基於SYNTEC的（de）螺（luó）旋錐齒輪加工機（jī）床數控（kòng）係統開發（下）
2017-1-3 來源：沈陽（yáng）工業大學 作（zuò）者：張西棟
第 4 章 新代數控係（xì）統人機界麵的設計開發
數控係統應（yīng）該具有清晰的用戶界麵，有效的用戶提示信（xìn）息，豐富（fù）的圖形化任務模型，能（néng）夠實現自我診斷以及（jí）相應信息的（de）記錄功能、自我功能巡檢以及自（zì）我功能優化。根據用戶的實際要求（qiú）對操作界麵（miàn）進行設計，利用客製化的參數輸入界麵取代繁瑣的程序的編製過程。機床操作（zuò）人員隻需在相應的客製界麵中輸入主要的幾個（gè）加工參數（shù），後（hòu）台即可生成相應的加工代碼，簡（jiǎn）化齒輪加工，提高加工任務（wù）的可管控（kòng）性。
4.1 界麵係（xì）統的整體設計
設計開（kāi）發的機床是（shì）弧（hú）齒錐齒輪加（jiā）工的專（zhuān）用機床，根據項目開發要求，對弧齒錐齒輪加工機床中安裝的數控係統人機界麵進行客製開發（fā）。圖4.1 是弧齒錐齒輪加工（gōng）機床人機界麵（miàn）工作（zuò）流程。
首先是齒製的選擇，選擇弧齒齒製，進入弧齒錐齒輪的參數（shù）輸入界麵；然後（hòu）通過點選底部相應的客製好的功（gōng）能鍵（jiàn），進入齒輪參數輸入界麵、工藝參數輸入界麵以及刀（dāo）具參數（shù）輸（shū）入界麵，通過子頁麵下對應的各個子功能（néng）鍵，進入各自的參數輸入界麵，完成相應數據參數的輸入。
數據（jù）參數輸入完成之後，通過參數檢（jiǎn）查模塊進（jìn）行參數自檢，如果有錯誤參數，返回參數輸入界麵（miàn）進行參數的修改；如果無誤，則進入仿真加工模塊。在仿真過程中如果（guǒ）出現刀具（jù）與工件的幹涉等錯誤，則返回參數輸入界麵進行參數的修改，直至錯誤消（xiāo）除，進入（rù）數控加工過程，最後退出程序，完成加工。
4.2 e HMI 客製工具
新代（dài）數控係（xì）統的客製過程包括（kuò）專案的建立、畫麵檔與功能鍵的設計、畫麵（miàn）檔與相（xiàng）應功能鍵的鏈接以（yǐ）及安裝文件的封（fēng）裝等過程。 人機界麵的客製（zhì）工作主要由 e HMI 開發軟件完成，當按照（zhào）安裝要（yào）求將（jiāng）相（xiàng）關模擬仿真（zhēn）軟件安裝完畢之後，安裝目錄（lù）下就（jiù）會（huì）生成 SYNTEC 數控係統標準的仿真係（xì）統文件，如圖 4.2 所示，Disk C 之下有三個人機（jī）相關的文件（jiàn）夾，一（yī）是標準（zhǔn）文件夾 Std MMIRes，這（zhè）是新代的（de）標準人機，不允許修改；二是準係統文（wén）件（jiàn）夾（jiá） Prd MMIRes，這是新代的準係統文件夾，同樣也（yě）是不（bú）建議修改的；三是客製文件夾 OCRes，這是操作者客製的專區，相關客製文件均保存在（zài）該文件夾下。
圖 4.1 弧齒錐齒輪加工（gōng）機床人機界麵工作流程
圖 4.2 仿真係統文件夾
圖 4.3 是（shì）新（xīn）代數控係統 SYNTEC-10B 開機運（yùn）行的標準人機界麵，為了保證（zhèng）原係（xì）統的（de）完整性以及（jí）客製後係統維護的便利性，相關人機界麵的客製工作需要在標準人機界麵的基礎上完（wán）成[54]。相關界麵的（de）客製是在 e HMI 中完成的，它由工具欄、工作區、畫麵（miàn）檔總管/功能鍵總管、屬性框、狀態列組成[42]，如圖 4.4 所示。
圖 4.3 新代 SYNTEC—10B 標準人機界（jiè）麵（miàn）
圖 4.4 e HMI 客製化工作界麵
4.3 人（rén）機界麵的客製
4.3.1 專案的建立
人（rén）機界麵由多個功能鍵（Fenubar）、畫麵檔（Browser）、圖片檔等組成，而且 e HMI會自動幫助編輯者管理這些檔（dàng）案。界麵客製過程表明，通過新增專（zhuān）案（àn）的方式，添加畫麵檔和功能鍵來實現界麵的客製，更易（yì）於一般編輯人員接受[55]。
在 e HMI 中依次選擇“檔案”→“新增”→“專案”，如圖 4.5 所示然後在彈出的對話（huà）框中指定要使（shǐ）用的專案（àn）名稱“kezhi7-6”與存儲位置，點擊“確定”。此時彈出新建專（zhuān）案的（de）提示對話框，如（rú）圖 4.6 所示。我們點選要加載標準人機的 OCRes 文件的位置，進入新的專案，e HMI 將自動加載 C:\OCRes\Common 下的 Cnc Fenu.xml（默認功（gōng）能鍵名稱）與 Syntec Param.xml（默（mò）認參數檔名稱），以及\OCRes\Common\App Data 下所有畫麵檔，而且在專案文件夾下（xià）自動生成（chéng）“kezhi7-6.beproj”的專案文件以及一個（gè）名為“kezhi7-6”的文件夾，該文件夾裏（lǐ）麵包括“Std MMIRes”、“OCRes”以及“Prd MMIRes”三個與人機客製相關的文（wén）件夾。該操作的目的是保證原係（xì）統的完（wán）整性（xìng），便（biàn）於後續畫麵檔和功能鍵的客製文件管理。“OCRes”文件夾下的“Common”文件夾用來保（bǎo）存與功能鍵客製相關的文件資料，而“Common”之下的“App Data”文件夾用來存儲與客製畫麵檔相關的文件資料（liào），這樣可以保證客製文件與原操作係統的兼（jiān）容性。
圖 4.5 專案（àn）建立
圖 4.6 新建專（zhuān）案提示框
4.3.2 畫麵檔的客製
人機界麵大致分為兩部（bù）分，一個是基礎底層畫麵，一個是實際在（zài）切換的區塊上的畫麵，其中基礎（chǔ）底層畫麵是由\OCRes Dir\Common\App Data\Backgnd.xml 的檔案所定義的[42]。對數控係統（tǒng）的界麵客製是對切換的區塊上的畫麵進行客製。
一個（gè）畫麵檔（Browser）通常由許多元件組合而成，如元件盤、標記、顯示元件、圖像、輸入欄、下拉式選（xuǎn）單、按鍵、坐標顯示元件、多圖像（xiàng）、多（duō）文字等，如圖 4.7 所（suǒ）示。在畫麵檔總管區的畫麵檔右鍵點選（xuǎn）“App Data”→“加入新畫麵檔（N）”，在彈出的對話框上填寫畫麵檔的尺寸大小值，“名稱”一欄不識別中文字符，需要輸入英文字（zì）符（區分大小寫）以及數（shù）字字（zì）符，如圖 4.8 所（suǒ）示（shì）。然後在這個空（kōng）畫麵檔（dàng）上（shàng）麵添加自己所需要的組件。首（shǒu）先為空畫麵檔（dàng）添加一個基底麵板，基底麵板的作用是通過顏色的對比，襯托出頂層元件的功能（néng）和名（míng）稱。具體操作時點選“元件”→“元（yuán）件盤（Panel）”，設置該元件（jiàn）盤的寬度（dù）（width）為 800，高度（height）為 470，使（shǐ）其能夠布滿整個畫麵檔工作區。設置背（bèi）景顏色、邊框顏色為灰色或者黑色，設置（zhì）該元件盤的層次為最底（dǐ）層（céng）。
圖 4.7 畫麵檔組成（chéng）元件
圖 4.8 新建畫麵檔對話框
以“齒製選擇”顯示組（zǔ）件為例，介紹普通顯示元件的詳（xiáng）細客製過程（chéng）。在元件盤上添加“標記”顯示組（zǔ）件，依次點選 e HMI 工具欄裏的“元件”→“標記”，在工作區的基底麵板上（shàng）按住左鍵拉出一（yī）個矩（jǔ）形區塊（kuài）的“標記”組件；然後雙擊該組件，通過圖 4.9所（suǒ）示的組件設定對話框對其尺寸大小、名稱標題、字體顏色、背景顏（yán）色以及字體大小等屬性進（jìn）行（háng）設置。當該元件設（shè）置完畢後，可以（yǐ）通過點選 e HMI 工具欄裏的“測試”→“測試畫麵檔（dàng）”選項（xiàng），對新添加“標記”元件（jiàn）的畫麵檔的客（kè）製效果進行仿真測試檢驗。 其（qí）他“顯示元件”、“輸入（rù）欄”、“圖像（xiàng）”等元件的（de）添加過程與“標記”元件的添加過程類（lèi）似，不再贅述。圖 4.10 至圖 4.16 是根據項目要求客製的部分人機交互界麵的畫麵檔。
圖（tú） 4.9 “標記”元件設定對話（huà）框（kuàng）
圖 4.10 齒製選擇畫麵（miàn）檔
圖 4.11 弧齒錐齒輪參數輸入畫麵檔
圖 4.12 弧齒齒輪參數輸入畫麵檔
圖 4.13 弧齒工藝參數（shù）輸入選擇畫麵檔（dàng）
圖 4.14 弧齒工藝參數輸（shū）入-大齒（chǐ）輪畫麵檔
圖 4.15 弧齒工藝參數輸入-小齒輪畫麵檔
圖 4.16 弧齒錐齒輪刀（dāo）具（jù）參數輸入畫麵檔
4.3.3 功能鍵的客製
一（yī）個功（gōng）能鍵由一個以上的按鍵列（Fenubar）組合而成。圖 4.17 為（wéi）標準人機主功能鍵按鍵列。功（gōng）能鍵的客製思路（lù）是在主功能鍵的基礎上，通過啟用某一個（gè）閑置功能鍵按鈕，將該按鈕的動作鏈接至（zhì）之前客（kè）製好的畫麵檔（dàng），以進入客製化的界麵。以“齒製選擇”界麵的客製功能鍵與相應畫麵檔（dàng）的鏈接為例（lì），介紹（shào）具（jù）體的客製過程。
圖 4.17 標準人機主功能鍵按鍵列
在（zài）功能鍵總管區域右鍵單擊點選“Cnc Fenu5.xml”，選擇“新增按鍵列（F）”，如（rú）圖 4.18 所示（shì）。在彈出的（de）對話框中鍵入新增按鍵列的名稱“chizhixuanze”後（hòu）點擊確認，然後生成一個按鍵列，雙擊“F1”按鈕，彈出如圖 4.19 所示的 F1 快（kuài）捷鍵設（shè）置對話框（kuàng），對該快捷鍵的標（biāo）題設置為“弧齒”，將“連接”處（chù）打勾，通過選擇後（hòu）方的下拉（lā）列表裏麵的之前已經客製好的功能鍵名稱“huchicanshushuru”，引導至（zhì）已經客製好的（de）次級功能（néng）鍵“huchicanshushuru”。 點擊“不受密碼保護的動作”選項卡，彈出如圖 4.20 所示的動作設置對話框，將“功（gōng）能選項總表”中的“切換至客製界麵”功能添加到“Action List”裏麵，然後在右下 角 輸 入 已 經 客 製 好 弧 齒 錐 齒 輪 參 數 輸 入 界（jiè） 麵 的（de） 畫 麵 檔 名 稱“HCZCLcanshushurujiemian”，點擊“add”，將其添加到“Action List”裏麵，完成該功能（néng）鍵的“F1”按鍵列的動作鏈（liàn）接客製。其他功能鍵的（de）客（kè）製以及功能鍵與畫麵檔之間的鏈接過程與“齒製選擇（zé）”的客製過程相似。
圖（tú） 4.18 新增（zēng）按（àn）鍵（jiàn）列
圖 4.19 F1 快捷鍵設（shè）置對（duì）話框
圖 4.20 動作（zuò）設置對話框
4.4 界麵係統（tǒng）的測試
各級畫麵檔的客製與相應的功能鍵（jiàn）的客製完成了數（shù）控係統人機界麵客製的大部分工作，畫麵（miàn）檔與功能鍵的鏈接完成後還需要通過 e HMI 的測（cè）試功能進（jìn）行相關人機界麵的測試仿真工作，以驗證相（xiàng）關的客製功能能（néng）否達到客製的要求。 e HMI 開發包具有測試仿真的功能，測試（shì）分為測試專案、測試畫麵（miàn）檔、測試功能鍵、人機實測。本文是通過建立專案的形式對界麵進行客製（zhì）的，所以選擇 e HMI 的（de）工具（jù）欄裏的“測試”，然（rán）後點選“人機（jī）實測”→“利用（yòng）本專案 OCRes 測試（shì）”，如圖 4.21 所示。測試係統就（jiù）會根據客製好的畫麵檔與功能鍵進（jìn）行模擬仿真（zhēn）。圖 4.22 至圖 4.28 是相關界麵的（de）仿真效果圖。
圖 4.21 啟動（dòng）測（cè）試係統
圖 4.22 齒製選擇界麵
圖 4.23 參數輸（shū）入總界麵
圖 4.24 齒輪參數輸入
圖 4.25 工藝參數輸入
圖 4.26 小齒輪工藝參數輸入
圖 4.27 大齒輪（lún）工藝參數輸入
圖 4.28 刀具參數輸入
4.5 界麵層級關係
客製的整個界麵是一個畫麵係統，為了便於分析各級界麵之間的從屬關係（xì）以及更直觀（guān）的了解畫麵檔內容，繪製層級關係框（kuàng）圖（tú）[56]，如圖 4.29 所示。在標準人機界麵下添加“齒製選擇”界麵，然後下分為（wéi）“弧齒錐齒（chǐ）輪”以及（jí）“其他齒製”界麵。“弧齒（chǐ）錐（zhuī）齒輪”界麵連接到“弧齒錐齒輪參數輸入（rù）”界麵。“弧（hú）齒錐齒輪參數輸入”界麵下分為“齒輪參數”界（jiè）麵、“工藝參數”界麵、“刀具參數”界麵。“工藝參數”界麵和（hé）“刀具參數”界麵（miàn）下各自分為大、小齒（chǐ）輪相關參數界麵，以此組成整個的（de）界麵層級係統。
4.6 多軸群顯示設計
用於螺旋錐齒輪加工的是多軸係統機床，在多（duō）軸係（xì）統中通常需要將$1(第一（yī）軸群)、$2(第二軸群)設置為（wéi）按照軸群設定來顯示坐標內容，例如$1 的 XYZC 顯示在$1 的坐標組件（jiàn）中，$2 的 AB 顯示在$2 的坐標組件中。這樣顯示比（bǐ）較符合用戶的使用習慣，也容易辨認軸與軸群的關係。圖 4.30 為主（zhǔ）界麵軸群分布圖。
圖 4.29 界麵層級關（guān）係框圖
圖 4.30 主界麵軸群分布圖
首（shǒu）先提取相應的（de）配置文件：OCRes\Common\App Data\Pos Coord.xml，然（rán）後對該文件進行（háng）配置，編程語言（yán）如下：
<xml version="1.0" encoding="UTF-8"> <Screen Type="Dot Net Extension"> <Machine coordinate layout > 機械坐標。
<Coord Box> <Page Size>5</Page Size> 一頁顯示的軸數目，默認為 5。
<Axis Group Source>1</Axis Group Source> 設（shè）定要顯示的軸群，默認為 0。
</Coord Box> <Relative coordinate layout > 相對坐標。
<Coord Box> <Page Size>5</Page Size> 一頁顯示的軸數目，默認為 5。
<Axis Group Source>2</Axis Group Source> 設定要顯示的軸群，默認為 0。
</Coord Box> <Absolute coordinate layout > 絕對坐標。
<Coord Box> <Page Size>5</Page Size> 一頁（yè）顯示的軸數目，默認為 5。<Axis Group Source>0</Axis Group Source> 設定（dìng）要顯示的軸群，默認為 0。
</Coord Box> <Distance to Go coordinate layout> 剩餘距離。
<Coord Box> <Page Size>5</Page Size> 一頁顯示的軸數目，默認為 5。
<Axis Group Source>0</Axis Group Source> 設定要顯示（shì）的軸（zhóu）群，默認為 0。
</Coord Box> </Screen> 程序中的“Axis Group Source（0-15）”表示設定所顯示的軸群（qún），“0”是默認值，表示顯示所有軸群；“1”表示僅顯示（shì）第一軸群，“2”表示僅顯示第二（èr）軸群，“4”表示僅顯（xiǎn）示第三軸群，“8”表示僅顯示第四（sì）軸群，“3”顯示第（dì）一及第二軸群（1+2=3），若要顯示不同軸群的組合，依此（cǐ）類推。例如：1+4=5：表示顯示第一（yī）軸群和第三軸群。 “Page Size”（預設為 5，大於 5 畫（huà）麵會超出。）表示設定一頁顯示的（de）軸群數量。如果欲顯示的軸群數目大（dà）於“Page Size”，則可使用“Page Down”及“Page Up”切換頁麵，由於一次按下“Page Down”鍵將觸發所有坐標（biāo）組（zǔ）件（jiàn）進行換頁動作，可以預見若不同的坐標組件設置不同數量的軸群顯（xiǎn）示，且按下“Page Down”鍵顯示其他軸群坐標（biāo）信息，將不會很快地切回第一次顯示的畫（huà）麵。令 m=“Axis Group Source”數目/“Page Size”，所以必須再按下（xià）所有坐標組件 m 的最小公倍數–1 次數，才會回到原來的畫麵。 “Page Down”按下時，軸群內容會出現“Axis Group Source”所設定的軸群（qún）內容，無（wú）關 R21（多軸群 CNC 主係統（tǒng）執行模式）所設定的值。完成相關文件（jiàn）的修改之後將對應檔案放置於對應路徑下，以保證客製的軸（zhóu）群顯（xiǎn）示能夠在（zài）數控係統重（chóng）新啟動之後（hòu）的正常顯示。
4.7 專案的封裝
在專案模式下客製完成的畫麵檔與功能鍵需要經過打包封裝的（de）過程，生成安（ān）裝包，複製（zhì）到（dào）相應數控係統文件夾下，通過更新係統的（de）方式，將客製部分內嵌到原裝新代數控係統中，方可正常運（yùn）行[42]。 首（shǒu）先點選 e HMI 工具欄中的“工具”→“檢查記憶體是否重複”→“檢查檔案\專案”，對專案的建立位置與專案參數進行（háng）檢查，在確保無誤的情況下，點選“工具”→“建立安裝（zhuāng）檔”→“打（dǎ）包專（zhuān）案”，將該（gāi）專（zhuān）案下的所有檔（dàng）案資料壓縮成一個 Zip 類（lèi）型的安裝檔，將此安裝檔複製到標準人機磁盤中，然後在標準人機（CNCMon）中升級（jí）即可。
4.8 本（běn）章小結
本章節首先對客製化界麵係統（tǒng）的整體框架進行了相關（guān）的設計構造，然後對人機界麵的客製軟件 e HMI 進（jìn）行了簡單性介紹，論述了客製工作的文件設置問（wèn）題。在此基礎上，通（tōng）過建立專案的形式，對人機界麵各級的畫麵檔、功能鍵進行了設（shè）計（jì）客製。通過測試仿真模（mó）塊，對各級畫麵檔與功能鍵的相關客製工作進行了仿真檢測，在確認各種（zhǒng）參數無誤的情況下，建立了人機界麵的各層級的關係圖，使界麵之間（jiān）的層（céng）級關係一目（mù）了然。按（àn）照操作習慣對數控係統的軸群顯示界麵（miàn）進行了編程設（shè）置。最後將客製的專案進行了軟件封裝。
第 5 章 新代 PLC 係統
新代數控係統具有內嵌的（de） PLC 係統，對畫麵檔（dàng）和功能鍵的客製工作需要（yào）相（xiàng）應地對新（xīn）代（dài） PLC 係統的參數進行相關設置，保證人機（jī）界麵的（de）參數與後台 PLC 係統參數傳輸的穩定性。 5.1 PLC 分類（lèi） 可編（biān）程控製器按其 I/O 接點數的多少、存儲器（qì）容量（liàng）的大小、指令多少與其功能的強（qiáng）弱，大致可分為小、中、大三大類[57]，如表（biǎo） 5.1 所示。按數控機床 CNC 係統中所用PLC 結（jié）構的不同，又（yòu）分為內裝型和獨立型兩類（lèi）。
表（biǎo）5.1 PLC 的（de）分類
5.2 新代內裝型 PLC 係統架構
SYNTEC-10B 數控係統采（cǎi）用是內裝型的（de） PLC，該型（xíng） PLC 是新（xīn）代科技有限公司（sī）為實（shí）現 SYNTEC-10B 係統順序控製（zhì）而專（zhuān）門設（shè）計（jì）製（zhì）造的，它是內嵌在數控係統中的，可以在CNC 裝（zhuāng）置內部實現與 NC 之間的信號交流。新代（dài）的 PLC 係統（tǒng）包括梯形圖的輸入編輯部分（fèn）、指令表的輸入（rù）編輯部分、梯形圖語言與指令表語（yǔ）言的轉換部分以及指令表語言的編譯部（bù）分。 梯形圖編輯器可以實現插入和刪除程序指令、文件（jiàn）的開啟和存檔、相關程序界麵的設計、圖形元素的繪製等任務。指令表與匯編語言一（yī）樣（yàng），具有簡（jiǎn）潔的語法格（gé）式，易於被多數（shù）編（biān）程人員接受（shòu），是 PLC 常用的編程語言。作為整個 PLC 係統的一個環節（jiē），指（zhǐ）令表語言要完成輸入和編輯功能，為後續的編譯運行過程做準備。將梯形圖這樣的圖形化語言轉換為指令表（biǎo）這樣的文（wén）本化的（de）編程（chéng）語言是編譯工作的主要內容，轉換（huàn）原（yuán）理就是將梯形圖的（de）信息數據從鏈表的節點中提取出來，按照相關的程序規範轉化為（wéi）指（zhǐ）令表，並（bìng）按照相應（yīng）的要求，顯示（shì）在指定區域中。編譯的過程實質上就是將高級語言編寫的程序翻譯為機器語言的過（guò）程，該過程轉化質量的（de）高低決定著係統程序（xù）準確性和運行效率。編譯模塊（kuài）是 PLC 程序被係統（tǒng）識別的前提和必要（yào）步驟。 SYNTEC-10B 係統內裝型的 PLC 與 MT 間的通信是通過 CNC 輸入/輸出接口（kǒu）電（diàn）路實現的，如圖 5.1 所示。
圖 5.1 新代內裝型 PLC-CNC 機床係統框圖
5.3 新代內裝型 PLC 特點
內裝型（xíng） PLC 是作為一（yī）種（zhǒng）基本的可供操（cāo）作人員選擇的功能出現在（zài） CNC 中的，數控係統的性能、規格、應（yīng）用機床的類型等因素決定了內（nèi）裝型 PLC 的性能（néng）指標。在對 CNC係統進（jìn）行相關功能（néng）的設計、製造時，兼顧了 PLC 硬件和（hé）軟件部分的功能，這樣的設計方案保證了整個係統結構的緊湊性，而且這種設（shè）計思路可以提高 PLC 功（gōng）能（néng）的針對性，更有利於 PLC 相關（guān）功能的發揮。內裝型 PLC 與 CNC 係統共用輸入/輸（shū）出電路，有利（lì）於（yú）簡化控製係統的結構。內裝（zhuāng）型 PLC 結構可以使 CNC 係統發揮諸如梯形圖編輯和傳送、CNC 內部直接處理大量信息等（děng）更優（yōu）越（yuè）的控製功能。
5.4 客（kè）製用（yòng）新代 PLC 寄存（cún）器分配
新代 PLC 主要提供（gòng） I、O、A、C、S、R、CT、TI 等八個元件，供程序編輯人員使其中“I”是實體輸入（rù）接（jiē）點（Input）。圖 5.2 是新代數控係統的客製過程中內置 PLC與（yǔ）機床係統（tǒng）的整體架構圖。“O”是實（shí）體輸出（chū）接點（Output）。“A”是虛擬輔助接點（Auxiliary），從 A0-A511 共有 512 個接點。“C”是 PLC 控製 CNC 指令（PLC CNC Command），從 C0-C511，共 512 個接點（diǎn）。“S”是 PLC 讀取 CNC 狀（zhuàng）態（tài）（PLC CNC Status），從 S0-S511，共 512 個接點。
圖 5.2 SYNTEC 客製化中（zhōng）的新代 PLC 架構圖（tú）
“R”是 PLC 與 CNC 雙向 32 位元（yuán）暫存器（PLC CNC Register），從 R0-R65535，共 65536 個接點，實際客製工（gōng）作中使用的輸入寄存器地（dì）址分布是（shì） R1023-R4095，該地址段是人（rén）機界麵客製中既（jì）允許操作者進行“讀取”操（cāo）作，又可允許操作者進行“寫入”工作的地址段之一（yī），對應的全局變量@11023-@14095。在人機界（jiè）麵的客製過程中輸入變量與對應的寄存器地址關（guān）係，如表 5.2 至表 5.6 所示（shì）。
5.5 M/S/T 碼（mǎ）的信號傳遞
機床操作者在程序中使用“M”碼，用以驅動周邊設備，如油冷機（jī）構、送（sòng）料機構等。編（biān）入“S”碼是為了設定（dìng）主軸轉速，“T”碼是（shì）執行換刀動作的。編入的 M/S/T 碼，可以將相關電機轉動動作與 PLC 的輸入輸出信（xìn）號做同步控製。其動作流程（chéng）如圖 5.3 所示。
圖 5.3 M/S/T 碼動作流程
當（dāng）加工程序執行到 M/S/T 碼時，核心會發（fā）出 S29/S54/S69 的 M/S/T 碼（mǎ），讀取 M/S/T碼給 PLC，核心控製器會將 M/S/T 碼的內容放在 R1/R2/R3 寄（jì）存器中，例如當加工程序執行到“M3”時，控製器會將“3”存入（rù）“R1”寄存器內；當加工程序執行到“T5”時（shí），控製器會將“5”存入“R3”寄存器。當 PLC 接（jiē）到 M/S/T 碼後，就開始執行預先規劃的動作。待 M/S/T 碼執行完畢後，PLC 將（jiāng）觸發 M/S/T 碼完成信號給核心控製（zhì）器，核心收到 C38 ON 後，確認 M/S/T 碼動作完成，才會繼續向下執行（háng）加工程序。
5.6 新代 PLC 的警報視窗係統
新代數控係統中相關警告信息的顯示，都是（shì）由新代內置 PLC 觸發的。PLC 觸發（fā）的信息會自動記載在控製器之中，提供（gòng）給操作者（zhě）診斷依據。當 PLC 發出警報信號時，控製器將警報字符串顯示於控製器（qì）的屏幕上，並不會自動中止其他執行中的任何動作，如果需要終止程（chéng）序加工或其他執行中的動作（zuò），需要在 PLC 程序中另行處理（lǐ）。
5.6.1 新（xīn）代係統內定（dìng）警報
當 PLC 輸出 R40-R43 時，控製器屏（píng）幕會立即（jí）根（gēn）據表（biǎo） 5.7 的（de）內容，彈出相應的警告信息。
5.6.2 自定義（yì）警（jǐng）報
新代控製器提供 96 個 PLC Alarm，96 個 PLC Warning 以及（jí） 319 個 PLC Hint 供使用者自（zì）行定義，表 5.8-表 5.10 分別是 Alarm，Warning，Hint 的編號與 R Bit 對（duì）應關係表。此（cǐ）外，PLC Alarm/Warning 編號 1 至 64 號為係統內定警報區，不允許操（cāo）作者重複使用。
（1）客製文件存（cún）放（fàng）路徑
1）中文版 Disk C/OCRes/CHT/String/Alarm Msg_CHT.xml。
2）英文版 Disk C/OCRes/Common/String/Alarm Msg_common.xml。
（2）檔案格式
<Message ID=”Alarm Msg::MLC::ID=xxx” Content=”警報內容” />，其（qí）中 xxx 為對應PLC Alarm/Warning 的編號，標識符母為 MLC。
<Message ID=”Alarm Msg::MLCHint::ID=xxx”Content=”警報內容（róng）” />，其中 xxx 為對（duì）應 PLC Hint 編號，標識符母為（wéi） MLCHint。
（3）Alarm Msg_common.xml 客製範例
1）中文版 <Message ID=”Alarm Msg::MLC::ID=1” Content=”X 軸超（chāo）過正向硬件（jiàn）行程極限”/> <Message ID=”Alarm Msg::MLCHint::ID=10” Content=”第 10 號提示” />
2）英文版 <Message ID=”Alarm Msg::MLC::ID=1” Content=”X+hardware stroked limit exceed”/> <Message ID=”Alarm Msg::MLCHint::ID=10”Content=”10th Hint” />
5.7 本章小結
本章節論述了 PLC 的分類，對新代內裝（zhuāng）型的 PLC 進行了框圖性的歸納，以此為基礎，對新代內裝型（xíng） PLC 的性能特（tè）點進行了（le）總結。按照客製（zhì）的要求，通過架構圖的形式對客製過程中（zhōng）的新代（dài）數控係統內裝型 PLC 進行了描述，進而通（tōng）過（guò）表格的形式分析了（le）客（kè）製過程（chéng）中（zhōng）各輸入變量的 R 寄存器地址分配（pèi），同時論述了 M/S/T 碼的動作（zuò）過程，研究了新代 PLC 係（xì）統的警報視窗係統以及基本的 PLC 警報係統的製作過程（chéng）。
第 6 章 結論與展望
本課題針對弧（hú）齒錐齒輪的加工要求，對新代數控係統進行了（le）人機界麵（miàn）係統的（de）設計，並對與客製相關的數控係統軟件工具以及相關的硬件設備進行了一定的研究，主要研究成果如下。
首先研究了螺旋錐齒輪加工理論的（de）相關知識。闡述了弧齒錐齒輪的齧合原理以及（jí）能夠解（jiě）決齒麵幾何問題和運動問題的相對微分法。通過構（gòu）建齧合方程，得出了運（yùn）動曲麵持續齧合的前提條件（jiàn）是兩曲麵在法線方向的分速度必須相等。分析了齒輪齧合的局部共軛原理以及弧齒錐齒輪齒麵建模的過程。弧齒錐齒輪加工理論為人機界麵的開發設計提供了理論支撐。 其次，對新代 SYNTEC 數控係統以及（jí）二次開發所利用的模擬仿真軟件進行了整體（tǐ）性（xìng）的研究，對（duì）軟件安裝過程中的特殊要求進行了特別說明（míng），保證了相關（guān）客製軟件的正確（què）安裝，為課題研究的順利進行（háng）奠（diàn）定了軟件基礎。 再次，對新代 10B 控製器的架構以（yǐ）及開放式 CNC 進行了歸（guī）納總結，研究了（le）新代開放式（shì）係統的性能優勢，搭建了（le） SYNTEC 開放式架構。對直接影響數控係統人機交互性的新代控製麵板進（jìn）行了相關分析，奠定了客（kè）製工（gōng）作的界麵基礎。 然後，搭建了客製化界麵係（xì）統的整體框架圖以及弧齒錐齒輪加工係統的人機界麵工作流程圖。基於e HMI 的軟件基礎，建立了人機界麵（miàn）的客製專用專案，按照齒輪加（jiā）工的工藝（yì）要求對（duì）人機（jī）界麵各級的畫麵檔、功能鍵進行了設（shè）計客製（zhì）。 通過（guò）測試仿真模塊，對各級畫麵檔與功能鍵的相關客製工作進行（háng）了仿真檢測，確保了各種參數的正確性。完成了加工變量的傳送、簡單（dān）加工程（chéng）序的自動生成，驗證了客製工（gōng）作（zuò）的正確性。
構建了人機界麵的（de）各（gè）層級關係框圖，使界麵（miàn）之間的層級關係一目了然；按照（zhào）操作習慣對數（shù）控係（xì）統軸群（qún）顯示界麵進（jìn）行了編程設置，最後將客製的專案進行了軟（ruǎn）件封裝。 最後，根（gēn）據客製的要求，采用架（jià）構圖（tú）的形式對客製過程中的新代數控（kòng）係統（tǒng）內裝型PLC 進行了研究。通過表格的形式分析了客製過程中各輸入變量的（de） R 寄存器地址分配，同時論述（shù）了 M/S/T 碼的動作過程。
本課題雖然對新代 SYNTEC-10B 數控（kòng）係統的人機界麵進行了客製，達到了基本的加工要求，但是由於時間有限，還存在一些不足和（hé）需要完善改進的地方（fāng）。
首（shǒu）先，人機界麵在齒輪形象化方麵有（yǒu）一定的完善空間；其次，客製過程中做了齒輪加工的一些（xiē）基本參數的傳送（sòng），完成基本的仿真動作和相（xiàng）應代碼生成（chéng），還不夠完善和穩定；再次，個別界麵的參數輸入功能也有改進完善的空間（jiān）。
針對人機（jī）界麵係統的不足進行相應的完善和改進，新代 SYNTEC-10B 數控係統在弧齒錐齒輪（lún）加（jiā）工中將會表現（xiàn）出更（gèng）明顯的（de）功能（néng）優勢，提高齒（chǐ）輪加工效率，豐富螺旋錐齒（chǐ）輪加工技術，完（wán）善相關的技術儲備。
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