基於西門子 840D 數控係統的（de）倒（dǎo）置式立式（shì）車床人機界（jiè）麵開發
2020-6-19 來源：沈陽優尼（ní）斯智能裝備有（yǒu）限（xiàn）公司（sī） 作者：羅 濤
摘要：立式車（chē）床的使用已經非常普遍（biàn），立式車床在（zài）使用和工作時候要想自動化程度高，就（jiù）需要它的數控係統完善，西門子 840D 數控係統在機床中的應用，使機（jī）床的控製和人機交互界（jiè）麵更優化，Wincc Flexible 軟件（jiàn）的研究開發，機床的控製能更（gèng）精準，並研究出設計人員（yuán）結合（hé）操作人員（yuán）的操作（zuò）方法和工程學中（zhōng）的機器人，綜合利用數控裝置和界麵要素（sù），研發出更好的機床功能。
關鍵詞：Wincc Flexible；Sinumerik 840D；人機交互界（jiè）麵
1 、引言
數控機床與普通機床的（de）明顯區別在於有人機交互界麵，對於它的研究，不在是以前單（dān）純的人（rén）與機器（qì）對（duì）話的界麵（miàn），需（xū）要將它設計成人性化、科（kē）技水平要（yào）高的界麵，而數控係統的數控裝置也就是 CNC 係統，要（yào）保證（zhèng）該係統應（yīng）用型能高，對（duì）於不同客戶的需求，便捷和擴展性要強，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 HMI 界麵，這個界麵可以實現（xiàn）對機床的（de）監控和設置診斷，840D數控係統在應用擴張方麵也（yě）很方便，可以隨時增加係統（tǒng）和元件，用戶可以根據自己的需求進行開發，獨立建立適合生產的人（rén）機交互界麵。
Programming Package 和 Configuration Package 兩（liǎng）種工具可以實（shí）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（de），功能齊全，具有以下特點：
（1）具有組態功能（néng），可組態基於 Windows CE 的SIMATIC HMI 設備、西門子的 C7、乃至 PC 機（jī）。
（2）支持 TIA，與多個軟件進（jìn）行合並使用；
（3）可擴展性強，支持 VB 腳本；
（4）操作簡（jiǎn）單、設置方便、使用簡單；
（5）用戶可以自定義設置，圖像顯示豐（fēng）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（chuáng）是針對用（yòng）戶使（shǐ）用和操作研發的產品，機床的選擇性（xìng）很多，功（gōng）能也強大，工作效率高，節省成本，設計開發的人機交互界（jiè）麵有以下幾（jǐ）種：
（1）排屑器人機交互界麵，如圖 1，這個界麵包（bāo）含運行時間、係統參數和（hé）改（gǎi）變測量等係（xì）統，這個界麵可以對機（jī）床的運（yùn）行時間和間隔時間進行設定，設定時間直接輸入到界（jiè）麵內，在設備開啟從主菜單調入排屑器界麵後（hòu），界麵的初始值為“0”，而界麵上（shàng）最右邊的一串數字“0”可以顯示（shì）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了多長（zhǎng）時間。
圖 1 排屑器工作時（shí）間設定界麵
在交互界麵出現之後，對內容進行設置的（de）過程為，需要將軟件內部的 OBJECT 查找出來，並（bìng）在（zài）顯示屏上顯示，運行時間對應 OBJECT_92 的（de）文本域。間隔時間對應 OBJECT_93的文本域，通過這兩個更（gèng）改需要的文（wén）本來更改參數。在OBJECT 軟件係統中（zhōng），通過 I/O Field 進行改變交互界麵中排屑器工作時間的（de）設定，將（jiāng）其參數進行改變，變量是對應DB207.DBB4、DB207.DBB7。I/O Field 不僅可以對排屑進行設置，工（gōng）作時間的設定也是（shì）通過它，但（dàn）是變量形式發生了改變，通過以上最終實現其功能的 PLC 部（bù）分程序。
在數控機（jī）床的（de）交互界（jiè）麵（miàn）形式（shì）中還有對設備報警進行處理的界麵，倒置式立式車床的界麵比其他產（chǎn）品增加了報警處理（lǐ）和 I/O 信息處理的界麵。同時機床的電氣係統（tǒng）控製櫃采（cǎi）用萬可的輸入（rù）輸出模塊，在櫃外的從站需（xū）要的數量多，同時在機床設備上各處都有，該設（shè）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（zuò）界（jiè）麵上進行對這些（xiē） I/O 進行輸入輸出（chū），在這個界麵中，如果想知道 I/O 的狀態（tài），可以（yǐ）通過視覺直接分辨顏色，因為 I/O 點的顏色顯（xiǎn）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（zhè）樣操作人員在進行操作時候可以（yǐ）清洗準（zhǔn）確的了（le）解設備的狀態，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（duì）設備在當天工作的狀態進行監控（kòng），包括加工（gōng）工件的件數，通過在監控主界麵的主菜（cài）單（dān）中找到監控界麵，界麵調入之後，在界麵中總件數是指該機床（chuáng）從開機（jī）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（shí）間內加工（gōng）的數量，在設（shè）計當天加工時間段內（nèi），也（yě）可以統計某一時間段內加工零件的數量，在（zài）界麵的左下角有（yǒu）一個當天（tiān）工作計（jì）數（shù）重置按鈕，這個是在開機（jī）之後，可以對當天共計計數進（jìn）行清零處理。
2.2 移動麵板觸摸屏的界麵設（shè）計
圖2 西門子觸摸屏的人機界麵設計
機床的移動麵板是西門子 177DP，如圖 2 所示，通過圖（tú）中可以看出在顯（xiǎn）示屏內（nèi）有四個控製按鈕，有兩個（gè）按鈕是語言（yán）設置按鈕，可以選擇 English 或者（zhě）中文，對應的垂直鍵分別為 F4、F6，通過這兩個按鍵來選擇語（yǔ）言進行切換，還有兩個按鈕是手（shǒu）輪功能和料道功（gōng）能，這兩個功能的對（duì）應水平鍵為 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（gōng）能（néng）按鈕出現的對話框，在這個設置對話（huà）框中，可以通過垂直鍵 F3、F5、F7 對 X 軸、Y軸、Z 軸（zhóu）的位（wèi）置進行設置，界麵內會（huì）顯示當前實際坐標值，界麵內（nèi） X、Y、Z 軸設置還（hái）有下一級界麵，當（dāng）設置（zhì）某一（yī）坐（zuò）標值數值的時候，點擊後會出現，在該界麵內會出現你要設置的坐標軸，通過顏色來區分，界（jiè）麵中可以對坐標軸（zhóu）進行向移動、負向移動和快速（sù）移動（dòng），屏幕下（xià）方的按鈕分別控製手動移動 X 軸的增（zēng）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（jī）界麵設計，可以節省（shěng）時間，同時簡單有效，將這種人機交互界麵應用在機床上，可（kě）以簡（jiǎn）化機床生產時候的操作時間，提（tí）高生產（chǎn）效率。數（shù）控機床作為我國機械加工（gōng）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（xiǎng），在今後機床的發展（zhǎn）中（zhōng），數控係統的操（cāo）作界麵是未來競爭的（de）環節。
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