应用于卧式加工中心的人机界面
应用于卧式加工中心的人机界面
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编者按
主要针对卧式加工中心 ， 基于西门子 828D 系统中 Easy Screen 编程环境 ， 开发了集成刀库 、 交换站控制 与状态显示 ， 机床关键点设置 ， 通用延时设置和帮助提示为一体的个性化人机界面 。
目前卧式加工中心市场年需求量大，机床标配 双交换工作台，适合钻、铣、镗等多面多工序复合加工，工作效率和自动化程度高。
卧式加工中心的刀库修调和交换站修调动作与 逻辑互锁众多，操作人员只能通过按键控制，如果动作未执行，原因只能从计算机里的“ Programming TOOL PLC828 ”或 SINUMERIK 828D 操作界面中内置的 PLC 查看器中查找，对于不了解西门子系统操 作的人员来说，很难找到问题所在。
卧式加工中心的关键点设置包括刀库的换刀点 和交换站的换台点。目前机床关键点主要设置在西 门子系统的通用机床数据 14514 中，或者直接编辑 在换刀、换台程序中。把关键点设置在参数中，要求机床的调试人员需要熟练记住机床参数的不同意 义及这些参数的存储位置，明确换刀点中 X 轴、 Y 轴、 Z 轴和 SP 轴的位置值以及换台点中 Z 轴、 B 轴的位置值分别设置在参数 14514 的哪一位上。把关键点 编辑到换刀、换台程序中，需要操作人员熟悉机床编程。综上所述，把关键点设置在西门子系统参数中容易出错，而且这些参数设置完成后不能立即生效，只有在系统复位后才能生效；把关键点编辑到程序中，需有编程知识，对操作人员要求较高。
卧式加工中心的延时时间设置需要在基于 SINUMERIK 828D 集成的 PLC 中编辑一个定时器，或者通过机床数据 14510 设置。如果想要更改延时时间需要编程人员使用 SINUMERIK 828D 操作界面中内置的 PLC 查看器进行编辑，或使用个人计算机里的“ Programming TOOL PLC828 ”进行 PLC 程序 的编辑，才能更改延时时间，修改后需要重新加载 PLC 。而把时间设置在机床数据 14510 中，设置完成 后不能立即生效，只有在系统复位后才能生效。
西门子系统的“ HELP ”功能只针对西门子系统 自身参数、功能等进行帮助。对于制造商的程序、 人机界面等，点击“ HELP ”无法给出帮助信息。对 于初次接触卧式加工中心的人来说，即便是人机画面提供了很多便利，也难以熟练操作。
当标准的西门子界面不能满足机床厂商或最终用户的需求时，在 SINUMERIK 828D 上可以通过“ Easy Screen ”的编辑器设计制造商专用或者最终 用户专用的扩展操作界面，也可以用于改善标准的 西门子界面 [1-3] 。
Easy Screen 采用 ASCII 文件配置的方式进行编写。 Easy Screen 支持在操作系统的菜单树中设计 5 幅画面，可实现添加软键、变量、文本和图片等元素，可实现画面结构调整，可执行画面切换、变量 输入和软键点击等操作，可访问 NC 、 PLC 和用户变量等，可执行预定义函数、 PI 服务等功能，可限定 用户访问级别。
本项目主要目的是为卧式加工中心提供一种直 观简洁的操作界面，解决刀库、交换站调试复杂，关键点、延时时间设置参数多，自定义界面没有帮助提示等问题。
该界面是基于西门子 828D 系统的 Easy Screen 编程环境进行编程，其整体框架如图 1 所示。
3.1 刀库与交换站的控制
“刀库修调”“交换站修调”界面的开发流程如图 2 所示。
图 2 “刀库修调”“交换站修调”界面开发流程
交换站控制：通过“交换站修调”界面可以 进行交换站控制，在满足换台修调条件后，可实现台板松开夹紧、托盘上升下降和托盘旋转等功能。 “交换站修调”界面如图 5 所示，当满足手动状态、 换台点位置到位、交换站准备好、修调方式生效和原点信号到位条件时，右侧显示灯为绿色，此时通过按屏幕右侧纵置软键和横置“动作确认”键，可实现交换站动作控制，并且通过阀输出显示灯和到 位显示灯可观察交换站动作的执行状态。图 6 为“交换站修调”界面 Easy Screen 程序部分内容。
3.2 机床关键点的设置
“刀库设置”“交换站设置”界面的开发流程如图 7 所示。
换刀点，首先编辑 PLC 程序，新建一个数据块 DB9020 ，编辑换刀点变量，如图 8 所示。换刀程序 L6.SPF 中，将换刀点编辑成 $A_DBR[N] ，如图 9 所示。再在 PLC 程序中将 DB9020 传递成变量 $A_DBR[N] 的格式。 Easy Screen 程序部分内容如图 10 所示。开发完成后，打开“刀库设置”界面（见 图 11 ），点击“更改”按钮，在换刀点处输入坐标 值，然后点击“取消更改”即生效。
工作台交换点，首先编辑 PLC 程序，新建一个数据块 DB9016 ，编辑工作台交换点变量，如图 12 所示。工作台交换程序 TAB.SPF 中，将工作台交换点编辑成 $A_DBR[N] ，如图 13 所示。再在 PLC 程序中将 DB9016 传递成变量 $A_DBR[N] 的格式。 EasyScreen 程序部分内容如图 14 所示。开发完成后，打开“交换站设置”界面（见图 15 ），点击“更改” 按钮，在工作台交换点处输入坐标值，然后点击“取消更改”即生效。
图 13 工作台交换程序中的交换点编辑
图
15
“交换站设置”界面
3.3 通用延时的设置
“通用延时”界面的开发流程如图 16 所示。
首先编辑 PLC 程序，新建一个数据块 DB9020 ，编辑各延时变量，如图 17 所示。然后在 PLC 中编辑传送时间给计时器的程序。 Easy Screen 程序部分内容如图 18 所示。最终界面显示如图 19 所示，打开 “通用延时”界面，点击“更改”按钮，在各延时处输入时间，然后点击“取消更改”即生效。
3.4 帮助提示的实现
首先编辑 Easy Screen 程序，如图 20 所示，将帮助目标与帮助文本编号对应。然后编辑帮助文本 es_help_easyscreen_utf8.html ，编辑帮助提示内容。最后在西门子系统的 /oem/sinumerik/hmi/hlp/ 目录下新建一个名为 chs 的文件夹，将 es_help_easyscreen_utf8.html 装入文件夹中。最终界面显示如图 21 所 示，打开相应界面，将光标移到输入数值的位置， 点击“ HELP ”，即可显示帮助内容。
3.5 实施方式
将编辑好的 Easy Screen 程序 custom.com 文件嵌入到西门子系统的 /oem/sinumerik/hmi/proj/ 目录下，将编辑好的帮助文本 es_help_easyscreen_utf8.html 嵌入到西门子系统的 /oem/sinumerik/hmi/hlp/chs 目 录下。
打开西门子 828D 系统后，点击“ CUSTOM ”进入人机界面（见图 1 ），点击软键“交换站修 调”“刀库修调”可分别进入交换站控制和刀库控制界面，点击右侧动作控制软键，如“台板松开”，然后点击“动作确认”进行动作控制；每个信号右侧都有一个小圆灯，若小圆灯是红色或白色，代表该信号失效或无信号；小圆灯为绿色时， 表示信号点正常。点击“退出”，回到上一级界面。
在人机界面点击软键“通用延时”可进入延时 时间更改界面，点击右侧软键“更改”，就可以对光标区域的时间进行修改；点击“取消更改”，完成对延时时间的修改；点击“退出”，回到上一级界面。
在人机界面点击软键“刀库设置”“交换站 设置”进入关键点设置画面，点击右侧软键“更改”，就可以对光标区域的关键点坐标值和时间进行修改；点击“取消更改”，完成对关键点和时间的修改；点击“退出”，回到上一级界面。
在“通用延时”“刀库设置”或“交换站设置”界面，对光标区域点击“ HELP ”，可以获得帮 助提示信息。
本文介绍的人机界面集成刀库、交换站控制及 状态显示，机床关键点设置，通用延时设置和帮助提示功能。针对刀库修调和交换站修调，将机床关键部分即刀库和交换站的控制和状态集成到同一界面中，操作人员可以通过一个界面轻松进行机床关键部分修调；针对关键点设置和通用延时设置，通 过 Easy Screen 程序与西门子 828D 系统 PLC 程序和 NC 数据连接，只需修改界面数值即可完成关键点设置与延时设置，无需牢记大量参数，且不需要重启系统，有效节省机床调试时间；针对设置内容，本项 目开发了帮助提示功能，通过“ HELP ”按键，可 以获得设置内容的解析与帮助，降低了机床操作难度，提高了机床调试效率。
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