数控机床是加工制造业必不可少的工具，但是我国现有的数控机床大多数是老式机床，功能单一、生产效率低，无法满足生产任务需求。因此，数控机床的改造在国内加工制造业内有着巨大的需求，改造老式数控机床，提高其精度，丰富其功能，对我国机械制造业有着重要的意义
由于生产加工任务变化，某车间一台三轴（X、Y、Z轴）的828D数控机床经常需要根据任务需求增加第四轴（A轴）。该轴安装在原机床工作台上，配合X、Y、Z轴共同完成加工任务。在该加工任务完成后，为不影响其他加工任务，通常需要将A轴移走，使其不占用工作台的空间。而在移走A轴时，需要将电机动力线、编码器线以及压力检测线等拔掉，将造成已经配置好的系统出现报警现象，使得机床无法正常使用。考虑到加工任务经常变化，为了既快捷又方便地添加和移除第四轴，本文对828D数控系统一键添加与删除第四轴的改造方法进行了详细介绍。
1 系统功能分析
该型号机床采用西门子828D数控系统，系统原理图如图1所示。系统采用828D PPU261，并配置S120书本型驱动，大配置轴数为6，这里只配置了X、Y、Z、A四轴。在改造后的系统中，X、Y、Z轴为功能固定轴，A轴为功能变化轴。A轴变化会造成系统配置变化，因此在改造过程中必须对系统的相关程序配置进行深入了解。此次改造有以下几个难点：
（1）添加和删除A轴需要正确理解原PLC和828D接口地址的含义，并修改相应的PLC程序。
（2）需要理解原PLC数据块的含义，并根据功能需求建立相应的数据块。
（3）需要理解原XML文件的内容，并根据添加和删除A轴时需要的相关功能，对XML文件的内容进行增加、删除、修改等操作。
2 改造方法的实现
2.1 添加数据块
如图2所示，在828D Programming Tool Library里找到DB9905数据块，并将其添加到用户的PLC程序中。DB9905数据块的内容如图3所示，该数据块定义了HMI操作与PLC响应之间的关系。
如图4所示，创建DB9030数据块，将初始密码放在DB9030.DBD8地址中，并与DB9030.DBD4地址的值进行比较。如果DB9030.DBX0.0置1，则激活该功能。DB9030数据块的内容如图5所示，该数据块主要是存储密码。
2.2 编写PLC程序
西门子828D集成基于SIMATIC S7-200系列的PLC，PLC接口信号负责组织PLC和NC、PLC和HMI之间的信息交换。编写的PLC程序如图6所示，当输入密码与预设密码一致时，DB9030.DBX0.0置1，使选项使能，此时HMI上显示“激活”按键，就可以通过“激活”按键来添加A轴。当密码不正确时，HMI上的“激活”按键处于隐藏状态，无法进行操作。
CM AS-Interface Master ST 模块的组态需要使用以下软件：
STEP 7 (TIA Portal) 或
STEP 7 (Classic) 或
带 STEP 7 或其它组态工具的 ET 200SP 的 GSD 文件
使用 STEP 7 软件，可以对 AS-Interface 主站和连接的从站进行用户友好的组态和诊断。
另外，还可以通过 TIA Portal 中集成的控制面板或可选扩展按钮，“按下按钮”即可进行 AS-Interface 实际组态作为目标组态。使用 GSD 文件进行的组态只能通过按钮来完成。
CM AS-Interface Master ST 模块占用 ET 200SP 站的 I/O 数据中的 288 个输入字节和 288 个输出字节。I/O 分配取决于在 STEP 7 中进行的组态。
与 ET 200SP CPU 1510SP、1512SP 或 1515SP PC 结合使用，可直接在 ET 200SP 站中预处理 AS-Interface 安全信号，或者设置不带上位 CPU 的独立 AS-Interface 站。
通过 TIA Portal 并使用 CM ASI ST 主站模块组态 AS-Interface 网络
创建XML文件
XML（eXtensible Markup Language）是由W3C提出的一种可拓展标记语言，具有独立于平台、可拓展性、自描述性等特性。在西门子828D系统中，XML文件存储着系统的相关配置信息。PLC程序编写好后，需要在828D系统CF卡的oem\sinumerik\hmi\dvm目录下创建一个名为agm.xml的文件（区分大小写，要用小写）。如图7所示点击“系统数据”按键找到“系统CF卡”界面，在“dvm”文件处点击“新建”，把文件名写为agm.xml。XML文件的内容如图8所示。
2.4 激活和取消A轴
在“参数”中点击“未激活状态”，可以看到如图9所示的HMI界面，按下“使能功能”键输入密码，可以激活设置的功能。
在HMI上点击“激活”按键，激活密码验证，此时系统会自动重新启动，重启后A轴的相关配置就加载到系统中了。取消A轴时，只需要在HMI界面上点击“取消激活”按键，就可以移除A轴，包括硬件设备。