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西門子 802D 數(shù)控仿真系統(tǒng)設計

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

摘要: 數(shù)控仿真技術對于數(shù)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(shù)控仿真系統(tǒng)各項功能進行了研究，選擇 Delphi7 作為開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了西門子 802D 數(shù)控仿真系統(tǒng)的交互界面設計，開發(fā)西門子 802D 數(shù)控仿真系統(tǒng)的界面及菜單，實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)對用戶操作的響應。

關鍵詞: 數(shù)控仿真技術; 交互界面; 西門子 802D 數(shù)控仿真系統(tǒng)

0 引言

數(shù)控機床從發(fā)展至今，給制造業(yè)帶來了巨大的便利。但其價格相對較高，中小型企業(yè)和大部分學校引進的數(shù)控機床有限，不足以滿足培訓需求，而且直接操作數(shù)控機床有一定的危險性。數(shù)控仿真技術可以較好地解決以上問題。數(shù)控仿真技術是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，與實際機床的性能、特征相同，可以通過仿真實現(xiàn)對各環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)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(shù)控仿真技術，不僅可以高效率、高安全性、高準確性地評估數(shù)控程序的正確性，還可以依據(jù)仿真結(jié)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(chǎn)率。

1 、西門子 802D 數(shù)控系統(tǒng)整體設計思想

西門子 802D 系統(tǒng)是西門子公司發(fā)行的數(shù)控系統(tǒng)，它以其友好的操作界面以及強大的數(shù)控加工功能，在國內(nèi)數(shù)控機床中占有了非常大的比重。西門子 802D 數(shù)控系統(tǒng)是一款經(jīng) 濟型數(shù) 控系統(tǒng)，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(qū)動系統(tǒng)、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(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)整體設計思路

2 、西門子 802D 數(shù)控仿真系統(tǒng)的界面實現(xiàn)

Delphi 是由 Borland 公司開發(fā)的深受廣大程序員所喜愛的可視化和面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)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(shù)控仿真系統(tǒng)的開發(fā)工具能快速有效地開發(fā)出界面友好、功能強大的數(shù)控仿真系統(tǒng)。數(shù)控仿真系統(tǒng)交互界面由屏幕顯示區(qū)域、系統(tǒng)操作區(qū)域、系統(tǒng)輸入?yún)^(qū)域組成，如圖

2 所示。

圖 2 西門子 802D 數(shù)控仿真系統(tǒng)交互界面

各個區(qū)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(shù)控仿真系統(tǒng)界面的顯示。整個系統(tǒng)設計工程量較大，本文僅介紹 POSITION 狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域的實現(xiàn)，其他單元的設計與此類似。

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

狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)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(tài)下組件屬性設置

在 Delphi7 開發(fā)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(tǒng)界面開發(fā)的基本步驟，所有組件都通過上述方法添加和設置。POSITION 狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域和系統(tǒng)狀態(tài)區(qū)域均由TLabel 組件和 TPanel 組件構(gòu)成。通過設置 Label． Caption來顯示不同的狀態(tài)，在 Panel 上添加 Label 來顯示機床坐

標位置和機床工藝參數(shù)。其界面如圖 5 所示。

圖 4 對象編輯器

圖 5 仿真系統(tǒng)在 POSTION 狀態(tài)下的界面顯示

3 、西門子 802D 仿真系統(tǒng)內(nèi)部響應的實現(xiàn)

在系統(tǒng)操作區(qū)域主要的功能有機床急停開關的狀態(tài)，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(diào)節(jié)，主軸轉(zhuǎn)動倍率的調(diào)節(jié)，手輪的操作。當進行這些操作時，仿真系統(tǒng)需要處理這些響應事件并把處理結(jié)果顯示在屏幕上。本文僅介紹主軸快速運動的實現(xiàn)。

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(tài)下才會進給，因此需要檢查機床狀態(tài)標志的變量值，在此需要檢查 3 個標志機床狀態(tài)的全局變量。首先檢查機床急停開關的狀態(tài)，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(tài)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(tǒng)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(shù)把它轉(zhuǎn)化為 Float 型，再把主軸進給倍率 Label27． Caption 轉(zhuǎn)化為 Float 型。由于數(shù)控機床的主軸運動是在一定范圍內(nèi)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(xiàn)代碼如下: