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西門子 802D 數控仿真系統設計

2018-5-17 來源：湖州職業技術學院機電與汽車工程學院作者：王英杰，左希慶

摘要: 數控仿真技術對于數控程序可靠性檢驗和切削過程預測有良好的效果。文章對數控仿真系統各項功能進行了研究，選擇 Delphi7 作為開發環境，實現了西門子 802D 數控仿真系統的交互界面設計，開發西門子 802D 數控仿真系統的界面及菜單，實現了仿真系統對用戶操作的響應。

關鍵詞: 數控仿真技術; 交互界面; 西門子 802D 數控仿真系統

0 引言

數控機床從發展至今，給制造業帶來了巨大的便利。但其價格相對較高，中小型企業和大部分學校引進的數控機床有限，不足以滿足培訓需求，而且直接操作數控機床有一定的危險性。數控仿真技術可以較好地解決以上問題。數控仿真技術是為虛擬制造建立一個真實的加工環境，與實際機床的性能、特征相同，可以通過仿真實現對各環節產品質量控制的評估，成為虛擬制造的一個重要分支和基礎。利用數控仿真技術，不僅可以高效率、高安全性、高準確性地評估數控程序的正確性，還可以依據仿真結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，提高了生產率。

1 、西門子 802D 數控系統整體設計思想

西門子 802D 系統是西門子公司發行的數控系統，它以其友好的操作界面以及強大的數控加工功能，在國內數控機床中占有了非常大的比重。西門子 802D 數控系統是一款經濟型數控系統，主要包括面板控制單元( PCU) 、鍵盤、機床控制面板( MCP) 、SIMODＲIVE 模塊式驅動系統、帶編碼器的 1FK7 伺服電機、IΠO 模塊 PP72 /48、電子手輪等幾大部分。其數控系統功能采用模塊化的設計方法，主要包括 POSITON、PＲOGＲAM、OFFSET PA-ＲAM 、PＲOGＲAM MANAGEＲ、SYSTEM ALAＲM、CUSTOM6 個模塊。整體設計思路如圖 1 所示。

圖 1 系統整體設計思路

2 、西門子 802D 數控仿真系統的界面實現

Delphi 是由 Borland 公司開發的深受廣大程序員所喜愛的可視化和面向對象的軟件開發工具。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 數控仿真系統的開發工具能快速有效地開發出界面友好、功能強大的數控仿真系統。數控仿真系統交互界面由屏幕顯示區域、系統操作區域、系統輸入區域組成，如圖

2 所示。

圖 2 西門子 802D 數控仿真系統交互界面

各個區域分別定義一個 TPanel 組件，然后再在 TPanel組件上添加 TImage 組件、TButton 組件、TLabel 組件、TString Grid 組件等來完成整個數控仿真系統界面的顯示。整個系統設計工程量較大，本文僅介紹 POSITION 狀態下屏幕顯示區域的實現，其他單元的設計與此類似。

TString Grid 組件等來完成整個數控仿真系統界面的顯示。整個系統設計工程量較大，本文僅介紹 POSITION 狀態下屏幕顯示區域的實現，其他單元的設計與此類似。POSITION

狀態下屏幕顯示區域使用的組件及要設置組件的屬性如表 1 所示。

表 1 POSITION 狀態下組件屬性設置

在 Delphi7 開發界面的組件欄上選擇所需要的組件，如圖 3 所示。

圖 3 Delphi7 組件的選取

當組件在 Form 上添加好以后就需要在對象編輯器里設置組件的各種屬性了，如圖 4 所示。以上就是仿真系統界面開發的基本步驟，所有組件都通過上述方法添加和設置。POSITION 狀態下屏幕顯示區域和系統狀態區域均由TLabel 組件和 TPanel 組件構成。通過設置 Label． Caption來顯示不同的狀態，在 Panel 上添加 Label 來顯示機床坐

標位置和機床工藝參數。其界面如圖 5 所示。

圖 4 對象編輯器

圖 5 仿真系統在 POSTION 狀態下的界面顯示

3 、西門子 802D 仿真系統內部響應的實現

在系統操作區域主要的功能有機床急停開關的狀態，機床操作方式 Per Point、Jog、VAＲ INC、Auto、MDA 的設置,機床快速進給的操作，主軸進給倍率的調節，主軸轉動倍率的調節，手輪的操作。當進行這些操作時，仿真系統需要處理這些響應事件并把處理結果顯示在屏幕上。本文僅介紹主軸快速運動的實現。

在點擊“Z + ”( 或“Z － ”) 按鈕時，機床主軸將會進行快速移動，Z 軸的坐標值也會隨其變化。但機床主軸只有在某些操作狀態下才會進給，因此需要檢查機床狀態標志的變量值，在此需要檢查 3 個標志機床狀態的全局變量。首先檢查機床急停開關的狀態，如果 NC_Stop = 1 則正常，否則給出提示信息要求關閉急停開關。其次再檢查機床操作方式的狀態的全局變量 NC_Status 的值，如果 NC_Status =2，即機床處于“JOG”模式下，主軸才能運動。

機床主軸運動時主軸進給倍率會影響主軸運動的速度，因此需要通過判斷 NC_M 的值來獲取當前主軸的進給倍率。代碼如下:

在仿真系統的屏幕顯示界面會顯示出當前主軸進給倍率，如圖 6 所示。

圖 6 當前主軸進給倍率的顯示

當機床主軸運動時先獲取當前坐標值 Label10． Cap-tion，由于這是個字符串，要先通過 Str To Float( ) 函數把它轉化為 Float 型，再把主軸進給倍率 Label27． Caption 轉化為 Float 型。由于數控機床的主軸運動是在一定范圍內進行的，一旦超出這個范圍機床就會報錯。因此在機床主軸運動時還需要對主軸進行超行程檢查，一旦超出機床運動行程則給出提示信息。機床 Z 軸坐標變化實現代碼如下: