一種簡單的840D數控系統界面開發方法

劉玉琳 徐雙滿 霍 凱

(北京交通大學機械與電子控制工程學院，北京 100044)

人機界面(humen machine interface,HMI)是操作人員進行操作選擇、參數輸入及觀察機床運行狀態的接口。西門子840D數控系統已經具備通用的人機交互界面，可供操作人員進行機床操作、程序調用、參數設置、狀態監控等。針對某些加工過程比較復雜的情況，如加工過程要求嚴格的操作流程、加工前需要輸入多個參數、加工的不同階段需要調用不同的加工程序、需要自定義的操作提示及信息反饋等。此時通用的人機界面已經不能滿足用戶的需求，為了適應更復雜的應用需要針對加工任務進行人機界面的二次開發。

1 840D數控系統開發的方法介紹

西門子840D數控系統具有很好的開放性，用戶可根據需要開發適合生產需要的自定義界面。針對人機界面的二次開發，西門子提供了3種方法，包括系統擴展用戶接口編程、HMI編程包(HMI programming pachage)配合高級語言編程及西門子專業組態軟件WinCC Flexible編程。其中系統擴展用戶接口編程無需購買任何軟件，只需利用記事本等文本編輯器即可進行開發，且能夠無縫嵌入系統界面是一種經濟高效的開發方法。

本文主要介紹基于系統擴展用戶接口進行西門子840D數控系統界面二次開發的方法。

2 基于系統擴展用戶接口的界面開發

2.1 人機界面程序文件結構及窗體樹

基于系統擴展接口的界面開發功能基于ASCII文件配置來實現，通過記事本等文本編輯軟件進行編寫，文件的擴展名為“.COM”。文件保存在“C:SiemensSinumerikHMI-Advanceddhcus.dir”目錄下，這些文件經數控系統的HMI軟件自動編譯并顯示。每個COM文件內可定義一個或多個界面，界面之間可以通過自定義軟鍵相互調用，在HMI操作界面中，多個相連的界面構成了一個操作樹，如圖1所示。

每個窗體界面都對應某個COM文件下的一個界面定義。如在TIAOSHI.COM文件內有如下定義：

//M(TIAOSHI10/"調試界面"http://) ;界面名稱

DEF ....

HS1=("");定義水平軟鍵

....

2.2.4 腹痛復發情況 試驗組與對照組進入4周隨訪的分別為20例、13例；復發例數分別為5例（25.00%）、7例（53.85%），組間比較，差異無統計學意義，FAS、PPS分析結論一致。

HS8=("")

VS1=("");定義垂直軟鍵

....

VS8=("")

PRESS(VS1);定義軟鍵動作

....

END_PRESS

//END

文件中定義了一個調試界面“TIAOSHI10”，它的調用方法為：LM("TIAOSHI10","TIAOSHI.COM")，界面調用時既要包含文件名也要包含界面名。

2.2 人機界面中顯示系統參數及自定義參數

人機界面的主要功能就是監控機床的工作狀態，特別是機床各坐標軸的位置信息。在COM文件中顯示機床坐標軸的方法非常簡單，只需一條定義語句即可。

DEF X=(R2///"","","","mm"http:///"$AA_IM[X]"/40,10,80/10,20)

其中$AA_IM[X]為X軸機床坐標系坐標值，如果需要觀察工件坐標系則改為$AA_IW[X]。

由于開發語法支持幾乎所有數學運算，所以加工過程中的一些中間變量如：到某個關鍵位置的距離、正在加工第幾個部位等都可以靈活地顯示在人機界面上。

2.3 人機界面中顯示圖形

針對某些復雜的加工，要求機床操作人員嚴格按照加工流程進行操作。通過在人機界面上顯示圖形的方式可以更加直觀地讓操作人員理解操作流程，并可配以文字對每一步操作進行詳細說明。圖2所示為一個傳感器與刀具位置關系校準界面，界面提示當前程序正在控制傳感器移動到距測量表面50 mm處。

2.4 人機界面中進行參數輸入

在加工過程中，經常遇到加工方法和流程不變，但針對不同的加工對象需要經常調整加工參數。此時如果在NC程序中將加工方法和流程固定，通過人機界面輸入加工參數，NC程序根據輸入的加工參數進行加工則避免了頻繁修改加工程序，提高了生產效率。參數輸入界面見圖3。

2.5 人機界面中調用NC程序

在數控加工過程中NC程序的調用步驟通常為：切換軟鍵菜單→進入程序管理界面→找到所需NC程序并選定→回到主界面→啟動NC程序。通過自定義人機界面進行數控加工操作，可實現加工程序一鍵調用。例如通過右側垂直第2鍵啟動DRILL.MPF可通過如下語句實現。

PRESS(VS2)//按下垂直第2鍵

AP("MPF.DIRDRILL.MPF")//加載NC程序

SP("MPF.DIRDRILL.MPF")//選擇NC程序

WNP("I100.0",1)//啟動NC程序

WNP("DB151.DBB30",1)//點亮運行燈

END_PRESS

3 結 語

經過以上對西門子840D數控系統界面二次開發方法的介紹可以看出，基于系統擴展接口的界面開發方法能夠適應復雜加工的需要，給出操作提示、豐富顯示內容、簡化加工操作，且此方法能夠與數控系統無縫連接，編程簡單、響應迅速、改造成本低。能夠有效降低加工中的誤操作，提高加工精度，降低工人的勞動強度。