王英杰，左希慶

　　(湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，浙江 湖州 313000)

       摘要：數(shù)控仿真技術(shù)對(duì)于數(shù)控程序可靠性檢驗(yàn)和切削過程預(yù)測(cè)有良好的效果。文章對(duì)數(shù)控仿真系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行了研究，選擇 Delphi7作為開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的交互界面設(shè)計(jì)，開發(fā)西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的界面及菜單，實(shí)現(xiàn)了仿真系統(tǒng)對(duì)用戶操作的響應(yīng)。

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

0引言

　　數(shù)控機(jī)床從發(fā)展至今，給制造業(yè)帶來(lái)了巨大的便利。但其價(jià)格相對(duì)較高，中小型企業(yè)和大部分學(xué)校引進(jìn)的數(shù)控機(jī)床有限，不足以滿足培訓(xùn)需求，而且直接操作數(shù)控機(jī)床有一定的危險(xiǎn)性［1］。數(shù)控仿真技術(shù)可以較好地解決以上問題。數(shù)控仿真技術(shù)是為虛擬制造建立一個(gè)真實(shí)的加工環(huán)境，與實(shí)際機(jī)床的性能、特征相同，可以通過仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)各環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量控制的評(píng)估，成為虛擬制造的一個(gè)重要分支和基礎(chǔ)。利用數(shù)控仿真技術(shù)，不僅可以高效率、高安全性、高準(zhǔn)確性地評(píng)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(shí)間和材料的不必要浪費(fèi)，提高了生產(chǎn)率［2 3］。

1西門子802D數(shù)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)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(qiáng)大的數(shù)控加工功能，在國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)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(jì)型數(shù)控系統(tǒng)［4］，主要包括面板控制單元(PCU)、鍵盤、機(jī)床控制面板(MCP)、SIMODRIVE模塊式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、帶編碼器的1FK7伺服電機(jī)、IΠO模塊PP72/48、電子手輪［5］等幾大部分。其數(shù)控系統(tǒng)功能采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，主要包括POSITON、PROGRAM、OFFSET PARAM 、PROGRAM MANAGER 、SYSTEM ALARM、CUSTOM 6個(gè)模塊。整體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

2西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的界面實(shí)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(jiǎn)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(qiáng)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。

　　各個(gè)區(qū)域分別定義一個(gè)TPanel組件，然后再在TPanel組件上添加TImage組件、TButton組件、TLabel組件、TStringGrid組件等來(lái)完成整個(gè)數(shù)控仿真系統(tǒng)界面的顯示。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程量較大，本文僅介紹POSITION狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域的實(shí)現(xiàn)，其他單元的設(shè)計(jì)與此類似。

　　POSITION狀態(tài)下屏幕顯示區(qū)域使用的組件及要設(shè)置組件的屬性如表1所示。

　　在Delphi7開發(fā)界面的組件欄［6］上選擇所需要的組件，如圖3所示。

　　當(dāng)組件在Form上添加好以后就需要在對(duì)象編輯器里設(shè)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(shè)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(shè)置Label.Caption來(lái)顯示不同的狀態(tài)，在Panel上添加Label來(lái)顯示機(jī)床坐標(biāo)位置和機(jī)床工藝參數(shù)。其界面如圖5所示。

3西門子802D仿真系統(tǒng)內(nèi)部響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)

　　在系統(tǒng)操作區(qū)域主要的功能有機(jī)床急停開關(guān)的狀態(tài)，機(jī)床操作方式Per Point、Jog、VAR INC、Auto、MDA的設(shè)置，機(jī)床快速進(jìn)給的操作，主軸進(jìn)給倍率的調(diào)節(jié)，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)倍率的調(diào)節(jié)，手輪的操作。當(dāng)進(jìn)行這些操作時(shí)，仿真系統(tǒng)需要處理這些響應(yīng)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(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。

　　在點(diǎn)擊“Z+”（或“Z-”）按鈕時(shí)，機(jī)床主軸將會(huì)進(jìn)行快速移動(dòng)，Z軸的坐標(biāo)值也會(huì)隨其變化。但機(jī)床主軸只有在某些操作狀態(tài)下才會(huì)進(jìn)給，因此需要檢查機(jī)床狀態(tài)標(biāo)志的變量值，在此需要檢查3個(gè)標(biāo)志機(jī)床狀態(tài)的全局變量。首先檢查機(jī)床急停開關(guān)的狀態(tài)，如果NC_Stop=1則正常，否則給出提示信息要求關(guān)閉急停開關(guān)。其次再檢查機(jī)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(jī)床處于“JOG”模式下，主軸才能運(yùn)動(dòng)。機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)主軸進(jìn)給倍率會(huì)影響主軸運(yùn)動(dòng)的速度，因此需要通過判斷NC_M的值來(lái)獲取當(dāng)前主軸的進(jìn)給倍率。代碼如下：

　　case NC_M of//獲取主軸進(jìn)給倍率

　　1:Label27.Caption:=‘0’;

　　2:Label27.Caption:=‘2’;

　　……

　　14:Label27.Caption:=‘110’;

　　15:Label27.Caption:=‘120’;

　　在仿真系統(tǒng)的屏幕顯示界面會(huì)顯示出當(dāng)前主軸進(jìn)給倍率，如圖6所示。

　　當(dāng)機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)先獲取當(dāng)前坐標(biāo)值Label10.Caption，由于這是個(gè)字符串，要先通過StrToFloat( )函數(shù)把它轉(zhuǎn)化為Float型，再把主軸進(jìn)給倍率Label27.Caption轉(zhuǎn)化為Float型。由于數(shù)控機(jī)床的主軸運(yùn)動(dòng)是在一定范圍內(nèi)進(jìn)行的，一旦超出這個(gè)范圍機(jī)床就會(huì)報(bào)錯(cuò)。因此在機(jī)床主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)還需要對(duì)主軸進(jìn)行超行程檢查，一旦超出機(jī)床運(yùn)動(dòng)行程則給出提示信息。機(jī)床Z軸坐標(biāo)變化實(shí)現(xiàn)代碼如下：

　　procedureTForm1.Image75MouseDown(Sender: TObject; Button: TMouseButton;Shift: TShiftState; X, Y: Integer);

　　begin

　　NC_Stop:=Waring;//機(jī)床急停開關(guān)檢查

　　if(NC_Stop< >0) then

　　begin

　　Image75.Picture.LoadFromFile('pic\\b17-1.bmp');

　　Z1:=StrToFloat(Label10.Caption);//獲取當(dāng)前Z軸坐標(biāo)值并轉(zhuǎn)換為Float型

　　if NC_Status =2 then

　　begin

　　if(Z1<=-400) then//機(jī)床最大行程檢查

　　ShowMessage('達(dá)到最大行程')

　　else

　　begin

　　Z1:=Z1-1.55*StrToFloat(Label27.Caption)/100;

　　Label10.Caption:=FloatToStr(Z1);//把Z軸坐標(biāo)值轉(zhuǎn)化為字符型并在屏幕上顯示end;

　　end;

　　end;

　　end;

　　在仿真系統(tǒng)屏幕顯示區(qū)域的變化如圖7所示。

4結(jié)束語(yǔ)

　　利用Delphi7強(qiáng)大的可視化開發(fā)技術(shù)，完成了西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的交互界面開發(fā)，實(shí)現(xiàn)西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)對(duì)用戶操作的內(nèi)部響應(yīng)，為后續(xù)機(jī)床實(shí)體仿真奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)

　　［1］ 段英宏. 仿真技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展［C］.2007系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)，2007:481-483.

　　［2］ 張泉. 數(shù)控加工中心切削過程仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)［D］.天津:天津大學(xué)，2005.

　　［3］ 鄧遵義，李攀峰. 數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用淺析［J］. 中國(guó)電力教育，2010（2）:81-82.

　　［4］ 王德軍. 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)與可編程序控制器(PLC)接口設(shè)計(jì)［J］.哈爾濱軸承，2005，26 (4)：62-64.

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　　［6］ 張宏林. Delphi7程序設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)大全［M］.北京：人民郵電出版社，2004.