羅 敏 郭小偉

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北十堰 442002）

應(yīng)用840D擴(kuò)展接口編制曲軸內(nèi)銑刀補(bǔ)畫面的方法

羅 敏 郭小偉

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北十堰 442002）

以曲軸內(nèi)銑機(jī)床人機(jī)界面的設(shè)計(jì)為例，介紹了應(yīng)用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)擴(kuò)展接口開(kāi)發(fā)曲軸內(nèi)銑刀具補(bǔ)償人機(jī)界面的過(guò)程及方法。

曲軸內(nèi)銑 數(shù)控系統(tǒng) 人機(jī)界面

SINUMERIK840D系統(tǒng)的開(kāi)放性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：NC系統(tǒng)的開(kāi)放和人機(jī)界面的開(kāi)放。前者允許用戶在標(biāo)準(zhǔn)NC內(nèi)核的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)特殊變換或特殊工藝/特殊功能，并以編譯循環(huán)（compile cycle）的形式裝入NC系統(tǒng)。后者則是在SINUMERIK840D標(biāo)準(zhǔn)界面上，加入滿足特殊工藝和操作的定制畫面。在SINUMERIK810D/840D/840Di的界面上開(kāi)發(fā)用戶畫面的方法有：加工程序調(diào)用的畫面、使用擴(kuò)展接口編寫畫面、使用Easy Tools編寫畫面、使用Configuring Package配置畫面、使用Programming Package創(chuàng)建畫面。本文介紹使用擴(kuò)展接口編寫曲軸內(nèi)銑刀補(bǔ)畫面的方法。

一個(gè)畫面由表頭（Header）、標(biāo)題行（Display line）、屏幕窗體元素（Form element）、對(duì)話行（Dialog line）、圖表（Graphic）、水平8個(gè)軟鍵、垂直8個(gè)軟鍵等組成，如圖1所示。

1 創(chuàng)建配置文件

用戶可以用系統(tǒng)固定或預(yù)定的軟鍵打開(kāi)新的界面屏幕，其前提是必須將編制的界面程序放入與軟鍵相對(duì)應(yīng)的配置文件中。軟鍵與配置文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

本課題中，設(shè)計(jì)兩種方式下進(jìn)入刀具補(bǔ)償輸入界面，即自動(dòng)方式和程序方式下進(jìn)入界面。其對(duì)應(yīng)的配置文件為MA_AUTO.COM和PROG.COM中。該配置文件保存在PCU50的硬盤上，其保存路徑為：DHCUS.DIR

2 創(chuàng)建界面顯示文本

在840D系統(tǒng)中，人機(jī)界面可以顯示多國(guó)語(yǔ)言。界面顯示文本的文件名格式為：ALUC_xx.COM；代碼XX為各種語(yǔ)言的簡(jiǎn)寫形式，見(jiàn)表2。例如，“uk”表示英語(yǔ)，“fr”表示法語(yǔ)等。

表1 軟鍵與配置文件

表2 文本語(yǔ)言選擇參照表

本界面使用漢語(yǔ)顯示，上述文本定義保存文件名為ALUC_ch.COM。保存在PCU50硬盤上，路徑為：oem。文本定義代碼范圍85000—89899。定義格式如下：8XXXX 0 0“文本”；“文本”即為在屏幕中需顯示的內(nèi)容。本設(shè)計(jì)中部分文本定義見(jiàn)表3。

3 定義全局變量

在刀具補(bǔ)償人機(jī)界面中，輸入的刀補(bǔ)值送入全局變量保存。定義全局變量的文件須命名為MGUD.DEF。全局變量的定義格式如下：

DEF NCK REAL變量名 ；變量類型為實(shí)型

本課題定義的全局變量如下：

表3 文本定義

4 界面切換

在840D系統(tǒng)中，每個(gè)界面上都有16個(gè)軟鍵，水平方向8個(gè)軟鍵，垂直方向8個(gè)軟鍵。

水平軟鍵用HS_表示。水平方向8個(gè)鍵從左至右為：HS1～8。水平軟鍵用VS_表示。垂直方向8個(gè)鍵從上到下為：VS1～8?？赏ㄟ^(guò)編程，定義各個(gè)軟鍵。當(dāng)一個(gè)已被定義的軟鍵被按下時(shí)，進(jìn)入新的界面。在新產(chǎn)生的界面中又可以定義新的軟鍵，這樣可不斷進(jìn)行嵌套定義，最后形成軟鍵樹(shù)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

軟鍵定義編程如下：

5 界面內(nèi)容設(shè)計(jì)

界面內(nèi)容設(shè)計(jì)包括：水平和垂直軟鍵設(shè)計(jì)、屏幕窗體設(shè)計(jì)、屏幕窗體元素設(shè)計(jì)等。

5.1 界面設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)

界面整體內(nèi)容設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)如下：

5.2 軟鍵定義

每一個(gè)界面有16個(gè)軟鍵，水平和垂直方向各有8個(gè)。軟鍵定義格式如下：

HS1=（″OK″）；該界面的水平第一個(gè)鍵顯示“OK”

5.3 屏幕窗體設(shè)計(jì)

在屏幕窗體設(shè)計(jì)中，可在標(biāo)題行為該窗體命名。也可在屏幕中插入圖表，為圖表定位。設(shè)計(jì)一個(gè)屏幕窗體，基本上結(jié)構(gòu)如下：

其中：

Identifier：標(biāo)識(shí)符，即窗體名稱

［Header］：可設(shè)置標(biāo)題行需顯示的內(nèi)容

［Graphic］：利用其可在窗體中插入圖表，此處為圖表文件的名字

［Dimension］：給窗體主體指定位置（距界面左端的距離，距界面頂部的距離，主體的寬度，主體的高度）

［System or user variable］：當(dāng)前光標(biāo)位置可通過(guò)該系統(tǒng)變量或用戶變量傳送到NC或PLC

［Graphic position］：定義插入圖表的位置（距窗體左端的距離，距窗體頂部的距離）

［Attributes］：定義行顯示的欄數(shù)（分為CM0方式：用戶可定義設(shè)置欄寬度；CM1方式：系統(tǒng)根據(jù)顯示內(nèi)容的寬度設(shè)定欄數(shù)。系統(tǒng)缺省定義為CM0方式）

5.4 屏幕窗體元素設(shè)計(jì)

屏幕窗體元素包括：短文本、圖表、輸入輸出領(lǐng)域、單位文本等。屏幕窗體元素定義格式如下：

DEF標(biāo)識(shí)符（Identifier）=

（變量類型 Variable type/值限制 limit values or toggle field or table identifier/缺省選擇 Default/文本Texts/屬性Attributes/幫助顯示Help display/系統(tǒng)或用戶變量System or user variable/短文本位置Position of short text/輸入輸出區(qū)域位置Position I/O field/顏色Colors/幫助 Help）

（1）變量的類型：

實(shí)型變量R［x］：X值為實(shí)型變量小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)；整形變量I：整數(shù)；字符串變量 S［x］：X值為字符串的長(zhǎng)度；字符變量C：?jiǎn)蝹€(gè)字符；布爾變量B：只有0和1兩個(gè)數(shù)值。

（2）值限制：可設(shè)置數(shù)值的范圍或極限值。

（3）缺省：一般不進(jìn)行設(shè)置，默認(rèn)缺省。

（4）文本：長(zhǎng)文本（Long text）：在顯示行的文本；短文本（Short text）：屏幕窗體元素名稱；圖表文本（Graphics text）：圖表文本內(nèi)容；單位文本（Unit text）：屏幕窗體元素單位。

（5）屬性

輸入方式（系統(tǒng)缺省設(shè)置為wr2）：wr0為無(wú)輸入輸出領(lǐng)域，可見(jiàn)短文本；wr1為從PLC中讀出數(shù)據(jù)；wr2為讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)；wr3為從PLC中讀出數(shù)據(jù)，并光標(biāo)定位。

訪問(wèn)級(jí)別（系統(tǒng)缺省設(shè)置為ac7）；從高到低依次為 ac1～7。

字體大?。ㄈ笔≡O(shè)置為fs1）：fs1為缺省字體大?。? pt.）；fs2為雙倍字體大小。

（6）幫助顯示：幫助顯示文件名寫在雙引號(hào)“”中。當(dāng)光標(biāo)定為在此變量時(shí)，會(huì)自動(dòng)顯示幫助信息。

（7）系統(tǒng)或用戶變量：NC或PLC中的系統(tǒng)或用戶數(shù)據(jù)被分配到此變量。

（8）短文本位置：距窗體左端的距離，距窗體頂部的距離，短文本的寬度。

（9）輸入輸出區(qū)域的位置：距窗體左端的距離，距窗體頂部的距離，輸入輸出區(qū)域的寬度，輸入輸出區(qū)域的高度。

（10）顏色：可設(shè)置背景顏色和前景顏色。顏色代碼1～10。前景顏色缺省為黑色，背景顏色缺省為白色。

（11）幫助：分為幫助文件，索引，幫助文本。一般不進(jìn)行設(shè)置。

6 曲軸內(nèi)銑刀具補(bǔ)償界面設(shè)計(jì)

6.1 刀具補(bǔ)償界面結(jié)構(gòu)

刀具補(bǔ)償界面共設(shè)計(jì)了以下幾種界面：4B曲軸修正界面，6B曲軸修正界面，ISBE曲軸修正界面，XY基本偏移界面，4B、6B、ISBE曲軸的主軸頸和連桿頸修正界面、主軸頸修正界面、連桿頸修正界面。每個(gè)界面下的軟鍵通過(guò)嵌套定義又可進(jìn)入新的界面，實(shí)現(xiàn)界面之間相互切換。本設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了兩種進(jìn)入界面的方式：自動(dòng)方式下，按下水平第二個(gè)軟鍵和程序方式下，按下水平第8個(gè)鍵，可進(jìn)入主界面。刀具補(bǔ)償界面設(shè)計(jì)的整個(gè)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

6.2 計(jì)數(shù)和修正界面的設(shè)計(jì)

以4B曲軸界面設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)出來(lái)的4B曲軸計(jì)數(shù)和修正界面如圖4所示。在該畫面，顯示總工件數(shù)量、當(dāng)班工件數(shù)、刀盤1和刀盤2加工工件數(shù)量、循環(huán)時(shí)間等信息，并可對(duì)當(dāng)班工件數(shù)、刀盤1和刀盤2加工工件數(shù)量進(jìn)行復(fù)位操作。

（1）標(biāo)題行設(shè)計(jì)

在標(biāo)題行顯示“計(jì)數(shù)和修正：選擇4B曲軸”。編程語(yǔ)句如下：

（2）界面內(nèi)容設(shè)計(jì)

4B曲軸計(jì)數(shù)和修正界面中，需要顯示“總工件數(shù)量”、“當(dāng)班工件”、“計(jì)數(shù)復(fù)位”、“循環(huán)時(shí)間”等屏幕窗體元素。

例如，需要在指定的位置顯示短文本″總工件數(shù)量″和單位 ″件″，并從 PLC讀出 DB110.DBD0的數(shù)據(jù)在輸入輸出區(qū)域進(jìn)行顯示，屏幕窗體元素編程定義如下：

例如，需要在指定位置顯示″計(jì)數(shù)復(fù)位″，從屏幕輸入數(shù)據(jù)，并寫入內(nèi)部寄存器M249.5。屏幕窗體元素編程定義如下：

（3）軟鍵設(shè)計(jì)

軟鍵設(shè)計(jì)包括軟鍵名稱的定義以及按下軟鍵所產(chǎn)生的動(dòng)作響應(yīng)的定義。4B曲軸計(jì)數(shù)與修正界面中，軟鍵編程定義如下：

6.3 軸頸修正界面設(shè)計(jì)

軸頸修正界面分為：主軸頸修正界面，連桿頸修正界面，主軸頸和連桿頸修正界面三種界面。在4B曲軸、6B曲軸、ISBE曲軸加工中都包括以上三種修正界面?，F(xiàn)以4B曲軸的主軸頸修正界面的設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)界面如圖5所示。

（1）標(biāo)題行的設(shè)計(jì)

在標(biāo)題行顯示“4B曲軸主軸頸修正”，編程定義如下：

（2）界面內(nèi)容設(shè)計(jì)

4B曲軸的修正包括：主軸頸2～5直徑和坐標(biāo)的修正。用戶從界面輸入數(shù)據(jù)，輸入的數(shù)據(jù)將被寫入相應(yīng)的全局變量中。如在指定位置顯示″主軸頸4直徑″和″mm″，從屏幕輸入數(shù)據(jù)，寫入變量″Dia_4BM_M4″。編程如下：

（3）軟鍵定義

4B曲軸加工主軸頸修正界面下，軟鍵定義程序與前述界面中相似。下面是水平第二個(gè)鍵的編程定義。

7 結(jié)語(yǔ)

在應(yīng)用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)曲軸內(nèi)銑控制系統(tǒng)的過(guò)程中，利用擴(kuò)展接口編制了刀具補(bǔ)償人機(jī)界面，該界面符合操作習(xí)慣，具備中文顯示，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的易用性。本文采用擴(kuò)展接口編制界面的方法對(duì)設(shè)備制造廠家優(yōu)化用戶操作界面具有借鑒意義。

［1］劉同.在西門子系統(tǒng)上制作用戶畫面的方法簡(jiǎn)介［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2005（10）：110 －111.

［2］吳君，張為民，焦興軍.基于西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的電纜彎制設(shè)備的人機(jī)界面開(kāi)發(fā)［J］.機(jī)床與液壓，2006（7）：121 －123.

［3］陳崢嶸.西門子840D數(shù)控系統(tǒng)管理界面的二次開(kāi)發(fā)［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2006（8）：112 －114.

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Method to Develop Internal Crankshaft Milling Tool Compensation HMI Using 840D Expanding Operator Interface

LUO Min，GUO Xiaowei
（Hubei Automotive Industries Institute，Shiyan 442002，CHN）

With the example of HMI（human －machine interface）development for the control system of internal crankshaft milling machine，the process and method to develop the tool compensation HMI for the machine using Sinumerik 840D expanding operator interface are introduced in this paper.

Internal Crankshaft Milling；CNC System；HMI（human－machine interface）

羅敏，男，1967年生，研究員級(jí)高級(jí)工程師，教授，主要從事數(shù)控技術(shù)應(yīng)用研究。

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2009－10－30）

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