一種簡單的840D數(shù)控系統(tǒng)界面開發(fā)方法

劉玉琳 徐雙滿 霍 凱

(北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院，北京 100044)

人機(jī)界面(humen machine interface,HMI)是操作人員進(jìn)行操作選擇、參數(shù)輸入及觀察機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的接口。西門子840D數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備通用的人機(jī)交互界面，可供操作人員進(jìn)行機(jī)床操作、程序調(diào)用、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控等。針對(duì)某些加工過程比較復(fù)雜的情況，如加工過程要求嚴(yán)格的操作流程、加工前需要輸入多個(gè)參數(shù)、加工的不同階段需要調(diào)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(shí)通用的人機(jī)界面已經(jīng)不能滿足用戶的需求，為了適應(yīng)更復(fù)雜的應(yīng)用需要針對(duì)加工任務(wù)進(jìn)行人機(jī)界面的二次開發(fā)。

1 840D數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的方法介紹

西門子840D數(shù)控系統(tǒng)具有很好的開放性，用戶可根據(jù)需要開發(fā)適合生產(chǎn)需要的自定義界面。針對(duì)人機(jī)界面的二次開發(fā)，西門子提供了3種方法，包括系統(tǒng)擴(kuò)展用戶接口編程、HMI編程包(HMI programming pachage)配合高級(jí)語言編程及西門子專業(yè)組態(tài)軟件WinCC Flexible編程。其中系統(tǒng)擴(kuò)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(jìn)行開發(fā)，且能夠無縫嵌入系統(tǒng)界面是一種經(jīng)濟(jì)高效的開發(fā)方法。

本文主要介紹基于系統(tǒng)擴(kuò)展用戶接口進(jìn)行西門子840D數(shù)控系統(tǒng)界面二次開發(fā)的方法。

2 基于系統(tǒng)擴(kuò)展用戶接口的界面開發(fā)

2.1 人機(jī)界面程序文件結(jié)構(gòu)及窗體樹

基于系統(tǒng)擴(kuò)展接口的界面開發(fā)功能基于ASCII文件配置來實(shí)現(xiàn)，通過記事本等文本編輯軟件進(jìn)行編寫，文件的擴(kuò)展名為“.COM”。文件保存在“C:SiemensSinumerikHMI-Advanceddhcus.dir”目錄下，這些文件經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)的HMI軟件自動(dòng)編譯并顯示。每個(gè)COM文件內(nèi)可定義一個(gè)或多個(gè)界面，界面之間可以通過自定義軟鍵相互調(diào)用，在HMI操作界面中，多個(gè)相連的界面構(gòu)成了一個(gè)操作樹，如圖1所示。

每個(gè)窗體界面都對(duì)應(yīng)某個(gè)COM文件下的一個(gè)界面定義。如在TIAOSHI.COM文件內(nèi)有如下定義：

//M(TIAOSHI10/"調(diào)試界面"http://) ;界面名稱

DEF ....

HS1=("");定義水平軟鍵

....

2.2.4 腹痛復(fù)發(fā)情況 試驗(yàn)組與對(duì)照組進(jìn)入4周隨訪的分別為20例、13例；復(fù)發(fā)例數(shù)分別為5例（25.00%）、7例（53.85%），組間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，F(xiàn)AS、PPS分析結(jié)論一致。

HS8=("")

VS1=("");定義垂直軟鍵

....

VS8=("")

PRESS(VS1);定義軟鍵動(dòng)作

....

END_PRESS

//END

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

2.2 人機(jī)界面中顯示系統(tǒng)參數(shù)及自定義參數(shù)

人機(jī)界面的主要功能就是監(jiān)控機(jī)床的工作狀態(tài)，特別是機(jī)床各坐標(biāo)軸的位置信息。在COM文件中顯示機(jī)床坐標(biāo)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$AA_IM[X]為X軸機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)值，如果需要觀察工件坐標(biāo)系則改為$AA_IW[X]。

由于開發(fā)語法支持幾乎所有數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以加工過程中的一些中間變量如：到某個(gè)關(guān)鍵位置的距離、正在加工第幾個(gè)部位等都可以靈活地顯示在人機(jī)界面上。

2.3 人機(jī)界面中顯示圖形

針對(duì)某些復(fù)雜的加工，要求機(jī)床操作人員嚴(yán)格按照加工流程進(jìn)行操作。通過在人機(jī)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(duì)每一步操作進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2所示為一個(gè)傳感器與刀具位置關(guān)系校準(zhǔn)界面，界面提示當(dāng)前程序正在控制傳感器移動(dòng)到距測(cè)量表面50 mm處。

2.4 人機(jī)界面中進(jìn)行參數(shù)輸入

在加工過程中，經(jīng)常遇到加工方法和流程不變，但針對(duì)不同的加工對(duì)象需要經(jīng)常調(diào)整加工參數(shù)。此時(shí)如果在NC程序中將加工方法和流程固定，通過人機(jī)界面輸入加工參數(shù)，NC程序根據(jù)輸入的加工參數(shù)進(jìn)行加工則避免了頻繁修改加工程序，提高了生產(chǎn)效率。參數(shù)輸入界面見圖3。

2.5 人機(jī)界面中調(diào)用NC程序

在數(shù)控加工過程中NC程序的調(diào)用步驟通常為：切換軟鍵菜單→進(jìn)入程序管理界面→找到所需NC程序并選定→回到主界面→啟動(dòng)NC程序。通過自定義人機(jī)界面進(jìn)行數(shù)控加工操作，可實(shí)現(xiàn)加工程序一鍵調(diào)用。例如通過右側(cè)垂直第2鍵啟動(dòng)DRILL.MPF可通過如下語句實(shí)現(xiàn)。

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(dòng)NC程序

WNP("DB151.DBB30",1)//點(diǎn)亮運(yùn)行燈

END_PRESS

3 結(jié) 語

經(jīng)過以上對(duì)西門子840D數(shù)控系統(tǒng)界面二次開發(fā)方法的介紹可以看出，基于系統(tǒng)擴(kuò)展接口的界面開發(fā)方法能夠適應(yīng)復(fù)雜加工的需要，給出操作提示、豐富顯示內(nèi)容、簡化加工操作，且此方法能夠與數(shù)控系統(tǒng)無縫連接，編程簡單、響應(yīng)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(dòng)強(qiáng)度。