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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（miàn）開發

2020-6-19 來源：沈陽優尼斯智能裝備（bèi）有限公司作（zuò）者：羅濤

摘要：立式車床的使用已經非常普遍，立式車（chē）床在使用和工作時候要想自動化程度高，就需要（yào）它的數控係統完善，西門子 840D 數控係統在機床中的（de）應用，使機床的控製和（hé）人（rén）機（jī）交互界麵更優化，Wincc Flexible 軟件的（de）研究（jiū）開發，機床的控製能更精（jīng）準，並研究出設計人員結合（hé）操作人員的操作方法和工程學中的機器人，綜合利用（yòng）數控裝置和界麵要素，研發出更好的機床功（gōng）能。

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

1 、引言

數控機（jī）床與普通機床（chuáng）的明顯區別在於（yú）有人（rén）機交互界麵，對於它的研究，不在是以前單純（chún）的人與機器對話的界麵，需要將它設（shè）計成人性化（huà）、科技水平要高的界麵，而數控係（xì）統的數控裝置也就是 CNC 係統，要保證（zhèng）該係統應用型能高，對於不同客戶的需（xū）求，便捷和擴展（zhǎn）性要強，根據西門子 840D 控製係統的應用，組成它的部分，NC、PLC 與PCU。PCU 部分（fèn）裝有 HMI 界麵，這個界麵可以實現對（duì）機床的監控和設置診斷，840D數控係統在（zài）應用擴張方麵也很方（fāng）便（biàn），可以隨（suí）時增（zēng）加係（xì）統和元件，用戶可（kě）以根據自己的需求進（jìn）行開發，獨（dú）立建立適合生產的人機（jī）交互（hù）界麵。

Programming Package 和 Configuration Package 兩種工具可以實現人機交（jiāo）互的開發。Configuration Package軟件包含 Wincc Flexible 軟件，Wincc Flexible 軟件（jiàn）是在 Protool 基礎（chǔ）上設計的，功能齊全（quán），具有以下特點：

（1）具有（yǒu）組態功能（néng），可組（zǔ）態（tài）基於（yú） Windows CE 的SIMATIC HMI 設備（bèi）、西門子（zǐ）的 C7、乃至 PC 機（jī）。

（2）支持 TIA，與多個軟件進行合並使用；

（3）可擴展性強，支持 VB 腳本；

（4）操（cāo）作簡單、設置方便、使用（yòng）簡（jiǎn）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 機床操作麵板界麵設計

倒置式立式車床是針對用戶使用和操（cāo）作研發的產品，機床的選擇性很多，功能也強大，工（gōng）作效率高（gāo），節省成本，設計開發的人機交互界麵有以下幾（jǐ）種：

（1）排屑器（qì）人機交互界麵，如圖 1，這個界麵包含運行時間、係統參（cān）數（shù）和改變（biàn）測量等係（xì）統，這個界麵可以對機床的運行時（shí）間和間隔（gé）時間進行設定，設定時間（jiān）直接輸入到界麵內，在設備開啟（qǐ）從主菜（cài）單調入排屑器界麵後，界麵的初始值為“0”，而界麵上最右邊的一串數字“0”可以顯示目前排屑（xiè）器在設定的時間範圍內運行了多長時間和暫停（tíng）了多長時間。

圖 1 排屑器工作時間設（shè）定界麵

在交互界麵出現之後（hòu），對（duì）內容進行設置的過程為，需要將軟件內部的 OBJECT 查找出來，並在顯（xiǎn）示屏上顯示，運（yùn）行（háng）時間對應 OBJECT_92 的文本域。間隔時間對應 OBJECT_93的文本域，通過這兩個更改需要的（de）文本來更改參數。在OBJECT 軟件係統（tǒng）中，通過 I/O Field 進行改（gǎi）變交互界麵中排屑器工（gōng）作時間的設定，將其參數進行改變，變量是對應（yīng）DB207.DBB4、DB207.DBB7。I/O Field 不僅可以（yǐ）對排屑進行設置，工作時間的設定也是通過它，但是變量（liàng）形式發生了改（gǎi）變，通過以上最終實現其功能的 PLC 部分程序。

在數（shù）控（kòng）機床（chuáng）的交互界麵形（xíng）式中還有對設備報警進行處理的界麵，倒置（zhì）式立式車床的界麵比其他產品（pǐn）增加了報警（jǐng）處理和 I/O 信（xìn）息（xī）處理的界麵。同時機床的電氣係統控製櫃采用萬可的輸（shū）入輸出模塊，在櫃外的從站需要的數量多，同（tóng）時在機床設備上各處都有，該設備的櫃外從站是西門（mén）子公司的 ET200Pro 模塊，這樣就會對了解每個（gè） I/O 的情況造成困難，倒置（zhì）式立（lì）式車床的界麵會（huì）避免這一缺點，它可以再操作（zuò）界麵上進行對這些 I/O 進行輸入輸出，在這個界麵中，如果想知道 I/O 的狀態，可以通過視覺直接分辨（biàn）顏（yán）色，因為 I/O 點的顏色顯示為綠色的時候（hòu），證明該（gāi）設備的 PLC中 I/O 點是輸入或輸出的（de），這（zhè）樣操作人員在進（jìn）行操作時候可（kě）以（yǐ）清洗（xǐ）準確的了解設備的狀態，大大縮短（duǎn）了診斷時間。

倒置（zhì）式立式車床的界麵也可以實現（xiàn）監控，對設備在當天工作的狀態（tài）進行監控，包括加工工件的件（jiàn）數，通過在監控主界麵的主菜單中找到監控界麵（miàn），界麵調入之後，在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今天機床運行時間內加工的數量，在設計當天加（jiā）工時間段內，也可以統計某（mǒu）一（yī）時間段（duàn）內加工零（líng）件的數量，在界麵的（de）左下角有一個當天工作計數重置按鈕，這個是在開機之（zhī）後，可以對當天共計計數進行清（qīng）零處理（lǐ）。

2.2 移動麵板觸摸屏的界（jiè）麵設計

圖2 西門子觸摸（mō）屏（píng）的人機界（jiè）麵設計

機床的移動麵板（bǎn）是西門子 177DP，如圖 2 所示，通過圖（tú）中可以看出在顯示屏內有四（sì）個（gè）控製按鈕，有兩個（gè）按鈕是語言設置按鈕，可以選擇 English 或者中文，對（duì）應的（de）垂直鍵分別為 F4、F6，通過這兩（liǎng）個按鍵來選擇語言進行切換，還有兩個按鈕是手輪功能（néng）和料道功能（néng），這兩個功能（néng）的對應水平（píng）鍵為 F10、F13。

圖 3 觸摸屏上實現機床手輪功能界麵

圖 3 顯示的為按下手輪功能按鈕（niǔ）出現的對話框，在這個設置（zhì）對話框中，可以通（tōng）過垂直鍵（jiàn） F3、F5、F7 對 X 軸、Y軸、Z 軸的位置進行設置，界麵內會顯示當前實際（jì）坐標值，界麵內 X、Y、Z 軸設（shè）置還有下一級界麵，當設置某（mǒu）一坐標值數值的（de）時候，點擊後會出現（xiàn），在該界麵內會出現你要設置的坐標軸，通過（guò）顏色來區分，界麵中可以對坐標軸進行向移動、負向移動和快速移動，屏幕下方的按鈕分別控製（zhì）手動移動 X 軸的增量大小。

3、結語

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

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