基于840D的数控磨齿机二次界面的开发
陈学军;林海波;吴钢华
【摘 要】本文在研究西门子840D数控系统OEM软件设计方法的基础上,以840D数控系统为研究平台,数控磨床齿轮磨削控制为对象,利用VB开发窗口界面,用VC创建动态链接库,开发了数控齿轮磨削机床二次界面软件.通过人机界面输入参数,实现参数化自动加工功能,满足了数控磨床齿轮加工的特殊需要,大大提高编程和加工效率.
【期刊名称】《制造业自动化》
【年(卷),期】2012(034)006
【总页数】5页(P110-114)
【关键词】840D CNC;OEM;二次界面;齿轮加工
【作 者】陈学军;林海波;吴钢华
【作者单位】台州职业技术学院电子电气系,台州318000;上海大学机电工程与自动化学院,上海20072;台州职业技术学院机电工程学院,台州318000;上海大学机电工程与自动化学院,上海20072
【正文语种】中 文
【中图分类】TP311
1 概述
在数控加工中，由于标准数控系统采用标准的G代码编程，标准操作界面，一般用户只能用直线、圆弧插补指令编制加工程序，机床厂家也只能对一些如报警类的文本等进行一些编辑。对于一些由复杂曲线或曲面所构成的非圆零件的磨削，就需要进行特殊曲线的插补、误差补偿、工艺参数的实时调整等[1]，这些功能的实现都对操作人员的技术水平和操作经验提出较高的要求；另外，在加工中经常会遇到一些相似的复杂零件，若采用传统编程，将造成工作量大、易出错，生产效率低等问题。 针对这些问题，对一些专用设备如磨床等，根据用户要求开发数控系统的二次界面，实现各种参数补偿或参数化自动编程等成
为提高生产效率的关键。西门子840D数控系统的二次开发功能为实现这些参数化编程和参数补偿等提供了平台。本文研究了西门子数控系统的OEM 开发软件和开发环境 ，主要针对数控磨齿机的用户界面要求，进行了二次界面的设计与嵌入，实现数控齿轮磨削的参数化编程和误差补偿。
2 西门子840D数控系统介绍
2.1 数控系统硬件结构
SINUMERIK 840D 数控系统的CNC分为五个部分，由人机界面CPU（MMC-CPU）、数字控制CPU（NCK-CPU）和可编程逻辑控制器CPU（PLCCPU）三部分再加上伺服驱动控制和中间通讯部分。在物理结构上，NC-CPU和PLC-CPU合为一体，合成在NCU（Numerical Control Unit）中，但在逻辑功能上相互独立。 人机界面负责NC数据的输入和显示,实现机床的操作、监视、编程、参数设置等功能，它由OP单元、MMC单元（人机通信）、MCP（机床操作面板）三部分组成；可编程控制器PLC具有机床逻辑控制、机床操作、PLC数据管理等功能；NCK具有NC 代码执行、代码预处理、插补计算、伺服控制、NC数据管理等功能。SINUMERIK 840D 是一个开放的数控系统，用户购买开发软件
包，即可通过API调用系统内置的各种功能，定制窗口界面，且开发环境为在通用PC 的WINDOWS 平台下用 VB、VC 等图形化软件进行开发。
2.2 840D数控系统的OEM开发软件
840D数控系统的开发软件是OEM软件包，可用在MMC103以上各种机床界面的二次开发。将OEM 开发软件安装在计算机上，在HMIAdvanced 文件中，OEM 与数据管理文件DH、头文件HD、临时文件夹ALTMP、用户修改信息USER、MMC2标准用户界面和其他信息ADD ON等文件夹一起构成了SINUMERIK840D系统文件结构，OEM 软件包的主要功能有：人机界面上各种软件的定义；利用 OEM提供的 DDE 接口，可以实现NCU 中文件的管理及各种变量和参数的访问、R 参数访问、PLC 中各种变量的访问、MMC中文件的管理[2]。
3 磨齿机OEM软件开发
OEM 软件中的顺序结构控制提供了西门子程序的标准框架，也提供了很多标准的模块和窗体。按照用户需求编写的 OEM开发程序必须嵌入到西门子提供的标准顺序控制的框架中，
使用完整的顺序控制，HMI软件包才支持程序，否则不能进行程序的运行[3]。为了快捷地进行OEM软件的开发设计，我们可以利用HMI-Programming-Package中的OEM Samples实例，选择其中一个实例如OEMBSP0进行操作界面设计、动态链接库的创建等。
windows开发平台3.1 多窗体操作界面的设计
磨齿机加工的的非圆齿轮种类不同、形状各异，但由于工件轮廓形成具有规律性，其形状可用诸如齿数、模数、压力角和螺旋角等有限个特征参数来描述[4]。根据数控磨齿机的功能要求，可将齿轮数控编程所需的参数分为五组：齿轮类型参数、齿轮参数、刀具参数、工艺过程参数和机床安装参数[5]。开发的操作界面的整体框图如图1所示：
图1 数控磨齿机参数化编程软件框图
用VB进行操作界面的设计，每一框中的内容就是一个界面，每个界面包括窗体和模块，本设计一共十个窗口，每一个窗口作为单独的子功能，以子窗口的形式分别被调用，多个窗体一起组成整个界面功能。 分别为对窗体的有关属性是这样设置的：标题（Caption），名称（Name），标注（Tag）都设置成一个内容，一般按照窗体的序列（OEMFRAM0至OEMFRAM9）或窗体的名称来设置，便于程序的应用与调用。
在VB环境中，把设计的数控磨齿机软件界面控制程序的窗体和模块生成执行程序，以便嵌入到西门子提供的标准顺序控制中。
3.2 动态语言链接库的创建
西门子提供的标准控制界面的水平软键的菜单文本在VB环境下是不能编辑的，只有通过VC语言创建动态链接库来实现写入。创建顺序控制的动态语言DLL要根据相应的RC文件，利用VC++来创建。创建动态链接库之前，先建立一个RC源文件，即一个用写字板来编辑的RC文本。本工程中的RC源文件的部分内容如下
STRINGTABLE DISCARDABLE
BEGIN
0 ＂10 ＂ //水平软键的起始地址
1 ＂100＂ //垂直软键的起始地址
2 ＂200＂ //对话框或文本的起始地址
10 ＂机床状态＂ // 第 一个界面的第一个水平软键的文本
11 ＂参数设置＂ // 第一个界面的第二个水平软键件的文本
12 ＂误差补偿＂ // 第一个界面的第三个水平软键的文本
13 ＂运行轨迹＂ // 第一个界面的第四个水平软键的文本
16 ＂退出＂ // 第一个界面的第七个水平软键的文本
END
文本中的内容就是软件标签和对话框、标签上要实现的文本，所以RC文件中的文本与软键等控件有一一对应的关系[6]。RC文件建立后，利用VC++，生成动态链接库G_UK.DLL，并确保所处的文件是“release”，而不是“debug”。
3.3 界面的嵌入
OEM软件顺序控制主要有以下六个文件：初始化文件REGIE.INI，执行程序文件GEARWH
EEL.EXE，MMC.INI ,状 态 管 理 文件GEARWHEEL. ZUS , GEARWHEEL. INI，窗口管理文件GEARWHEEL. MDI ，语言文件LANGUAGE. DLL，其结构如图2所示。
图2 OEM顺序结构
下面通过全数控磨床控制界面的嵌入实现过程,来说明整个顺序控制的结构和各文件之间的功能和关系。
1）建立程序管理文件Regie. ini
Regie是一个控制程序，可以对辅助程序（基本模块）、区域应用程序、动态链接库和VBX文件进行柔性管理，它具有系统初始化、加载动态链接库、启动应用程序、系统配置、区域转换的功能。顺序控制的启动是是由regie预先起动辅助应用(DDL,VBX)到区域应用。当一个应用程序启动后，Regie就等待，直到提示初始化结束。Regie分三种类型的区域应用：一种是标准的OEM区域应用，由VB创建，嵌入到顺序控制中；第二种是WINDOWS下的PCs用户应用程序；第三种是WINDOWS下的标准应用程序如EXCEL或EDIT等。，Regie用 REGIE.INI、REGIE.DLL、Regielanguage.INI、OEMFRAME.INI、MMC.INI文件来实现这些区域应用程序。
Regie. Ini可用文本进行编辑，就象windows的其他初始化文件一样。各应用程序是由regie开始管理启动，其信息一起置于regie. ini中，构成程序管理文件。因此，用户开发的所有应用程序都要在Regie..ini中进行配置，程序都需要通过它来嵌入到西门子标准的 HMI 系统中。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。