造，它的实施使这台已使用了将近20年的老设备重新焕发了青春。 
   
2.机床结构

    机床的配置为：直线轴U、V、 Z、W和旋转轴C。其中V和Z轴为关联轴（即V轴安装在Z轴上），U和W轴为关联轴。用来加工四缸曲轴的连杆颈。机床带有一台上下料机械手（三轴），根据自动线及机床的状态在需要时进行自动上下料。

3.系统硬件构成

    系统的硬件配置如图所示。机床840D系统采用NCU572.2,配MMC100.2。驱动采用SIEMENS 611D驱动，电机采用SIEMENS 1FT6型电机，保留原有的HEIDENHAN LS704测量系统。机械手保留原有的Itramat驱动器、电机及测量系统，以FM-NC控制。FM-NC通过PROFIBUS总线与840D系统连接，并进行通讯。通过PLC程序处理，机械手的操作与机床同步，轴的控制在机床操作面板进行。

4.系统软设计

    系统软件设计包括PLC程序设计和NC程序设计两部分。

    4.1  PLC程序设计

    PLC程序设计采用模块化编程，将机床启动条件、PLC使能信号处理、轴控制、辅助功能、FMNC与840D的通讯处理、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块。程序结构合理、层次清晰，方便阅读查找。在编程中主要解决了下面几个难点问题。

    4.1.1机床的Z轴和W轴之间没有限位开关，两轴之间防撞只能通过软件实现。编程思路如下：通过PLC读取NC变量，取得Z轴和W轴的坐标值，当Z轴坐标值为负时，Z轴进入卡盘区，无碰撞可能；当Z轴坐标值为正时（右移），Z、W轴坐标值之差的绝对值越大则Z、W轴靠的越近（注：W轴向左为负方向），当超过设定的防碰撞值时，系统报警。程序如下：

    A     M    256.0
    AN    DB34.DBX   64.7
    S     DB2.DBX  150.0                  ；超程时报警
     …
    CALL  FB     2 , DB121
     …
    NumVar :=2
    Addr1 :=DB120.C1_SMA_actToolBasePos3_2        ； 读取Z轴坐标值
     …
    Addr2 :=DB120.C1_SMA_actToolBasePos4_2         ；读取W轴坐标值
    …
    RD1  :=MD240               ；Z轴坐标值
    RD2  :=MD244               ；W轴坐标值
     …
    A     DB33.DBX   60.5         ；Z轴同步
    A     DB34.DBX   60.5         ；W轴同步
    JCN   NOCP
    L     MD   240
    L     0
     >R    
    JCN   zlqz                       ；Z轴坐标值为负时，无碰撞可能
    L     MD   240
    L     MD   244
    -R    
    T     MD   248
    L     MD   248
    ABS   
    T     MD   252
    L     MD   252
    L     DB81.DBD   40       ；设定的防撞值
    >=R   
     =     M    256.0               ；两轴坐标值的绝对值超过设定值时报警数据字
    zlqz: NOP   0