王英杰，左希慶

(湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，浙江 湖州 313000)

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西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)設(shè)計

王英杰，左希慶

(湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，浙江 湖州 313000)

數(shù)控仿真技術(shù)對于數(shù)控程序可靠性檢驗和切削過程預(yù)測有良好的效果。文章對數(shù)控仿真系統(tǒng)各項功能進(jìn)行了研究，選擇 Delphi7作為開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的交互界面設(shè)計，開發(fā)西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的界面及菜單，實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)對用戶操作的響應(yīng)。

數(shù)控仿真技術(shù)；交互界面；西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)

0 引言

數(shù)控機(jī)床從發(fā)展至今，給制造業(yè)帶來了巨大的便利。但其價格相對較高，中小型企業(yè)和大部分學(xué)校引進(jìn)的數(shù)控機(jī)床有限，不足以滿足培訓(xùn)需求，而且直接操作數(shù)控機(jī)床有一定的危險性[1]。數(shù)控仿真技術(shù)可以較好地解決以上問題。數(shù)控仿真技術(shù)是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，與實際機(jī)床的性能、特征相同，可以通過仿真實現(xiàn)對各環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量控制的評估，成為虛擬制造的一個重要分支和基礎(chǔ)。利用數(shù)控仿真技術(shù)，不僅可以高效率、高安全性、高準(zhǔn)確性地評估數(shù)控程序的正確性，還可以依據(jù)仿真結(jié)果快速修改加工程序，避免因試切過程造成時間和材料的不必要浪費，提高了生產(chǎn)率[2-3]。

1 西門子802D數(shù)控系統(tǒng)整體設(shè)計思想

西門子802D系統(tǒng)是西門子公司發(fā)行的數(shù)控系統(tǒng)，它以其友好的操作界面以及強(qiáng)大的數(shù)控加工功能，在國內(nèi)數(shù)控機(jī)床中占有了非常大的比重。西門子802D數(shù)控系統(tǒng)是一款經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)[4]，主要包括面板控制單元(PCU)、鍵盤、機(jī)床控制面板(MCP)、SIMODRIVE模塊式驅(qū)動系統(tǒng)、帶編碼器的1FK7伺服電機(jī)、IΠO模塊PP72/48、電子手輪[5]等幾大部分。其數(shù)控系統(tǒng)功能采用模塊化的設(shè)計方法，主要包括POSITON、PROGRAM、OFFSET PARAM 、PROGRAM MANAGER 、SYSTEM ALARM、CUSTOM 6個模塊。整體設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計思路

2 西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的界面實現(xiàn)

Delphi是由Borland公司開發(fā)的深受廣大程序員所喜愛的可視化和面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)工具。與Visual C++相比，Delphi更簡單、更易于掌握，因此選用Delphi作為西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的開發(fā)工具能快速有效地開發(fā)出界面友好、功能強(qiáng)大的數(shù)控仿真系統(tǒng)。數(shù)控仿真系統(tǒng)交互界面由屏幕顯示區(qū)域、系統(tǒng)操作區(qū)域、系統(tǒng)輸入?yún)^(qū)域組成，如圖2所示。

圖2 西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)交互界面

各個區(qū)域分別定義一個TPanel組件，然后再在TPanel組件上添加TImage組件、TButton組件、TLabel組件、TStringGrid組件等來完成整個數(shù)控仿真系統(tǒng)界面的顯示。整個系統(tǒng)設(shè)計工程量較大，本文僅介紹POSITION狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域的實現(xiàn)，其他單元的設(shè)計與此類似。

POSITION狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域使用的組件及要設(shè)置組件的屬性如表1所示。

表1 POSITION狀態(tài)下組件屬性設(shè)置

在Delphi7開發(fā)界面的組件欄[6]上選擇所需要的組件，如圖3所示。

圖3 Delphi7組件的選取

當(dāng)組件在Form上添加好以后就需要在對象編輯器里設(shè)置組件的各種屬性了，如圖4所示。

圖4 對象編輯器

以上就是仿真系統(tǒng)界面開發(fā)的基本步驟，所有組件都通過上述方法添加和設(shè)置。

POSITION狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域和系統(tǒng)狀態(tài)區(qū)域均由TLabel組件和TPanel組件構(gòu)成。通過設(shè)置Label.Caption來顯示不同的狀態(tài)，在Panel上添加Label來顯示機(jī)床坐標(biāo)位置和機(jī)床工藝參數(shù)。其界面如圖5所示。

圖5 仿真系統(tǒng)在POSTION狀態(tài)下的界面顯示

3 西門子802D仿真系統(tǒng)內(nèi)部響應(yīng)的實現(xiàn)

在系統(tǒng)操作區(qū)域主要的功能有機(jī)床急停開關(guān)的狀態(tài)，機(jī)床操作方式Per Point、Jog、VAR INC、Auto、MDA的設(shè)置，機(jī)床快速進(jìn)給的操作，主軸進(jìn)給倍率的調(diào)節(jié)，主軸轉(zhuǎn)動倍率的調(diào)節(jié)，手輪的操作。當(dāng)進(jìn)行這些操作時，仿真系統(tǒng)需要處理這些響應(yīng)事件并把處理結(jié)果顯示在屏幕上。本文僅介紹主軸快速運動的實現(xiàn)。

在點擊“Z+”(或“Z-”)按鈕時，機(jī)床主軸將會進(jìn)行快速移動，Z軸的坐標(biāo)值也會隨其變化。但機(jī)床主軸只有在某些操作狀態(tài)下才會進(jìn)給，因此需要檢查機(jī)床狀態(tài)標(biāo)志的變量值，在此需要檢查3個標(biāo)志機(jī)床狀態(tài)的全局變量。首先檢查機(jī)床急停開關(guān)的狀態(tài)，如果NC_Stop=1則正常，否則給出提示信息要求關(guān)閉急停開關(guān)。其次再檢查機(jī)床操作方式的狀態(tài)的全局變量NC_Status的值，如果NC_Status=2，即機(jī)床處于“JOG”模式下，主軸才能運動。機(jī)床主軸運動時主軸進(jìn)給倍率會影響主軸運動的速度，因此需要通過判斷NC_M的值來獲取當(dāng)前主軸的進(jìn)給倍率。代碼如下：

case NC_M of //獲取主軸進(jìn)給倍率

1:Label27.Caption:=‘0’;

2:Label27.Caption:=‘2’;

……

14:Label27.Caption:=‘110’;

15:Label27.Caption:=‘120’;

在仿真系統(tǒng)的屏幕顯示界面會顯示出當(dāng)前主軸進(jìn)給倍率，如圖6所示。

圖6 當(dāng)前主軸進(jìn)給倍率的顯示

當(dāng)機(jī)床主軸運動時先獲取當(dāng)前坐標(biāo)值Label10.Caption，由于這是個字符串，要先通過StrToFloat( )函數(shù)把它轉(zhuǎn)化為Float型，再把主軸進(jìn)給倍率Label27.Caption轉(zhuǎn)化為Float型。由于數(shù)控機(jī)床的主軸運動是在一定范圍內(nèi)進(jìn)行的，一旦超出這個范圍機(jī)床就會報錯。因此在機(jī)床主軸運動時還需要對主軸進(jìn)行超行程檢查，一旦超出機(jī)床運動行程則給出提示信息。機(jī)床Z軸坐標(biāo)變化實現(xiàn)代碼如下：

procedureTForm1.Image75MouseDown(Sender: TObject; Button: TMouseButton;Shift: TShiftState; X,Y: Integer);

begin

NC_Stop:=Waring;

//機(jī)床急停開關(guān)檢查

if(NC_Stop< >0) then

begin

Image75.Picture.LoadFromFile('pic17-1.bmp');

Z1:=StrToFloat(Label10.Caption);

//獲取當(dāng)前Z軸坐標(biāo)值并轉(zhuǎn)換為Float型

if NC_Status =2 then

begin

if(Z1<=-400) then

//機(jī)床最大行程檢查

ShowMessage('達(dá)到最大行程')

else

begin

Z1:=Z1-1.55*StrToFloat(Label27.Caption)/100;

Label10.Caption:=FloatToStr(Z1);

//把Z軸坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化為字符型并在屏幕上顯示

end;

end;

end;

end;

在仿真系統(tǒng)屏幕顯示區(qū)域的變化如圖7所示。

圖7 機(jī)床坐標(biāo)的變化

4 結(jié)束語

利用Delphi7強(qiáng)大的可視化開發(fā)技術(shù)，完成了西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的交互界面開發(fā)，實現(xiàn)西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)對用戶操作的內(nèi)部響應(yīng)，為后續(xù)機(jī)床實體仿真奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1] 段英宏.仿真技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展[C].2007系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會，2007:481-483.

[2] 張泉.數(shù)控加工中心切削過程仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].天津:天津大學(xué)，2005.

[3] 鄧遵義，李攀峰.數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J].中國電力教育，2010(2):81-82.

[4] 王德軍.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)與可編程序控制器(PLC)接口設(shè)計[J].哈爾濱軸承，2005，26 (4)：62-64.

[5] 王新如.西門子802D數(shù)控系統(tǒng)在車床改造中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008(18):125.

[6] 張宏林.Delphi7程序設(shè)計與開發(fā)技術(shù)大全[M].北京：人民郵電出版社，2004.

Design of SIEMENS 802D numerical control simulation system

Wang Yingjie,Zuo Xiqing

(School of Electro-mechanical and Automobile Engineering,Huzhou Vocational and Technical College,Huzhou 313000,China)

The numerical control simulation technology has a good effect on the reliability test of NC program and the prediction of cutting process.In this paper,the functions of the numerical control simulation system were studied.Based on Delphi7,the interactive interface design of the SIEMENS 802D simulation system was realized,and the interface and menu of the SIEMENS 802D simulation system was developed,and the response of the simulation system to the user's operation was realized.

numerical control simulation technology,interactive interface ,SIEMENS 802D simulation system

TP391.9

A DOI：10.19358/j.issn.1674-7720.2016.19.003

王英杰，左希慶.西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)設(shè)計[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2016,35(19)：11-13.

2016-06-07)

王英杰(1988-)，女，碩士，主要研究方向：數(shù)控虛擬仿真。

左希慶(1975-)，男，碩士，副教授，主要研究方向：自動控制技術(shù)。