用于Siemens 840D sl數(shù)控機床信息監(jiān)控的頂屏軟件

邢 雨 趙 亮 王照亮

（上海三一精機有限公司研究院電氣所，上海200210）

數(shù)控機床功能集成度越來越高，包含刀庫、轉(zhuǎn)臺、交換臺、自動上下料裝置的復(fù)合機床已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。這些裝置的控制以及狀態(tài)顯示是電氣調(diào)試的重點工作之一。但是隨著功能的增加，傳統(tǒng)機床操作面板按鍵數(shù)量有限，西門子標配面板只提供18個自定義按鍵，不能滿足需要。而且，其顯示功能僅停留在“0”或“1”，即LED燈亮或燈滅兩種狀態(tài)，顯示功能局限，較為復(fù)雜的功能無法通過面板實現(xiàn)。

國外一些著名機床廠家，如SIEMENS可為這些廠家提供專業(yè)服務(wù)，但對于國內(nèi)廠家，無論是從服務(wù)支持還是投資成本來說，實現(xiàn)頂屏軟件的開發(fā)與應(yīng)用都具有較大困難。

1 軟件功能介紹

實時顯示數(shù)控機床信息的頂屏軟件，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)控機床操作面板上功能單一的LED燈，豐富信息顯示方式，可以實時將系統(tǒng)或機床信息傳遞給機床操作者，提高機床人機交互性能。另外，該軟件可根據(jù)機床制造商的需要任意定制，以文字、圖片、動畫的方式顯示不同NC、PLC信息。

在Operate界面中置頂顯示，按照顯示功能主要分為5個部分（圖1）:（1）主軸區(qū):顯示主軸檔位與主軸松刀、拉刀信息;（2）刀具區(qū):顯示主軸刀具號、預(yù)選刀號、刀庫門開閉信息;（3）托盤區(qū):顯示加工區(qū)工作臺編號、待機臺是否到位信息;（4）輔助功能區(qū):顯示冷卻方式、機床照明、潤滑、安全門等信息;（5）系統(tǒng)功能區(qū):當(dāng)前操作等級、系統(tǒng)版本、系統(tǒng)運行時間等。

軟件界面效果圖如圖2所示。

2 軟件詳細實現(xiàn)

該軟件分為3個功能模塊:（1）底層PLC接口處理模塊;（2）數(shù)據(jù)采集插件模塊;（3）軟件顯示模塊。

軟件運行時，通過底層PLC接口處理模塊，將離散的PLC輸入輸出信號處理為DBB字節(jié)信號;數(shù)據(jù)采集插件模塊將數(shù)據(jù)庫中需要監(jiān)控的PLC地址即DBB地址讀取出來，通過通信功能函數(shù)讀取數(shù)控系統(tǒng)NC、PLC數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)排成隊列（數(shù)據(jù)流）發(fā)送回數(shù)據(jù)庫;軟件顯示模塊按照5 Hz頻率讀取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，并判斷數(shù)據(jù)是否有效，對應(yīng)圖片是否有效 ，然后顯示在HMI（人機交互界面）上。

2.1 底層PLC接口處理模塊

該模塊通過PLC程序?qū)崿F(xiàn);主要完成模塊化接口，用戶只需要修改PLC接口信號輸入輸出點即可實現(xiàn)底層PLC配置。

將機床信息轉(zhuǎn)換為圖片顯示，通過接口轉(zhuǎn)化規(guī)則（如圖3所示），將PLC信號與圖片之間聯(lián)系起來。PLC接口模塊實現(xiàn)了將PLC輸入點信號轉(zhuǎn)化為DBB字節(jié)信號，這樣可以封裝底層信號，提供簡潔的DBB接口給上層的頂屏軟件，頂屏軟件判斷DBB字節(jié)值，搜索相應(yīng)的圖片并顯示。

該模塊以0.2 s刷新周期讀取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)值是否規(guī)范以及是否有相應(yīng)的圖片，然后以圖片形式將機床信息顯示在數(shù)控機床人機交互界面上。

PLC程序接口如圖4所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集插件模塊

該插件通過Visual C++與Qt技術(shù)實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)庫中需要監(jiān)控的PLC地址，將這些地址寫入通信隊列，根據(jù)通信隊列進行PLC數(shù)據(jù)采集，并將采集PLC值寫回數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)如圖5所示，一行為一條數(shù)據(jù)庫記錄，數(shù)據(jù)主鍵為 ID號，為 PLC地址的序號，VarMeaning為變量含義，VarPLCAdd為PLC地址值，VarValue為數(shù)據(jù)當(dāng)前值。

2.3 軟件顯示模塊

該軟件運行于Siemens Operate 2.6.1.3版本人機界面軟件，頂屏軟件運行流程圖如圖6所示。

3 結(jié)語

該頂屏軟件可廣泛應(yīng)用在Siemens Operate版本的人機交互界面中，主要面向高端數(shù)控機床。彌補了Siemens自身軟件在人機交互方面專機化特點的不足。

該頂屏軟件能夠直接顯示，而且始終顯示機床重要信息，比如機床主軸、刀具當(dāng)前狀況信息，托盤、工位當(dāng)前加工工件信息等等。能第一時間將系統(tǒng)信息傳遞給操作者，避免繁瑣操作。采用該頂屏軟件，可以豐富機床信息的顯示方式，如圖片、動畫、文字，而不再是單一地以LED燈的方式顯示，人機交互性可明顯提高，用戶體驗好。

［1］SIEMENS.SINUMERIK 840D sl Programming of HMI sl［Z］.2009.

［2］王照亮，于會龍，邢雨.基于840Dsl OEM開發(fā)組件的數(shù)控系統(tǒng)電氣調(diào)試方法［J］.制造技術(shù)與機床，2012（5）:161 －165.