張 韜 晏騰飛 封光磊 馮平書

(沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南 昆明650203)

現(xiàn)代機(jī)床為了提高加工效率，往往配備了可交換工作臺，當(dāng)其中一個工作臺承載工件在主軸側(cè)加工的同時，另一個工作臺可以作為上料站，進(jìn)行待加工工件的裝夾工作，以減少機(jī)床非切削的輔助時間，提高機(jī)床加工效率。在此類機(jī)床的調(diào)試過程中，需要讓交換臺執(zhí)行單步動作，通常是采用外置的操作盒進(jìn)行人工單步操控，本文是基于西門子Easy Screen軟件平臺，二次開發(fā)雙交換臺的操控與信息顯示人機(jī)交互界面，使調(diào)試操作過程快捷、工作臺當(dāng)前坐標(biāo)位置顯示直觀明了，還實(shí)現(xiàn)了對雙交換工作臺狀態(tài)的智能監(jiān)控，而且在硬件上，省去一個操作盒。

1 開發(fā)環(huán)境介紹

機(jī)床采用西門子主流的高檔數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 840D sl，操作界面采用SINUMERIK Operate(以下簡稱Operate)。Operate是西門子新推出的人機(jī)交互界面，安裝運(yùn)行在基于Microsoft Windows平臺的PCU50以及基于Linux平臺的NCU上，較上一代產(chǎn)品HMI Advance，新的軟件在界面上做出了調(diào)整，結(jié)構(gòu)更加清晰且更加直觀，增加了很多實(shí)用的新功能。通過這些功能，可將工步和高級語言編程組合到一個操作界面上，從而確?？焖?、高效和直觀的NC編程與生產(chǎn)規(guī)劃。

Easy Screen可用來設(shè)計(jì)機(jī)床制造商自定義的對話框和用戶自定義的循環(huán)對話框，也可以改善、更換由西門子或者機(jī)床制造商設(shè)計(jì)的操作界面。不同平臺(Windows或者Linux)下的Operate包含了效果相同的Easy Screen解釋器。因此當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)發(fā)生變動，比如原來使用PCU50.3+OP012，需要更換到NCU+OP012，原先針對PCU50.3的項(xiàng)目不需要作任何改動，將相關(guān)文件拷貝到NCU的CF卡中即可使用。Easy Screen是通過ASCII文件配置的，因此各種文本編輯器都可用來設(shè)計(jì)Easy Screen文件。

2 Easy Screen項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

一個Easy Screen項(xiàng)目通常包含以下幾類文件:

(1)com源文件 具體描述了Easy Screen用戶界面所包含的內(nèi)容:軟鍵定義、界面布局、顯示元素以及實(shí)現(xiàn)的具體功能。

(2)ini配置文件 用來描述Easy Screen用戶界面嵌入Operate界面的位置，嵌入的方式以及相關(guān)的功 能 定 義。包 含 Easyscreen.ini、custom.ini、slamconfig.ini等。

(3)語言文件 存放了Easy Screen用戶界面在不同語言環(huán)境下所顯示的文字字符串。如aluc_chs.txt、aluc_eng.txt等。當(dāng)有語言切換需求時使用。

(4)圖片資源 Easy Screen用戶界面可以根據(jù)需要顯示圖片，文件格式為png、ico、bmp。圖1描述了一個Easy Screen項(xiàng)目的基本結(jié)構(gòu)。slamconfig.ini文件描述了用戶自定義界面的入口位置，以及入口按鈕的顯示特性。custom.ini文件描述了進(jìn)入用戶自定義界面后所顯示的標(biāo)題、圖片文件等信息。easyscreen.ini配置文件描述了進(jìn)入用戶自定義界面后所調(diào)用的.com文件，即界面入口程序。圖中，Main.com文件作為主界面的入口程序，它與pallet.com等畫面程序之間可以相互調(diào)用，形成畫面之間的相互切換。畫面里面包含的圖片需要在該畫面的程序中描述出其存放的路徑位置，并且將.ico、.png等文件放在相應(yīng)的路徑下面。

3 設(shè)計(jì)ini配置文件

ini文件的模板位于目錄/siemens/sinumerik/hmi/cfg_templates，復(fù)制相應(yīng)的文件到目錄/oem/sinumerik/hmi/cfg下，再在這里進(jìn)行修改。

(1)custom.ini配置文件，描述在Custom區(qū)起始畫面中標(biāo)題與圖片等相關(guān)顯示，可以選擇性添加該文件。例如:

［Header］

Text=Custom

［Picture］

Picture=main.png

(2)slamconfig.ini配置文件，描述Custom區(qū)入口按鈕是否顯示，由主菜單中第幾個軟鍵啟動，以及軟鍵標(biāo)簽和圖標(biāo)等。例如:

［Custom］

Visible=true

SoftkeyPosition=8

TextId=用戶界面

Picture=Setup.png

(3)easyscreen.ini配置文件，用來指定用戶畫面所啟動的com文件，默認(rèn)情況下沒有，需要自行添加。例如:

［STARTFILES］

StartFile02=area:=Custom，dialog:

=SlEsCustomDialog，startfile:=main.com

4 設(shè)計(jì)com文件

com文件是easyscreen的核心文件，描述了畫面及包含在其中的各種元素，包括軟鍵、窗口大小、標(biāo)題文本、變量以及顯示圖形等。

(1)啟動文件main.com

每個Easy Screen項(xiàng)目都需要一個com文件作為入口，若干個com文件之間可以互相調(diào)用，由此形成一套完整的操作邏輯。例如:

//S(Start)

HS7=("交換臺%n設(shè)定")

PRESS(HS7)

LM("screen7"，"Pallet.com"，1)

END_PRESS

//END

詳細(xì)語法可參照西門子Operate調(diào)試手冊BE2部分。

(2)畫面文件pallet.com

畫面設(shè)計(jì)包含操作軟鍵和狀態(tài)信息顯示。根據(jù)交換臺動作順序，一次完整的A臺與B臺或者B臺與A臺的交換包含5個基本動作:拉爪松開→抬升→旋轉(zhuǎn)交換→落下→拉爪夾緊。每個動作分配一個軟鍵，每個軟鍵控制一個PLC地址，由PLC處理并實(shí)現(xiàn)最后的動作輸出。例如:

VS2=("松開"，se2)

……

DEF CMD_Release=(b////wr4//"DB102.DBX20.0")

……

PRESS(VS2)

CMD_Release=1

END_PRESS

軟鍵有3個屬性:文本、存取等級和狀態(tài)，均可在運(yùn)行期間進(jìn)行改變。利用此特性，可以根據(jù)交換工作臺上的開關(guān)狀態(tài)來動態(tài)改變軟鍵的文本和存取等級，顯得更加直觀，并且能有效防止誤操作。例如，拉爪松開到位之后將軟鍵上的文本“松開”改成“松開到位”，并且將存取等級改成2，即不可操作:

IF Status_Release

VS2.st="松開到位"

VS2.se=2

ELSE

VS2.st="松開"

VS2.se=1

ENDIF

交換臺在調(diào)試過程中，或者因?yàn)楣ぜ⒌毒叱叽缱兓?，都可能需要調(diào)整換臺位置，為此在界面中加入各進(jìn)給軸的實(shí)際坐標(biāo)及存儲坐標(biāo)值的變量入口，無需在加工界面和調(diào)整界面之間來回切換，方便換臺坐標(biāo)位置的設(shè)定。該功能通過系統(tǒng)變量"$AA_IM［］"讀取坐標(biāo)軸當(dāng)前坐標(biāo)位置，通過WNP將坐標(biāo)寫入NC變量和PLC變量。例如:

DEF BActual=(r///，"B"，，"°"/wr1//"$AA_IM［B］")

……

WNP("B_Final"，BActual)

5 工作臺位置直觀化顯示

Easy Screen沒有提供動畫顯示功能，只能顯示靜態(tài)圖像，但其變量有一個“短文本”屬性，可動態(tài)改變并且能用圖片代替。利用這一特性，通過繪制一系列連續(xù)變化的圖形，即可實(shí)現(xiàn)類似動畫的效果，使交換臺這個操作界面更加生動、直觀。具體步驟:以Z軸(行程1 000 mm)為例，將工作臺在Z向的位置1到位置5繪制5張圖片，將圖片命名成如下格式:img1.png，img2.png，……，img5.png;編寫Easy Screen代碼如下:

DEF ZActual=(r///，"Z"，，"mm"/wr1//"$AA_IM［Z］")

DEF Zimg

DEF ZImageNum =(i)

……

ImageNum= ZActual/1000*5

Zimg.st="\img"＜＜Zactual/1000＜＜".png"

當(dāng)Z軸坐標(biāo)發(fā)生變化時，可觀察到界面上顯示的圖片也隨之變動，可根據(jù)行程范圍繪制不同數(shù)量的圖片，以便更真實(shí)地反映機(jī)床的實(shí)際移動情況。

最后加上各種位置開關(guān)的變量，實(shí)現(xiàn)效果如圖2。

6 結(jié)語

通過靈活應(yīng)用西門子Easy Screen中提供的各種特性，可在原有的人機(jī)界面當(dāng)中添加廠商自定義畫面，將諸如PLC數(shù)據(jù)修改、坐標(biāo)寫入等功能集成在一起，并可添加簡單的動畫，讓機(jī)床調(diào)試、維護(hù)和操作變得更加簡單和直觀，提升機(jī)床的可控性。

［1］Siemens.SINUMERIK 840D sl easy screen(BE2)programming manual［Z］.2011.

［2］Siemens.SINUMERIK 840D sl expanding the user interface commissioning manual［Z］.2006.

［3］Siemens.SINUMERIK 840D sl SINUMERIK operate(IM9)commissioning manual［Z］.2012