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基於西門子 840D 數（shù）控係統的倒置式立式車床（chuáng）人（rén）機界麵開發

2020-6-19 來源（yuán）：沈陽優尼斯智能裝備有（yǒu）限公司作者：羅濤（tāo）

摘要（yào）：立式車床的使用已經非常普遍，立式車床在使（shǐ）用和工作時候要想自動化程（chéng）度高，就需要（yào）它的數控係統完（wán）善，西門子 840D 數控係統在機床中的（de）應用，使機床的（de）控製和人機交互界（jiè）麵更優（yōu）化，Wincc Flexible 軟件的研究開發，機床的控製能（néng）更精準，並研究出（chū）設計人員結合操作（zuò）人員的操作方法（fǎ）和工程學中的機器人，綜合利用數（shù）控裝（zhuāng）置和界麵要素，研發（fā）出更好的機（jī）床功能。

關鍵詞：Wincc Flexible；Sinumerik 840D；人機交（jiāo）互界麵

1 、引言（yán）

數（shù）控機床與普（pǔ）通機床的明顯區別在於有人機交互界麵，對（duì）於它的研究，不在（zài）是以前（qián）單（dān）純的人與機器（qì）對話的界麵，需要將它設計成人性化、科（kē）技水平要高的界麵，而（ér）數（shù）控係統的數控裝置也就是 CNC 係統，要保（bǎo）證該係統應用型能高，對於不同客（kè）戶的需求（qiú），便捷和（hé）擴展性要強，根據西門子 840D 控製係統的應用，組成（chéng）它的部分，NC、PLC 與PCU。PCU 部分裝有（yǒu） HMI 界麵，這個（gè）界麵可以實現對機床的（de）監控和設置診斷，840D數控係統在應用擴（kuò）張方麵也很方便，可以隨時增加係統和（hé）元件，用戶可以根據自己（jǐ）的需求進行開發，獨立建立適（shì）合生（shēng）產（chǎn）的人機（jī）交互界麵。

Programming Package 和 Configuration Package 兩種工具可以實（shí）現人機交互的開發。Configuration Package軟件包含 Wincc Flexible 軟（ruǎn）件，Wincc Flexible 軟件是在 Protool 基（jī）礎上設計的，功能齊全，具有以下特點：

（1）具有組態功能，可組態基於 Windows CE 的SIMATIC HMI 設備、西門子的 C7、乃至 PC 機。

（2）支持 TIA，與多個軟件（jiàn）進行合並使用；

（3）可擴展性強，支（zhī）持 VB 腳本；

（4）操作簡單、設置方便、使用簡單；

（5）用戶可以自定義設置（zhì），圖像顯示豐富；

（6）通訊（xùn）功能強大，支（zhī）持類（lèi）型多。

2 、倒置式立式車床人機界麵設計

2.1 機床（chuáng）操作麵板界麵設計

倒置（zhì）式立式車床是針對用戶使用和（hé）操作研發的產（chǎn）品（pǐn），機床的選擇（zé）性很多，功能（néng）也強大，工作效（xiào）率高，節省成本，設計開發的人機交互界麵有以下幾種：

（1）排屑器人機交互界麵，如圖 1，這個界麵包含運行時間、係統參數和改變測量等係統，這個界（jiè）麵（miàn）可以對機床的運行時間（jiān）和間隔時（shí）間進（jìn）行設定，設定時間直接輸入到界麵內，在設備（bèi）開啟從主菜單調入（rù）排屑器界麵後，界麵的初始值為“0”，而（ér）界麵上最（zuì）右邊（biān）的一串數字“0”可以顯示（shì）目前排屑器在設定的（de）時（shí）間範圍內運行了多長時間和暫停了多長時（shí）間。

圖 1 排屑器工作時間設定界麵

在交互界麵出（chū）現之後，對內容進（jìn）行設置的過程為，需要將軟件內部的 OBJECT 查找出來，並在顯示屏上顯示，運行時間對應 OBJECT_92 的文本域。間隔時間對應 OBJECT_93的文本域（yù），通過（guò）這兩個更改需要的文本來更改參數。在OBJECT 軟件係統中，通過 I/O Field 進（jìn）行改變交（jiāo）互界麵中排屑器工作時間的設定，將（jiāng）其（qí）參數進行改變，變量是對應DB207.DBB4、DB207.DBB7。I/O Field 不僅（jǐn）可（kě）以對排屑進行設置，工作時間的設定（dìng）也是通過它（tā），但是（shì）變量（liàng）形（xíng）式發生了改變，通過以上最終實現其功能的 PLC 部分程（chéng）序。

在數控機床的（de）交互界麵形式（shì）中還有對設備（bèi）報警進行處理的（de）界（jiè）麵，倒置式立式車床的界麵比其他產品增加了報警處理和（hé） I/O 信息處理的界麵。同時機床的電氣係統控製櫃采（cǎi）用萬可（kě）的輸入輸出模塊，在（zài）櫃外的從站需要的數量多，同（tóng）時在機床設備上各（gè）處都有，該設備的櫃外從站是西（xī）門子公司（sī）的 ET200Pro 模塊，這樣就會對了解（jiě）每個 I/O 的情（qíng）況造成困難，倒置式立式車床的界麵會避免這一缺點，它可以再操作界麵上進（jìn）行對這些 I/O 進行輸入輸出（chū），在這個界麵中，如果想知道 I/O 的（de）狀態，可以通過視（shì）覺直接分辨顏色，因為 I/O 點的（de）顏色顯示為綠色的（de）時候，證明該設備的 PLC中 I/O 點是輸入或輸出的，這樣操作（zuò）人員在進行操作時候可以清洗準確的了解設備的狀態（tài），大大縮短了診斷時間。

倒置式立式車床的界麵也可以實現監控，對設備（bèi）在當天工作的狀態進行監控，包括加工工件的（de）件數，通過在監控主界麵的主（zhǔ）菜單中找到監控（kòng）界麵（miàn），界麵（miàn）調入之後，在（zài）界麵中總件數是指該機床從開機使用到現在加工的總數量，界麵中的當天工件計數就是（shì）今天機床運行時間內加工的數量，在設計當（dāng）天加工時間段內，也可以（yǐ）統計某一時間段內加工零件的數量，在界（jiè）麵的左（zuǒ）下角有一（yī）個當天工作計數重（chóng）置按鈕，這個是在（zài）開機之後，可（kě）以對當天共計計數進行清零處理。

2.2 移（yí）動麵板觸摸屏的界麵設計

圖2 西門子觸摸屏的人機界麵設計

機床（chuáng）的移動麵板是西門子 177DP，如圖（tú） 2 所示，通過圖中可以看（kàn）出在顯示屏內有四個控製（zhì）按鈕，有（yǒu）兩個按鈕是語言設置按鈕，可以選擇（zé） English 或者中文（wén），對應的（de）垂直鍵（jiàn）分別為 F4、F6，通過這（zhè）兩個按（àn）鍵來（lái）選擇語言進行切換，還有兩個（gè）按鈕是手輪功（gōng）能和料道功能，這兩個功能的對應水平鍵為（wéi） F10、F13。

圖 3 觸（chù）摸屏上實現機床手（shǒu）輪功能界麵

圖 3 顯示的為（wéi）按下手（shǒu）輪功能按鈕（niǔ）出現的（de）對話框，在這個設置對話框中，可以通過垂直鍵（jiàn） F3、F5、F7 對 X 軸、Y軸、Z 軸（zhóu）的位置（zhì）進行設置，界麵內會顯示（shì）當前實際坐標值，界麵內 X、Y、Z 軸設置還有下一級界麵，當設置某一坐標值數（shù）值的時候，點擊後會（huì）出現，在該界（jiè）麵內會出現你（nǐ）要（yào）設置的坐標軸，通過（guò）顏色來區分，界麵中可以對坐標軸進行向移動（dòng）、負向移動和快速移（yí）動，屏幕下方的按鈕分別控製手動移動 X 軸的增量大小。

3、結語

利用西門子數控（kòng）係統應用在機床上，結合 Wincc Flexible 軟件進行人機界麵設計，可以節省時間，同時簡（jiǎn）單有效，將這種人機交互界（jiè）麵應用在機床上，可以簡化機床生產時候的操（cāo）作時（shí）間，提高生產效率。數控（kòng）機床作為我國機械加工領域的加工設備，它的地位是不（bú）能比擬的，要降低人機界麵對設備的影響，在今後機床的發展中（zhōng），數控係統（tǒng）的操作界麵是未來競爭的環節。

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