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基於西門子 840D 數控係統的倒置式立式車床人機界麵開發

2020-6-19 來源：沈陽優尼斯智能裝備有限公司作者：羅濤

摘要：立式車床的使（shǐ）用已經非常普遍（biàn），立式車床在使用和工作時候要想自動化程（chéng）度高，就需要它的（de）數控係統完（wán）善，西門子 840D 數控係統在機床中的應用，使機床（chuáng）的控製和人機（jī）交互界麵更優化，Wincc Flexible 軟件的研究開發，機床的控製能更精準，並（bìng）研究出設計人員結合操作人員（yuán）的操作方（fāng）法和工程學中的機器人，綜合利用數控（kòng）裝置和界麵要素，研發出（chū）更好的機床功能。

關鍵詞：Wincc Flexible；Sinumerik 840D；人機交互界麵

1 、引言（yán）

數控機床與普通機床的明顯區別在於有人機交互界（jiè）麵，對於它的研究，不在是以前單（dān）純的（de）人與機器（qì）對話的界（jiè）麵，需要將它設計成人性化、科技水平要（yào）高的界麵，而數控係統的數控裝置也就是 CNC 係（xì）統，要保證（zhèng）該（gāi）係統應用型能高，對於不同客（kè）戶的需求，便捷和擴展性要強，根（gēn）據西門子（zǐ） 840D 控（kòng）製係統（tǒng）的應用，組成（chéng）它的部分，NC、PLC 與（yǔ）PCU。PCU 部分裝有 HMI 界麵，這（zhè）個界麵可以實現對（duì）機床的監（jiān）控和設置診斷，840D數控係統在應用擴張方麵也很方便，可以隨（suí）時增加係統和元件，用戶可以根據自己的需求進行開發，獨立建立適合生產（chǎn）的（de）人（rén）機交（jiāo）互界麵。

Programming Package 和 Configuration Package 兩（liǎng）種工（gōng）具可以（yǐ）實現人機交互的開發。Configuration Package軟件包含 Wincc Flexible 軟件，Wincc Flexible 軟件是（shì）在 Protool 基礎上設計的，功能齊全，具（jù）有以下特點（diǎn）：

（1）具（jù）有組態功能，可組態基（jī）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（hé）並使用；

（3）可擴展性強，支持 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，圖像顯示豐富；

（6）通訊功能強大，支持類型多。

2 、倒置式立式車床人機界麵設計

2.1 機床（chuáng）操作麵板（bǎn）界麵設計

倒置式立式車床是（shì）針對（duì）用戶（hù）使用和操作研發的產品，機床的選擇性很多，功能也強大，工作效率高，節省（shěng）成本，設計開發的人機（jī）交互界麵有以下（xià）幾（jǐ）種：

（1）排屑器（qì）人機交互界麵，如圖 1，這個界麵（miàn）包含運行時間、係統參數和改變測量等係統，這個界麵可以對機床的運行（háng）時間和（hé）間隔時間進（jìn）行設定（dìng），設定時間直接輸入到（dào）界麵內，在設備開啟從主菜單調入（rù）排屑器（qì）界麵後，界麵的初始值為“0”，而界麵上最右邊的一串（chuàn）數字“0”可以顯示目前排屑器在設定的時間範圍內運行了多長時間和暫停了多長（zhǎng）時間。

圖 1 排屑器工作時間設定界（jiè）麵

在（zài）交互界麵出現之後，對內容進行設置的過程為，需要將軟件內（nèi）部的 OBJECT 查找（zhǎo）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（de）文本域，通過這兩個更改需（xū）要的文（wén）本來更改參數。在OBJECT 軟件係統中，通過 I/O Field 進（jìn）行改變交互界麵中排屑器工作時間的（de）設定（dìng），將其參數進行改變，變量（liàng）是（shì）對應DB207.DBB4、DB207.DBB7。I/O Field 不僅可以對排屑進行設置，工作時間（jiān）的設定（dìng）也是通過它，但（dàn）是變量形式發生了改（gǎi）變（biàn），通過以上最終（zhōng）實現其功（gōng）能（néng）的 PLC 部分程序。

在數控機床（chuáng）的交互界麵形式中還有對設備報警（jǐng）進行處（chù）理的界麵，倒置式立式車床的界麵比其他產品增加了報（bào）警處理和 I/O 信息處（chù）理的界麵。同時機（jī）床（chuáng）的電氣係統控製（zhì）櫃采用萬可的輸入輸出模塊，在櫃外的從站需要的數量多，同時在機（jī）床設備上各處都有，該設備的櫃外從站是西門子公司的 ET200Pro 模塊，這樣就會對了解每個（gè） I/O 的情況（kuàng）造（zào）成困難，倒置式立式車床的界麵（miàn）會避免這一缺（quē）點，它可以再操（cāo）作界麵（miàn）上進行對這些 I/O 進行輸入輸出，在這個界麵中，如果想知道 I/O 的狀態，可以通過（guò）視覺直接分辨顏色，因（yīn）為 I/O 點的顏色顯示為綠色的時候，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（xǐ）準確的了解（jiě）設（shè）備的（de）狀態，大（dà）大縮短了診斷時間。

倒置式（shì）立式車床的界麵也可以實現監控，對設備在當天工作的狀態進行監控，包括加工工件的件數，通過（guò）在（zài）監控主界麵的主菜單（dān）中找到監控界麵，界（jiè）麵調入之後，在界麵中總件數（shù）是指該機床從開機使用到現在加工的總數量，界（jiè）麵中的當天工件計數就是今天機床運行時間內加（jiā）工的（de）數量，在設計當天加工時間段內，也可以統計某一時間段內加工零件的數量，在界麵的左下角有一個當天工作計數重（chóng）置按鈕，這個是在開機（jī）之後，可以對當天共計（jì）計數進（jìn）行（háng）清零處理。

2.2 移動麵板觸摸屏（píng）的界麵設計

圖2 西門（mén）子觸摸屏的人（rén）機界麵（miàn）設計

機床的移動麵板是西門子 177DP，如圖 2 所示，通過圖中可以看出在（zài）顯示屏內有四個控（kòng）製按鈕，有兩個按鈕（niǔ）是語言設（shè）置按鈕，可以選擇（zé） English 或者中文，對應的垂直鍵分別為 F4、F6，通過這兩個按鍵來選擇語言（yán）進行切換，還有兩個按鈕是手輪功能和料道（dào）功能，這兩個功能（néng）的對應水平鍵為（wéi） F10、F13。

圖（tú） 3 觸摸屏上實現機床（chuáng）手輪功能界（jiè）麵

圖 3 顯示的為按下手輪功能按鈕出現的對話框（kuàng），在這個設置對話框（kuàng）中，可以通過垂（chuí）直鍵 F3、F5、F7 對 X 軸、Y軸、Z 軸的位置進行設置，界麵內會顯示當（dāng）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值的時候，點擊後會出現，在該界麵內會出現（xiàn）你要設置的坐標軸（zhóu），通過顏色來區（qū）分，界（jiè）麵（miàn）中（zhōng）可以對坐標軸進行向移動（dòng）、負向（xiàng）移動和快（kuài）速（sù）移動（dòng），屏幕下方的按鈕分別控製（zhì）手動移動 X 軸的增量大小（xiǎo）。

3、結語

利用西（xī）門子數控係統應用在（zài）機床上，結合 Wincc Flexible 軟件進行人機界麵設計（jì），可（kě）以節省時（shí）間，同時簡單有效，將這種（zhǒng）人（rén）機交互界麵應用在機床上，可以簡化機床生產時候的操作時間，提高生產效（xiào）率。數控機床作為我國機械加工領域的加工設備，它的地位是不能比擬的，要降低人（rén）機界麵對（duì）設備的影（yǐng）響，在今後機床的發展中（zhōng），數控係統的操作界麵是未來競爭的環（huán）節。

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