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WinCC+Flexible在數控機床界面開(kāi)發(fā)中的應用

來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)   作者:機床世界    發(fā)表時(shí)間:2019-03-19    瀏覽量:6918





0 前言


目前,西門(mén)子數控系統在我國機床行業(yè)中的應用日益廣泛。西門(mén)子840D數控系統標準人機交互界面對于通用型數控機床是適用的,但對于一些特殊、專(zhuān)用的機床,則需要有自己專(zhuān)用的界面。當前,OEM(Original Equipment Manufacturer)軟件設計方法成為機床界面開(kāi)發(fā)的主流方法,主要通過(guò)VB(Visual Basic)開(kāi)發(fā)人機界面,利用VC(Microsoft Visual C++)編寫(xiě)出與西門(mén)子數控系統相聯(lián)系的語(yǔ)言動(dòng)態(tài)鏈接庫,通過(guò)西門(mén)子數控系統提供的VB、VC接口實(shí)現界面開(kāi)發(fā),并將其嵌入到西門(mén)子數控系統。但該方法要求開(kāi)發(fā)人員熟悉數控系統及VB、VC編程。OEM軟件的價(jià)格較為昂貴,且OEM界面開(kāi)發(fā)周期較長(cháng)。在實(shí)際應用中,要求機床操作人員具有一定的專(zhuān)業(yè)知識。因此,開(kāi)發(fā)操作方便、柔性化、智能化的人機界面,就顯得非常有必要。


1 西門(mén)子數控系統界面開(kāi)發(fā)方法簡(jiǎn)述


西門(mén)子數控系統主要界面的開(kāi)發(fā)方式有以下幾種:


(1)使用擴展接口編寫(xiě)畫(huà)面


利用并定義標準界面上的空白軟鍵激活存放在標準循環(huán)目錄下的畫(huà)面配置文件(corn文件)。


(2)使用Configuring Package配置畫(huà)面


以WinCC Flexible為基礎(較早版本使用ProTool/Pro),通過(guò)Configuring Package訪(fǎng)問(wèn)系統變量,可實(shí)現的功能包括鼠標和功能鍵的處理、輸入/輸出域、bar條和歷史曲線(xiàn)等等。將winCcFlexible安裝到計算機上后,再安裝ConfiguringPackage,經(jīng)過(guò)組態(tài)最后將生成的文件拷貝到MMC(Man—Machine Communication)/PCU(PCUnit)。用這種方法生成的畫(huà)面可以加入并作為HMIAdvanced(標準界面)的擴展。


(3)使用Programming Package創(chuàng )建畫(huà)面(OEM)允許用戶(hù)將使用VB和VC編寫(xiě)的應用程序加入HMIA dvanced,并可通過(guò)Programmming  Package提供的接口訪(fǎng)問(wèn)NC(Numerical Contr01)/PLC(Programmable Logic Controller)變量,實(shí)現多幅畫(huà)面的調用,管理NC數據,實(shí)現復雜的計算、復雜的畫(huà)面,利用PCU50上的接口(RS232、打印口和以太網(wǎng)口等)輸出加工數據和充分利用Windows資源等等功能。通過(guò)在計算機上編寫(xiě)程序,將結果(包括可執行程序、配置文件等)拷貝到MMC/PCU。


在以上3種方法中,方法(1)易于實(shí)現,但其功能簡(jiǎn)單,用于高檔機床人機界面的開(kāi)發(fā)手段是遠遠不夠的。方法(3)為OEM方法,功能非常強大,借助VB、VC++等軟件,在理論上可以開(kāi)發(fā)任何所需界面,但需額外購買(mǎi)HMI編程包,價(jià)格較為昂貴,此外還需要VB、VC++等軟件的支持,專(zhuān)業(yè)性要求較高。方法(2)則是利用wjnCC Flexible配置的人機界面,采用圖形化編輯且內部帶有功能強大的系統函數,可以快速地配置畫(huà)面,縮短了開(kāi)發(fā)周期,雖然也需要購買(mǎi)WinCCFlexible軟件,但價(jià)格較OEM便宜。


2 WinCC FlexibIe簡(jiǎn)述


2.1 WinCC Flexible簡(jiǎn)介


WinCC Flexible系列軟件是德國西門(mén)子公司工業(yè)全集成自動(dòng)化(T隊)的子產(chǎn)品,是一款面向機器的自動(dòng)化概念的HMI軟件,它具有舒適而高效的設計功能。winCC Flexible系列軟件具有開(kāi)放、簡(jiǎn)易的擴展功能,帶有豐富的系統函數及強大的Vissual Basic腳本功能,為人機界面的功能實(shí)現提供有力的手段。WinCC Flexible功能強大并且簡(jiǎn)單、高效,易于上手并提供智能化的工具,例如圖形導航和移動(dòng)圖形化組態(tài)。在創(chuàng )建工程時(shí),通過(guò)點(diǎn)擊鼠標便可以生成HMI項目的基本結構,節省了界面框架設計的時(shí)間。WinCC Flexible帶有豐富的圖庫,提供大量的對象供用戶(hù)使用。WillCC Flexible運行系統是用于過(guò)程可視化的軟件,運行系統在過(guò)程模式下執行項目來(lái)實(shí)現與自動(dòng)化系統之間的通信、圖像在屏幕上的可視化及各種過(guò)程的操作、過(guò)程值的記錄和報警事件等。


2.2 WinCe Flexible主要功能


在人機界面開(kāi)發(fā)中,winCC Flexible的主要功能有:人機界面上各種軟件的定義、NCU(Numerical Control Unit)中各種變量和參數的訪(fǎng)問(wèn)、R參數的訪(fǎng)問(wèn)及存儲和PLC中各種變量的訪(fǎng)問(wèn),如I/O口、數據塊DB等以及NCU中文件的管理、MMC中文件的管理。


3專(zhuān)用數控磨床人機界面設計


現以某企業(yè)的專(zhuān)用磨床為例,介紹利用WinCC Flexible開(kāi)發(fā)人機界面的過(guò)程。根據機床實(shí)際需求,開(kāi)發(fā)面向工藝的引導式中文人機界面。將winCC Flexible開(kāi)發(fā)軟件安裝在個(gè)人計算機上,在WINDOWS操作系統下,通過(guò)winCC  Flexible提供的Configuration Package接口,即可訪(fǎng)問(wèn)NCK(Numerical Control Kemel)、PLC、MMCl03變量及文件。


3.1 總體設計思路


WinCC Flexible開(kāi)發(fā)的用戶(hù)界面設計不僅僅是窗體本身的畫(huà)面外觀(guān)設計,重要的是底層內部腳本的編輯和整體的構架,通過(guò)合理的人性化構架來(lái)引導機床操作人員進(jìn)行操作。怎樣通過(guò)腳本實(shí)現數據的處理、存儲及如何實(shí)現文件的管理?利用WinCC Flexible提供的VBS(Visual Basic Script)腳本開(kāi)發(fā)的工藝數據庫管理軟件可對車(chē)軸磨削的工件數據、砂輪數據、修整數據等磨削工藝參數進(jìn)行存儲和管理,加工數據最終以CVS(數據文件格式)數據流文件形式進(jìn)行存儲??傮w設計思路如圖1。



3.2 配置系統


在機床運行開(kāi)發(fā)好的人機界面程序之前,需要在西門(mén)子840D數控系統上安裝西門(mén)子WinCC Flexible runtime的運行環(huán)境,此外還需要配置regie.ini文件,配置說(shuō)明如下:
[HSoftkeyTexts]HSK6=“WmCC Flexible”(配置水平6號軟件改名為WmCCFlexible,按此鍵進(jìn)入開(kāi)發(fā)好的人機界面);
Task6---name:=OEMframe,Cmdline:=”E:\\LProgram
Files\\Siemens\\SIMATICWinCCFlexible\\WinCCFlexible
2008Runtime\\I-ImiRtm.exef:\kAdd_On\\CZ.fwx”。(配置人機界面的路徑)


3.3  引導式結構設計


如何在人機界面中體現出加工工藝順序,使得機床操作變得簡(jiǎn)單易懂并容易上手,是引導式界面設計的核心問(wèn)題。以加工工件為主線(xiàn),按照磨削工藝順序,進(jìn)行人機界面畫(huà)面配置。將界面劃分為工件設置、設備管理、砂輪修整、文件管理等幾大模塊,如圖2所示。
其中工件設置包含工件基本信息、磨削方式選擇及磨削參數等預加工參數的設置;砂輪修整模塊則包含修整相關(guān)參數。操作人員按照界面下表提示,按照順序完成相關(guān)參數的設置即可開(kāi)始加工,操作簡(jiǎn)單、快捷、高效。



以多臺階零件加工為例,根據多臺加工工藝流程如圖3所示,首先進(jìn)入加工參數預設界面,如圖4所示,輸入工件名稱(chēng)后按照排序依次設定工件基本信息、工步選擇及左側磨削參數,如圖5、圖6、圖7所示。完成一個(gè)界面參數輸入后,點(diǎn)擊保存按鈕,初始界面上該界面的顯示狀態(tài)將由待設定變?yōu)樵O定完成,提示操作人員設定已完成。



3.4 模塊化數據管理


系統采用模塊化程序設計方法,既便于系統功能的各種組合和修改,又便于未參與開(kāi)發(fā)的技術(shù)維護人員補充、維護。在系統功能分析的基礎上,根據西門(mén)子840D數控系統及WinCC Flexible組態(tài)軟件程序編制的特點(diǎn),建立系統功能模塊結構,如圖8所示。分別采用工件名、砂輪號、修整器號作為各子數據庫的索引標志。



數據管理以工件名為索引,采用VBSript編程實(shí)現對文件的新建、刪除、重命名及加工數據的讀取、存儲等管理操作,如圖9所示。



“新建”功能主要代碼如下:
DoWhilek
k=SmartTags(“sortA)osti”)(i)
Ifk=0Then
SmartTags(“sort_numb”=i
SmartTags(“sort_posti”)(i)=1
EndIf
i=i+l
Loop
SelectCaseSmartTags(“sort_numb”)
CaselSmartTags(“FileNamel”)=
SmartTags(“NEw—FileName”)
Case2SmartTags(“FileName2”)=
SmartTags(“NEW_FileName”)
......
EndSelect


4 結語(yǔ)


將利用WinCC Flexible系列軟件開(kāi)發(fā)出的人機界面應用于某專(zhuān)用磨床,并進(jìn)行了工件磨削測試。引導式的操作界面、人性化的界面設計及方便高效的數據管理,實(shí)現了設計的預期目標。今后,隨著(zhù)對數控系統結構和硬件的深入研究,機床制造企業(yè)需要通過(guò)對HMI界面的二次開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現為數控機床添加可靠性更高、專(zhuān)業(yè)性更強的功能,開(kāi)發(fā)出功能更加全面、操作更加靈活方便的人機界面。