基于Easy screen在曲軸專用加工設(shè)備上的工藝界面開發(fā)
2018-3-16 來源：陽機(jī)床成套設(shè)備 沈陽機(jī)床集團(tuán)沈一希斯 作者： 孫波 石潔芳
摘要：以現(xiàn)在最新西門子840Dsl、828D數(shù)控系統(tǒng)使用的Operate界面為載體，使用其附帶的Easy screen功能，結(jié)合靈活編程的NC程序，開發(fā)出一套針對曲軸加工的定制化加工工藝界面。該界面簡化工藝參數(shù)調(diào)整，降低人為出錯概率，提升機(jī)床檔次。
1. 開發(fā)加工工藝界面的意義
曲 軸 專 用 加 工 機(jī) 床 ， 用 于加工幾種特定型號曲軸的特定加工內(nèi)容。一般使用這種加工設(shè)備的用戶，經(jīng)常根據(jù)客戶或市場的需要調(diào)整各型號曲軸的產(chǎn)量，對生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行換產(chǎn)處理，而在設(shè)備換產(chǎn)后，由于刀具、工裝的調(diào)整，加工程序和工藝參數(shù)也需要相應(yīng)的微調(diào)。這需要廠家擁有精通數(shù)控系統(tǒng)操作、編程的技術(shù)人員，同時該技術(shù)人員還要深刻理解制造商的加工程序，并在程序中對相應(yīng)的編程數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。然而這個過程存在一些問題：有些小規(guī)模的廠家缺乏較專業(yè)的編程人員，或是有的編程人員對程序的理解不夠，造成調(diào)整過程較長，影響生產(chǎn)，更有甚者由于在調(diào)整數(shù)值時寫錯了小數(shù)點(diǎn)而加工出廢品，甚至損壞機(jī)床。
針對這種情況，開發(fā)出一套具有換產(chǎn)程序快速選擇、工藝參數(shù)界面化編輯、參數(shù)修改權(quán)限保護(hù)和工藝參數(shù)錄入檢查等功能的加工工藝界面具有十分突出的意義，對于提升生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)都十分有益。
2. Easy screen 介紹
西門子推出的840Dsl、828D數(shù)控系統(tǒng)配置了Operate操作界面，Operate軟件相比過去的HMI A d v a n c e d 更加友好、簡潔，而Operate配置的Easy screen功能，提供給制造商擴(kuò)展界面的接口，可以免費(fèi)擴(kuò)展最多5個用戶定制畫面，如果需要設(shè)計(jì)更多的用戶畫面，還可以通過購買西門子的選項(xiàng)包擴(kuò)展功能。
Easy screen使用ASC II文件配置畫面文件，無需安裝軟件，也沒有復(fù)雜的編程指令，使用起來十分直觀方便。其多種變量、標(biāo)題、圖形、對話框、軟鍵、PLC及NC變量的讀寫
功能，使編寫的畫面能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能。
3. 曲軸專用加工機(jī)床工藝界面開發(fā)過程
（1）Easy screen文件配置。E a s y s c r e e n配置文件共有3個：
①文件“easyscreen.ini”為主文件，用于指定哪些文件可以用來創(chuàng)建用戶窗口。這些文件所包含的信息可決定特定窗口的顯示內(nèi)容。②文件“custom.ini”描述在C u s t o m區(qū)起始畫面中相關(guān)顯示，可以選擇性添加該文件。③文件“slamconfig.ini”描述Custom區(qū)入口按鈕是否顯示，Custom區(qū)域由主菜單中第幾個軟鍵啟動。畫面元素文件包括：ASCII編制的名為“custom.com”程序文件，存放在“系統(tǒng)CF卡\user（或oem、addon）\sinumerik\h m i\p r o j”目錄下。畫面用到的圖片文件存放在“系統(tǒng)CF卡\user（或
oem、addon）\sinumerik\h m i \ i c o ”文件夾中。另外，也可以將使用的文字以txt文檔的形式存放在“系統(tǒng)CF卡\user（或oem,addon）\sinumerik\hmi\lng”的目錄下。以下是配置文件的典型內(nèi)容。
文件“文件“easyscreen.ini”：
[STARTFILES]
（2）曲軸加工工藝畫面設(shè)計(jì)。
首先是程序選擇界面和權(quán)限入口設(shè)計(jì)，以兩種六缸曲軸（WD615和P12）的加工工藝畫面設(shè)計(jì)來說，需要在主界面中設(shè)計(jì)兩種曲軸的選擇切換功能，即通過一鍵選擇零件程序，另外還要留出進(jìn)入各詳細(xì)界面帶有權(quán)限限制的接口軟鍵，以便有一定權(quán)限的相關(guān)人員能夠進(jìn)入詳細(xì)調(diào)整
面進(jìn)行調(diào)整。起始界面和程序選擇界面分別如圖1、圖2所示。
圖1 起始界面
圖2 程序選擇界面
利用Easy screen的PI service功能中的一項(xiàng)程序選擇功能，配合面板的軟鍵，實(shí)現(xiàn)“一鍵選擇程序”。從圖2中可以看到，W D615和P12兩種曲軸的加工程序只需要通過軟鍵就能直接選擇，直觀又方便快捷。下面是實(shí)現(xiàn)程序選擇功能的PI service的相關(guān)語句：
同 時 ， 為了確保選擇的程序與實(shí)際的曲軸種類一致，需要在機(jī)床上安裝必要的檢測開關(guān)，并將其開關(guān)狀態(tài)與種類代碼“MW500”的值進(jìn)行比較，進(jìn)行曲軸種類識別，從而保障人身和設(shè)備的安全。
為了保證工藝參數(shù)不被沒有資質(zhì)的人員篡改，在進(jìn)入到工藝參數(shù)調(diào)整畫面的接口設(shè)置了權(quán)限口令。當(dāng)按下“設(shè)置口令”按鍵后，畫面中“權(quán)限口令”的窗口變?yōu)榭删庉嫚顟B(tài)，操作者可以輸入口令，該口令可以與PLC程序事先設(shè)定的口令進(jìn)行比較，如果一致，則當(dāng)前界面加載到新的工參數(shù)編輯界面，否則當(dāng)前狀態(tài)不變。
通過分支條件判斷口令是否正確，是否加載工藝界面，指令如下：
其次是加工工藝界面設(shè)計(jì)。和前面程序選擇的界面類似，加工工藝界面根據(jù)曲軸的種類配置了按鍵，以便選擇不同的曲軸進(jìn)行工藝參數(shù)的編輯。“WD615”曲軸的一道工序工藝參數(shù)界面如圖3所示。
圖3 “WD615”曲軸工藝參數(shù)界面
軟鍵：“工序+”、“工序－”可以切換不同工序，圖中界面的圖示和尺寸序號將跟隨“工序”的切換而變化，以指示當(dāng)前編輯的工序內(nèi)容。“更改參數(shù)”鍵用來激活對工藝參數(shù)修改的使能，當(dāng)按下該鍵后，按鍵變成藍(lán)色，界面中的各工藝參數(shù)變?yōu)榭删庉嫞俅伟聪掳存I后，按鍵恢復(fù)為灰色，參數(shù)退出編輯。“是否跳過該序”鍵觸發(fā)界面中右下表 格 “ 跳 過 該 序 ” 的 “ 是 ” 或“否”的變化，可以選擇是否在主加工程序中跳過當(dāng)前工序，在一些調(diào)整場合中可以用到此功能。
界 面 ： “ 刀 具 號 ” 、 “ 刀沿號”指示了該序使用的刀具，可根據(jù)刀具列表進(jìn)行編輯。“名義尺寸”根據(jù)圖樣設(shè)定，不能編輯，只能在“補(bǔ)償值”中進(jìn)行修正，為了防止因誤編輯引發(fā)危險(xiǎn)，該值設(shè)定了修改限定范圍“+/-2m m”，如果發(fā)生了誤編輯，數(shù)值超出限定范圍，則給出提示，修改無效。“主軸轉(zhuǎn)速”、“切削速度”、“進(jìn)給量”根據(jù)工藝和刀具等要求進(jìn)行編輯，在畫面的編程中對這些參數(shù)也進(jìn)行了監(jiān)控，通過PLC的DB塊存儲這些數(shù)值，當(dāng)數(shù)值發(fā)生變化時，將新數(shù)值與舊值進(jìn)行比較，當(dāng)超出一定的范圍時，認(rèn)為
是編輯錯誤，則修改無效。
然后是NC程序的設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝界面編程，NC程序的命名是固定的，如“WD615.MPF”、“P12.MPF”，否則在程序選擇界面進(jìn)行程序選擇時將發(fā)生錯誤。界面上工藝參數(shù)實(shí)際存儲在變量（在GUD中定義）中，因此N C 程序中涉及到界面的工藝參數(shù)都要使用變量編程；同時，為了區(qū)分工序和實(shí)現(xiàn)跳過某些工序的功能，結(jié)構(gòu)化的編程也是必要的。
NC程序需要在滿足配合界面要求的前提下完成加工的功能。以下為編程的實(shí)例：
由上述編程實(shí)例可以看到，由于每個工序都需要用到刀號、刀 沿 號 和 主 軸 轉(zhuǎn) 速 等 參 數(shù) ， 因此，這些參數(shù)的變量定義為數(shù)組的形式，主程序通過數(shù)組變量_S E L[n]判斷程序是否跳轉(zhuǎn)，也就是說_SEL[n]和界面中的“跳過該 序 ” 相 關(guān) 聯(lián) 。 在 具 體 某 一 序程序中，[n]、_DNO[n]及 _MSV[n]等變量分別對應(yīng)了相應(yīng)界面的刀號、刀沿號和主軸轉(zhuǎn)速等的參數(shù)。這樣的程序設(shè)計(jì)使用戶不需要對程序本身進(jìn)行任何修改操作只要在工藝界面中進(jìn)行操作就可以了，實(shí)現(xiàn)了對程序的保護(hù)。
4. 結(jié)語
以前受到認(rèn)識水平和成本的限制，機(jī)床人機(jī)界面的二次開發(fā)一直沒有在國內(nèi)機(jī)床行業(yè)得到廣泛推廣，現(xiàn)在西門子的Operate軟件為這種設(shè)計(jì)提供了方便，少量的界面可以不通過采購選項(xiàng)包和專業(yè)的編程知識就可以進(jìn)行開發(fā)。現(xiàn)在一些針對維修、操作開發(fā)的界面已經(jīng)出現(xiàn)在一些機(jī)床產(chǎn)品中，而本文開發(fā)的針對用戶的定制零件加工工藝界面還鮮有使用，這里介紹的結(jié)合N C程序和Easy screen開發(fā)的工藝界面直觀簡單，同時避免了一些危險(xiǎn)情況，提高了機(jī)床的可靠性和效率，具有十分實(shí)用的特點(diǎn)，值得廣泛使用和推廣。
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