韓廣亮 肖真詩
(沈陽機(jī)床股份有限公司設(shè)計(jì)研究院實(shí)驗(yàn)室,遼寧沈陽 110142)
目前,我國機(jī)床行業(yè)大多數(shù)使用的西門子數(shù)控系統(tǒng)是西門子的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控系統(tǒng),不能滿足某些用戶對數(shù)控系統(tǒng)的特殊需求。西門子公司為用戶提供了很多系統(tǒng)開發(fā)工具,充分利用這些開發(fā)工具,可以幫助用戶開發(fā)出自己的用戶界面和實(shí)現(xiàn)特殊的加工工藝,可以使機(jī)床制作商針對用戶需求開發(fā)出具有自己特色的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品,從而提高企業(yè)競爭力[1]。
本文是在西門子828D數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用德國西門子公司提供的二次開發(fā)軟件Easy Screen,針對實(shí)際機(jī)床用戶需要而開發(fā)的機(jī)床故障診斷界面。該二次開發(fā)界面可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床用戶對數(shù)控機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控,實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)床某個(gè)功能部件的問題,并根據(jù)界面的內(nèi)容提示查找問題的所在,進(jìn)行相應(yīng)的處理,可以使機(jī)床用戶節(jié)約維修時(shí)間,提高生產(chǎn)效率。
Easy Screen(ES)是西門子公司專門為機(jī)床制作商或機(jī)床用戶提供的一款數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)軟件,可以應(yīng)用到西門子828D、840D SL等數(shù)控系統(tǒng)中。通過ES,機(jī)床制造商和用戶可以根據(jù)需求,在西門子數(shù)控系統(tǒng)的HMI上設(shè)計(jì)出自己的用戶界面,實(shí)現(xiàn)特殊的功能。ES允許用戶在西門子系統(tǒng)CUSTOM主菜單下開發(fā)5級子菜單,每級子菜單的基本結(jié)構(gòu)跟西門子系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)完全相同,包括8個(gè)水平按鍵和8個(gè)垂直按鍵,完全可以滿足用戶對數(shù)控系統(tǒng)HMI二次開發(fā)的需求。運(yùn)用ES可以在西門子數(shù)控系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)下述功能[2]:
(1)可以在HMI上顯示新的頁面,頁面內(nèi)容可以包括操作軟鍵、變量、文本信息和幫助文本信息、圖片及幫助顯示等。
(2)可以通過點(diǎn)按HMI上的操作軟鍵,打開新的系統(tǒng)顯示頁面,可以在不同頁面間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
(3)修改HMI上系統(tǒng)頁面的內(nèi)容,主要包括編輯及刪除頁面上的軟鍵,定義及設(shè)計(jì)變量區(qū)域,插入、交換或刪除顯示的文本信息,插入、交換或刪除頁面中的圖形。
(4)可以對顯示頁面、輸入變量的值、選擇軟鍵、退出頁面等操作進(jìn)行初始化。
(5)可以讀取NC、PLC及用戶數(shù)據(jù),也可以向NC、PLC及用戶數(shù)據(jù)中寫入新的數(shù)據(jù),還可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算等操作。
(6)根據(jù)用戶的權(quán)限不同設(shè)置不同的保護(hù)級別。
另外在應(yīng)用ES時(shí)需要注意,用戶所用到的變量不能與西門子系統(tǒng)及PLC中的變量重名。
本次的機(jī)床故障診斷界面是針對機(jī)床用戶而開發(fā)設(shè)計(jì)的,根據(jù)普通機(jī)床用戶的需求,所開發(fā)的界面必須具有直觀、形象的特點(diǎn)。本文在西門子828D數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,以臥式鏜銑加工中心HMC63c為對象,應(yīng)用二次開發(fā)軟件ES,通過讀取機(jī)床PLC的外部輸入輸出點(diǎn)狀態(tài)及西門子系統(tǒng)內(nèi)部的相關(guān)參數(shù),判斷機(jī)床整體及各個(gè)功能部件的工作狀態(tài)。同時(shí)添加機(jī)床PLC報(bào)警信息,如果機(jī)床出現(xiàn)故障,將以報(bào)警文本的形式提示用戶故障所在的具體位置及相關(guān)的解決方法。
臥式鏜銑加工中心HMC63c的主要功能部件包括主軸、潤滑單元、交換站、液壓站、排屑器、刀庫、轉(zhuǎn)臺(tái)、氣動(dòng)、冷卻系統(tǒng)等,根據(jù)其特點(diǎn),所開發(fā)的故障診斷界面主要由機(jī)床總攬及各功能部件工作狀態(tài)兩部分組成。根據(jù)直觀、形象的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,機(jī)床總攬部分的界面設(shè)計(jì)以圖形顯示的形式為主,如圖1所示。通過點(diǎn)按西門子系統(tǒng)HMI主菜單下的第7個(gè)水平按鈕(西門子預(yù)留),就可以進(jìn)入故障診斷界面的機(jī)床總攬部分,用戶可以根據(jù)總攬界面實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)控機(jī)床的整體及各功能部件的工作狀態(tài),每個(gè)功能部件都由紅顏色和綠顏色兩個(gè)狀態(tài)燈進(jìn)行監(jiān)控,其中綠顏色的狀態(tài)燈表示機(jī)床該功能部件工作正常,如果機(jī)床某個(gè)功能部件出現(xiàn)問題,相應(yīng)的紅色狀態(tài)燈將以閃爍的方式提醒用戶該功能部件工作在非正常狀態(tài),用戶可以通過點(diǎn)按下面水平按鈕中對應(yīng)的功能部件進(jìn)入其具體工作狀態(tài)監(jiān)控界面,在各個(gè)功能部件的工作狀態(tài)監(jiān)控界面中,用戶可以準(zhǔn)確、直觀地看到問題的所在,并可以根據(jù)報(bào)警信息及幫助文本對相應(yīng)的問題進(jìn)行處理。
上面已經(jīng)提到過,通過點(diǎn)按機(jī)床總攬界面下方的水平按鈕,用戶即可進(jìn)入各個(gè)功能部件的工作狀態(tài)監(jiān)控界面。各功能部件的診斷界面由左右兩部分組成,其中左面部分是該功能部件的圖片,右邊部分是用來顯示該功能部件的具體工作狀態(tài)。以主軸界面和潤滑界面為例,如圖2、圖3所示,其中水平按鍵上面對應(yīng)某個(gè)功能部件的背景色為藍(lán)顏色表示該界面為當(dāng)前界面。該診斷界面主要通過讀取機(jī)床外部PLC的I/O點(diǎn)信息及西門子系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)參數(shù)來監(jiān)控各功能部件的工作狀態(tài),例如主軸診斷界面中可以通過讀取西門子系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對主軸轉(zhuǎn)速的監(jiān)控,通過讀取PLC的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對主軸檔位、主軸恒溫箱及主軸刀具進(jìn)行監(jiān)控,潤滑診斷界面中可以通過讀取西門子系統(tǒng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對潤滑時(shí)間、潤滑間隔時(shí)間及潤滑方式的監(jiān)控,通過讀取PLC的狀態(tài)對潤滑電動(dòng)機(jī)、潤滑壓力及潤滑液位進(jìn)行監(jiān)控。診斷界面中灰顏色、紅顏色和綠顏色的狀態(tài)燈分別表示不同的狀態(tài),用戶可以根據(jù)各個(gè)狀態(tài)燈的顏色判斷其工作狀態(tài),十分直觀。
本文所開發(fā)的數(shù)控機(jī)床故障診斷界面以臥式鏜銑加工中心HMC63c為例,該診斷界面也可以應(yīng)用到其他西門子828D系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床上,只需要根據(jù)其特點(diǎn)修改相應(yīng)的I/O點(diǎn)即可。該界面是針對機(jī)床用戶的,當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)一些問題時(shí),機(jī)床用戶通過該診斷頁面能夠在工作現(xiàn)場直觀、快速地發(fā)現(xiàn)機(jī)床的問題所在,并可以根據(jù)PLC幫助信息及自身的經(jīng)驗(yàn)對機(jī)床的某些故障進(jìn)行處理,可以提高用戶的工作效率,降低維修成本。
[1]吳艷花.基于VB下西門子840D數(shù)控系統(tǒng)界面二次開發(fā)[D].蘭州:蘭州理工大學(xué),2005.
[2]SIEMENS.Commissioning manual base software and HMI sl[Z].2009.