西門(mén)子Easy Screen在交換工作臺(tái)控制與調(diào)試界面的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

張 韜 晏騰飛 封光磊 馮平書(shū)

(沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南 昆明650203)

現(xiàn)代機(jī)床為了提高加工效率，往往配備了可交換工作臺(tái)，當(dāng)其中一個(gè)工作臺(tái)承載工件在主軸側(cè)加工的同時(shí)，另一個(gè)工作臺(tái)可以作為上料站，進(jìn)行待加工工件的裝夾工作，以減少機(jī)床非切削的輔助時(shí)間，提高機(jī)床加工效率。在此類(lèi)機(jī)床的調(diào)試過(guò)程中，需要讓交換臺(tái)執(zhí)行單步動(dòng)作，通常是采用外置的操作盒進(jìn)行人工單步操控，本文是基于西門(mén)子Easy Screen軟件平臺(tái)，二次開(kāi)發(fā)雙交換臺(tái)的操控與信息顯示人機(jī)交互界面，使調(diào)試操作過(guò)程快捷、工作臺(tái)當(dāng)前坐標(biāo)位置顯示直觀明了，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙交換工作臺(tái)狀態(tài)的智能監(jiān)控，而且在硬件上，省去一個(gè)操作盒。

1 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

機(jī)床采用西門(mén)子主流的高檔數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 840D sl，操作界面采用SINUMERIK Operate(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Operate)。Operate是西門(mén)子新推出的人機(jī)交互界面，安裝運(yùn)行在基于Microsoft Windows平臺(tái)的PCU50以及基于Linux平臺(tái)的NCU上，較上一代產(chǎn)品HMI Advance，新的軟件在界面上做出了調(diào)整，結(jié)構(gòu)更加清晰且更加直觀，增加了很多實(shí)用的新功能。通過(guò)這些功能，可將工步和高級(jí)語(yǔ)言編程組合到一個(gè)操作界面上，從而確保快速、高效和直觀的NC編程與生產(chǎn)規(guī)劃。

Easy Screen可用來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)床制造商自定義的對(duì)話(huà)框和用戶(hù)自定義的循環(huán)對(duì)話(huà)框，也可以改善、更換由西門(mén)子或者機(jī)床制造商設(shè)計(jì)的操作界面。不同平臺(tái)(Windows或者Linux)下的Operate包含了效果相同的Easy Screen解釋器。因此當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)發(fā)生變動(dòng)，比如原來(lái)使用PCU50.3+OP012，需要更換到NCU+OP012，原先針對(duì)PCU50.3的項(xiàng)目不需要作任何改動(dòng)，將相關(guān)文件拷貝到NCU的CF卡中即可使用。Easy Screen是通過(guò)ASCII文件配置的，因此各種文本編輯器都可用來(lái)設(shè)計(jì)Easy Screen文件。

2 Easy Screen項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

一個(gè)Easy Screen項(xiàng)目通常包含以下幾類(lèi)文件:

(1)com源文件 具體描述了Easy Screen用戶(hù)界面所包含的內(nèi)容:軟鍵定義、界面布局、顯示元素以及實(shí)現(xiàn)的具體功能。

(2)ini配置文件 用來(lái)描述Easy Screen用戶(hù)界面嵌入Operate界面的位置，嵌入的方式以及相關(guān)的功 能 定 義。包 含 Easyscreen.ini、custom.ini、slamconfig.ini等。

(3)語(yǔ)言文件 存放了Easy Screen用戶(hù)界面在不同語(yǔ)言環(huán)境下所顯示的文字字符串。如aluc_chs.txt、aluc_eng.txt等。當(dāng)有語(yǔ)言切換需求時(shí)使用。

(4)圖片資源 Easy Screen用戶(hù)界面可以根據(jù)需要顯示圖片，文件格式為png、ico、bmp。圖1描述了一個(gè)Easy Screen項(xiàng)目的基本結(jié)構(gòu)。slamconfig.ini文件描述了用戶(hù)自定義界面的入口位置，以及入口按鈕的顯示特性。custom.ini文件描述了進(jìn)入用戶(hù)自定義界面后所顯示的標(biāo)題、圖片文件等信息。easyscreen.ini配置文件描述了進(jìn)入用戶(hù)自定義界面后所調(diào)用的.com文件，即界面入口程序。圖中，Main.com文件作為主界面的入口程序，它與pallet.com等畫(huà)面程序之間可以相互調(diào)用，形成畫(huà)面之間的相互切換。畫(huà)面里面包含的圖片需要在該畫(huà)面的程序中描述出其存放的路徑位置，并且將.ico、.png等文件放在相應(yīng)的路徑下面。

3 設(shè)計(jì)ini配置文件

ini文件的模板位于目錄/siemens/sinumerik/hmi/cfg_templates，復(fù)制相應(yīng)的文件到目錄/oem/sinumerik/hmi/cfg下，再在這里進(jìn)行修改。

(1)custom.ini配置文件，描述在Custom區(qū)起始畫(huà)面中標(biāo)題與圖片等相關(guān)顯示，可以選擇性添加該文件。例如:

［Header］

Text=Custom

［Picture］

Picture=main.png

(2)slamconfig.ini配置文件，描述Custom區(qū)入口按鈕是否顯示，由主菜單中第幾個(gè)軟鍵啟動(dòng)，以及軟鍵標(biāo)簽和圖標(biāo)等。例如:

［Custom］

Visible=true

SoftkeyPosition=8

TextId=用戶(hù)界面

Picture=Setup.png

(3)easyscreen.ini配置文件，用來(lái)指定用戶(hù)畫(huà)面所啟動(dòng)的com文件，默認(rèn)情況下沒(méi)有，需要自行添加。例如:

［STARTFILES］

StartFile02=area:=Custom，dialog:

=SlEsCustomDialog，startfile:=main.com

4 設(shè)計(jì)com文件

com文件是easyscreen的核心文件，描述了畫(huà)面及包含在其中的各種元素，包括軟鍵、窗口大小、標(biāo)題文本、變量以及顯示圖形等。

(1)啟動(dòng)文件main.com

每個(gè)Easy Screen項(xiàng)目都需要一個(gè)com文件作為入口，若干個(gè)com文件之間可以互相調(diào)用，由此形成一套完整的操作邏輯。例如:

//S(Start)

HS7=("交換臺(tái)%n設(shè)定")

PRESS(HS7)

LM("screen7"，"Pallet.com"，1)

END_PRESS

//END

詳細(xì)語(yǔ)法可參照西門(mén)子Operate調(diào)試手冊(cè)BE2部分。

(2)畫(huà)面文件pallet.com

畫(huà)面設(shè)計(jì)包含操作軟鍵和狀態(tài)信息顯示。根據(jù)交換臺(tái)動(dòng)作順序，一次完整的A臺(tái)與B臺(tái)或者B臺(tái)與A臺(tái)的交換包含5個(gè)基本動(dòng)作:拉爪松開(kāi)→抬升→旋轉(zhuǎn)交換→落下→拉爪夾緊。每個(gè)動(dòng)作分配一個(gè)軟鍵，每個(gè)軟鍵控制一個(gè)PLC地址，由PLC處理并實(shí)現(xiàn)最后的動(dòng)作輸出。例如:

VS2=("松開(kāi)"，se2)

……

DEF CMD_Release=(b////wr4//"DB102.DBX20.0")

……

PRESS(VS2)

CMD_Release=1

END_PRESS

軟鍵有3個(gè)屬性:文本、存取等級(jí)和狀態(tài)，均可在運(yùn)行期間進(jìn)行改變。利用此特性，可以根據(jù)交換工作臺(tái)上的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)動(dòng)態(tài)改變軟鍵的文本和存取等級(jí)，顯得更加直觀，并且能有效防止誤操作。例如，拉爪松開(kāi)到位之后將軟鍵上的文本“松開(kāi)”改成“松開(kāi)到位”，并且將存取等級(jí)改成2，即不可操作:

IF Status_Release

VS2.st="松開(kāi)到位"

VS2.se=2

ELSE

VS2.st="松開(kāi)"

VS2.se=1

ENDIF

交換臺(tái)在調(diào)試過(guò)程中，或者因?yàn)楣ぜ?、刀具尺寸變化，都可能需要調(diào)整換臺(tái)位置，為此在界面中加入各進(jìn)給軸的實(shí)際坐標(biāo)及存儲(chǔ)坐標(biāo)值的變量入口，無(wú)需在加工界面和調(diào)整界面之間來(lái)回切換，方便換臺(tái)坐標(biāo)位置的設(shè)定。該功能通過(guò)系統(tǒng)變量"$AA_IM［］"讀取坐標(biāo)軸當(dāng)前坐標(biāo)位置，通過(guò)WNP將坐標(biāo)寫(xiě)入NC變量和PLC變量。例如:

DEF BActual=(r///，"B"，，"°"/wr1//"$AA_IM［B］")

……

WNP("B_Final"，BActual)

5 工作臺(tái)位置直觀化顯示

Easy Screen沒(méi)有提供動(dòng)畫(huà)顯示功能，只能顯示靜態(tài)圖像，但其變量有一個(gè)“短文本”屬性，可動(dòng)態(tài)改變并且能用圖片代替。利用這一特性，通過(guò)繪制一系列連續(xù)變化的圖形，即可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似動(dòng)畫(huà)的效果，使交換臺(tái)這個(gè)操作界面更加生動(dòng)、直觀。具體步驟:以Z軸(行程1 000 mm)為例，將工作臺(tái)在Z向的位置1到位置5繪制5張圖片，將圖片命名成如下格式:img1.png，img2.png，……，img5.png;編寫(xiě)Easy Screen代碼如下:

DEF ZActual=(r///，"Z"，，"mm"/wr1//"$AA_IM［Z］")

DEF Zimg

DEF ZImageNum =(i)

……

ImageNum= ZActual/1000*5

Zimg.st="\img"＜＜Zactual/1000＜＜".png"

當(dāng)Z軸坐標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，可觀察到界面上顯示的圖片也隨之變動(dòng)，可根據(jù)行程范圍繪制不同數(shù)量的圖片，以便更真實(shí)地反映機(jī)床的實(shí)際移動(dòng)情況。

最后加上各種位置開(kāi)關(guān)的變量，實(shí)現(xiàn)效果如圖2。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)靈活應(yīng)用西門(mén)子Easy Screen中提供的各種特性，可在原有的人機(jī)界面當(dāng)中添加廠商自定義畫(huà)面，將諸如PLC數(shù)據(jù)修改、坐標(biāo)寫(xiě)入等功能集成在一起，并可添加簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)，讓機(jī)床調(diào)試、維護(hù)和操作變得更加簡(jiǎn)單和直觀，提升機(jī)床的可控性。

［1］Siemens.SINUMERIK 840D sl easy screen(BE2)programming manual［Z］.2011.

［2］Siemens.SINUMERIK 840D sl expanding the user interface commissioning manual［Z］.2006.

［3］Siemens.SINUMERIK 840D sl SINUMERIK operate(IM9)commissioning manual［Z］.2012