羅 濤

（沈陽優(yōu)尼斯智能裝備有限公司 遼寧 沈陽 110142）

1 引言

數(shù)控機床與普通機床的明顯區(qū)別在于有人機交互界面，對于它的研究，不在是以前單純的人與機器對話的界面，需要將它設(shè)計成人性化、科技水平要高的界面，而數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控裝置也就是CNC系統(tǒng)，要保證該系統(tǒng)應(yīng)用型能高，對于不同客戶的需求，便捷和擴展性要強，根據(jù)西門子840D控制系統(tǒng)的應(yīng)用，組成它的部分，NC、PLC與PCU。PCU部分裝有HMI界面，這個界面可以實現(xiàn)對機床的監(jiān)控和設(shè)置診斷，840D數(shù)控系統(tǒng)在應(yīng)用擴張方面也很方便，可以隨時增加系統(tǒng)和元件，用戶可以根據(jù)自己的需求進行開發(fā)，獨立建立適合生產(chǎn)的人機交互界面。

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

（1）具有組態(tài)功能，可組態(tài)基于Windows CE的SIMATIC HMI設(shè)備、西門子的C7、乃至PC機。

（2）支持TIA，與多個軟件進行合并使用；

（3）可擴展性強，支持VB腳本；

（4）操作簡單、設(shè)置方便、使用簡單；

（5）用戶可以自定義設(shè)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面設(shè)計

2.1 機床操作面板界面設(shè)計

倒置式立式車床是針對用戶使用和操作研發(fā)的產(chǎn)品，機床的選擇性很多，功能也強大，工作效率高，節(jié)省成本，設(shè)計開發(fā)的人機交互界面有以下幾種：

（1）排屑器人機交互界面，如圖2，這個界面包含運行時間、系統(tǒng)參數(shù)和改變測量等系統(tǒng)，這個界面可以對機床的運行時間和間隔時間進行設(shè)定，設(shè)定時間直接輸入到界面內(nèi)，在設(shè)備開啟從主菜單調(diào)入排屑器界面后，界面的初始值為“0”，而界面上最右邊的一串?dāng)?shù)字“0”可以顯示目前排屑器在設(shè)定的時間范圍內(nèi)運行了多長時間和暫停了多長時間。

圖2 排屑器工作時間設(shè)定界面

在交互界面出現(xiàn)之后，對內(nèi)容進行設(shè)置的過程為，需要將軟件內(nèi)部的OBJECT查找出來，并在顯示屏上顯示，運行時間對應(yīng)OBJECT_92的文本域。間隔時間對應(yīng)OBJECT_93的文本域，通過這兩個更改需要的文本來更改參數(shù)。在OBJECT軟件系統(tǒng)中，通過I/O Field進行改變交互界面中排屑器工作時間的設(shè)定，將其參數(shù)進行改變，變量是對應(yīng)DB207.DBB4、DB207.DBB7。I/O Field不僅可以對排屑進行設(shè)置，工作時間的設(shè)定也是通過它，但是變量形式發(fā)生了改變，通過以上最終實現(xiàn)其功能的PLC部分程序。

在數(shù)控機床的交互界面形式中還有對設(shè)備報警進行處理的界面，倒置式立式車床的界面比其他產(chǎn)品增加了報警處理和I/O信息處理的界面。同時機床的電氣系統(tǒng)控制柜采用萬可的輸入輸出模塊，在柜外的從站需要的數(shù)量多，同時在機床設(shè)備上各處都有，該設(shè)備的柜外從站是西門子公司的ET200Pro模塊，這樣就會對了解每個I/O的情況造成困難，倒置式立式車床的界面會避免這一缺點，它可以再操作界面上進行對這些I/O進行輸入輸出，在這個界面中，如果想知道I/O的狀態(tài)，可以通過視覺直接分辨顏色，因為I/O點的顏色顯示為綠色的時候，證明該設(shè)備的PLC中I/O點是輸入或輸出的，這樣操作人員在進行操作時候可以清洗準(zhǔn)確的了解設(shè)備的狀態(tài)，大大縮短了診斷時間。

倒置式立式車床的界面也可以實現(xiàn)監(jiān)控，對設(shè)備在當(dāng)天工作的狀態(tài)進行監(jiān)控，包括加工工件的件數(shù)，通過在監(jiān)控主界面的主菜單中找到監(jiān)控界面，界面調(diào)入之后，在界面中總件數(shù)是指該機床從開機使用到現(xiàn)在加工的總數(shù)量，界面中的當(dāng)天工件計數(shù)就是今天機床運行時間內(nèi)加工的數(shù)量，在設(shè)計當(dāng)天加工時間段內(nèi)，也可以統(tǒng)計某一時間段內(nèi)加工零件的數(shù)量，在界面的左下角有一個當(dāng)天工作計數(shù)重置按鈕，這個是在開機之后，可以對當(dāng)天共計計數(shù)進行清零處理。

2.2 移動面板觸摸屏的界面設(shè)計

圖2 西門子觸摸屏的人機界面設(shè)計

機床的移動面板是西門子177DP，如圖2所示，通過圖中可以看出在顯示屏內(nèi)有四個控制按鈕，有兩個按鈕是語言設(shè)置按鈕，可以選擇English或者中文，對應(yīng)的垂直鍵分別為F4、F6，通過這兩個按鍵來選擇語言進行切換，還有兩個按鈕是手輪功能和料道功能，這兩個功能的對應(yīng)水平鍵為F10、F13。

圖3 觸摸屏上實現(xiàn)機床手輪功能界面

圖3顯示的為按下手輪功能按鈕出現(xiàn)的對話框，在這個設(shè)置對話框中，可以通過垂直鍵F3、F5、F7對X軸、Y軸、Z軸的位置進行設(shè)置，界面內(nèi)會顯示當(dāng)前實際坐標(biāo)值，界面內(nèi)X、Y、Z軸設(shè)置還有下一級界面，當(dāng)設(shè)置某一坐標(biāo)值數(shù)值的時候，點擊后會出現(xiàn)，在該界面內(nèi)會出現(xiàn)你要設(shè)置的坐標(biāo)軸，通過顏色來區(qū)分，界面中可以對坐標(biāo)軸進行正向移動、負(fù)向移動和快速移動，屏幕下方的按鈕分別控制手動移動X軸的增量大小。

3 結(jié)語

利用西門子數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用在機床上，結(jié)合Wincc Flexible軟件進行人機界面設(shè)計，可以節(jié)省時間，同時簡單有效，將這種人機交互界面應(yīng)用在機床上，可以簡化機床生產(chǎn)時候的操作時間，提高生產(chǎn)效率。數(shù)控機床作為我國機械加工領(lǐng)域的加工設(shè)備，它的地位是不能比擬的，要降低人機界面對設(shè)備的影響，在今后機床的發(fā)展中，數(shù)控系統(tǒng)的操作界面是未來競爭的環(huán)節(jié)。