CN107024908A - 机床控制系统的生产和维护人机界面 - Google Patents

Abstract

机床控制系统的生产和维护人机界面，其特征在于在完成Easyscreen编程后，再对PLC程序和NC子程序进行具体实施Easyscreen编程中任务的对接编辑，以达到PLC数据与NC数据能在Easyscreen环境下相互传递，定义一个变量能写入Step7‑300和换刀子程序中，也能编辑在Easyscreen语言中，并且该变量必须可以存储实数；该界面中文标注延时设置、刀库功能诊断及机床关键点，机床操作维护人员可以通过观察屏幕数据及报警提示来实施对机床故障的诊断，并且点击“更改”按钮，根据中文提示把调试好的坐标值输入刀对应的图框内即可，点击“更改完成”即可生效。本发明为机床的维护省去专门程序技术人员，降低了劳动力成本并节省大量物力。

Description

机床控制系统的生产和维护人机界面

技术领域

本发明是数控系统在机床生产和维护中的应用，一种应用于机床控制系统的生产、调试以及机床的维护维修的人机交流界面。

背景技术

机床数控系统的人机界面开发对生产、服务、调试、设计等工作的开展有多方面的帮助，然而目前对人机界面的开发与应用存在很多不足。现有机床控制系统的维护并没有实现完全自动化，以西门子机床系统为例，西门子系统机床的延时时间通常是在下载PLC程序时设定好的，不能供给维护及机床使用人员根据机床特性的变化更改，只有PLC编程人员才有权限修改。目前的延时时间设置只有在Step7-300编程语言环境下，给定时器设定一个时间，而不能根据机床的特性自定义更改延时时间。如果要更改延时时间需要编程人员用个人计算机亲赴现场才能完成，如果机床已经到达用户厂家，编程人员和维护人员只能到用户厂家才能修改，这样大大降低工作效率，提高了机床的维护成本。

目前数控系统中应用的诊断功能只包括系统本身的诊断检测和编辑PLC时定义的用户报警检测，这些报警检测功能只能检测系统内部的故障及简单的故障诊断，但是机床的关键功能不能实现，通常是由于多个原因造成的，查找这样的故障原因，就变得无从下手了。故障诊断主要靠机床维护服务人员的经验以及机床的技术图纸，机床出现故障时诊断起来比较困难，会大大影响工作进度耽误工时、影响生产。

目前机床关键点设置包括机床的换刀点、换台点、工作台中心点等。VMC0875mu主要应用的关键点为换刀点。换刀点主要设置在西门子系统的通用机床数据14514中或轴机床数据30600中。通常的换刀点设置在通用参数14514中，并在设定参数41500，41501中设置换刀点的偏差值，而且调整换刀点的人员需要记住这些参数，并且记住14514，41500，41501中X轴的坐标值设置在哪个位上，Y轴的坐标值设在哪个位上，很容易出错；还有在通用参数14514上设置完坐标值后，换刀点不能立即生效，需要重新启动系统新设置的换刀点才生效，这种生效方式很麻烦，大大降低了生产和维护的效率。综上所述，原设计把关键点设置在西门子系统参数中不但容易出错，操作起来很麻烦，而且不易掌握。目前机床已经实现自动化了，而维护却仍是人力在追根朔源，根本无法满足自动化生产要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种机床控制系统的生产和维护人机界面，通过Easyscreen编程实现在线诊断、延时时间设置和机床关键点设置为一体的人机界面。

本发明的这种机床控制系统的生产和维护人机界面，基于西门子系统的Easyscreen编程环境语言和Step7-300编程语言，其特征在于在完成Easyscreen编程后，再对PLC程序和NC子程序进行具体实施Easyscreen编程中任务的对接编辑，以达到PLC数据与NC数据能在Easyscreen环境下相互传递，即需要定义一个变量表能写入Step7-300和换刀子程序中，也能编辑在Easyscreen语言中，并且该变量必须能够存储实数；总结机床运行所需的延时时间并把这些延时时间排列到界面上、总结机床刀库部分经常出现故障的检测方案，并把这些检测点排列到界面上、把需要的换刀点涉及的各个轴的位置值列在机床关键点的设置界面，界面中都加中文标注，通过点击“更改”按钮，修改编程实现在线故障诊断、延时时间设置和机床关键点设置自动化的目的。

本发明的有益效果是：

1、该人机界面集成了机床关键功能诊断、机床正常运行所需的延时时间更改及关键点设置三个功能。针对以上问题，本发明提出新的关键点设置方式，不需要重启系统就能生效，也不需要记住这个参数。

2、本发明专门为自动控制机床在线诊断提供了一个页面，机床操作维护人员可以通过观察屏幕数据及报警提示来实施对机床故障的诊断。可以为机床的维护省去专门程序技术人员，降低了劳动力成本并节省大量物力。

3、本发明开放了一个可以更改PLC延时数据的页面，机床操作维护人员可以通过该页面直接更改PLC中设定的延时时间，无需专门技术研发人员到场，降低了劳动力成本。

4、本发明将Easyscreen编程语言与西门子系统中的NC数据进行了对接，机床操作维护人员可以在人机界面上更改NC数据的数值。有效节省了机床调试生产、维护的时间，提高工作效率。

5、由于本发明提供的技术，还可以用于为特制的专机量身定制专门化人机界面，用来简化机床操作，提高机床性能及生产效率，增强机床的市场竞争力，节约成本。

附图说明

图1为本发明机床控制系统的人机界面屏幕概念图；

图2为本发明编辑延时设置界面Step7-300和Easyscreen程序的流程框图；

图3为本发明人机界面中延时设置示意图；

图4为本发明人机界面中刀库功能诊断示意图；

图5为本发明编辑关键点设置界面Step7-300和Easyscreen程序的流程框图；

图6为本发明人机界面中关键点设置示意图

图7为定义PLC变量中存储和传递数据的DB114变量表设置图；

图8为定义DB115变量表部分PLC变量表；

图9为定义DB116变量表部分PLC变量表。

具体实施方式

本发明的机床控制系统的人机界面屏幕概念如图1所示，人机界面屏幕上的修改延时时间就是修改PLC中计时器的时间。延时设置界面中根据调试机床的经验，汇总机床运行所需的所有延时时间，如主轴松刀到位延时、润滑时间设置、A轴相关延时设置、C轴相关延时设置等供选择，并定义PLC程序中的定时器，筛选出机床正常运行所需延时时间。

实施例

由于VMC0875mu型机床采用西门子840Dsl系统，该系统采用的编程语言环境为Step7-300，所以在编辑机床控制程序时需要在Step7-300的编程语言环境下更改。延时设置界面的实现过程如图2所示，首先要在Step7-300语言环境下编辑定义可存储和传递数值的PLC变量，如DB114变量表,根据汇总的机床运行所需的所有延时时间确定DB114变量表中变量的数量，定义DB114变量表中的各个变量数据类型为S5TIME,初始值为S5T#0MS，这样定义就可以使DB114变量表中的各个变量存储数据了。图7中列举了部分DB114变量表中的定义说明；接下来编辑PLC程序和NC子程序，使可传输存储数值的变量传送到计时器中去。

本发明编辑PLC如下所示：

LDB114.DBW30

SD T 15

AT 15

其特征是应用了一个可以存储数值的DB114变量表,且数据类型为S5TIME,并将DB114变量表中存储的数据传送给计时器T15。接下来在DB115变量表中定义变量的数据类型为DINT，初始值为0，这样就可以把整数类型的数据存储在DB115变量表的各个变量中；然后如图2编辑程序流程框图所示编辑PLC程序使整数格式的DB115变量表中的数据可以传递给DB114变量表，具体step7-300的程序编辑如下所示：

按此编辑后的程序，就可以在外部通过给DB115变量表输入一个数值后，该数值就会传递给DB114变量表，再由DB114变量表传递给计时器。

下面接着阐述如何在延时设置界面上给DB115变量表中变量赋值，如图2所示的Easyscreen程序流程框图，首先确定界面显示的位置，如下所示：

这样编辑Easyscreen程序，延时设置界面就会显示在屏幕上如图1所示处。

其次编辑Easyscreen程序使其与PLC程序相对接，即在界面上给DB115变量表中的各个变量赋值，并编辑各个延时的中文名称及显示位置等，仍以润滑时间为例如下所示：

DEF var1＝(I///,"润滑时间",,"ms"/wr3//"db115.dbd60"/20,35,200/180,35,110)

DEF var2＝(I///,"润滑间隔",,"ms"/wr3//"db115.dbd64"/20,55,200/180,55,110)

经上述编程就可以实现使在界面的坐标区域20,35,200/180,35,110输入的数值直接传入目标DB115变量表中并实现了与PLC程序的对接，且该区域的中文提示信息为润滑时间，单位为ms。

最后编辑界面上各个按钮的意义，如下所示：

这样编辑程序能够实现点击“更改”按钮后，便对光标区域的时间进行修改，如图3所示；点击“更改完成按钮”后，各个延时便不可更改，并且已经设置的延时时间即刻生效；点击“退出”按钮，返回到上一级界面如图1所示。

诊断功能界面：以刀库诊断功能为例，如附图4所示，刀库功能诊断界面中根据调试机床的经验及功能的运行条件，将经常出现故障的功能列举出来。首先通过查看PLC程序列举出功能动作实现的条件；接着编辑Easyscreen程序，把条件反应在界面上，实现PLC程序和Easyscreen程序的对接。以手动刀库旋转功能的实现为例说明：

查看PLC程序，明确PLC程序中刀库手动旋转所需要满足的条件；其次编辑Easyscreen程序，如下以刀库手动方式旋转为例：

这样就可以使各个条件依次排列在界面上并显示条件的中文名称及条件，满足时绿灯亮，条件不满足时红灯亮。

编辑完成后，界面显示如图4所示，点击软键“刀库功能诊断”进入诊断功能界面，每个条件说明右侧都有一个小圆灯，当小圆灯是红色，代表该信号错误，信号错误时可以通过界面上的中文信息得知错误的具体位置；小圆灯为绿色时，表示信号点正常。这样就实现了通过观察屏幕指示灯的颜色来诊断出机床故障。点击“退出”，回到上一级界面如图1所示。诊断功能界面中的按钮只需有“退出”按钮，且与延时设置中的按钮意义定义方式相同。

诊断应用举例：以刀库手动旋转为例，打开此刀库功能诊断界面，检查刀库手动旋转下面的6个条件右侧的显示灯，如果有一个条件的显示灯是红色，刀库就不能手动旋转，如果“手动方式”右侧的显示灯是红色的，就在MCP面板上将“jog”方式激活即可。

关键点设置界面：

关键点设置界面包括了多个常用关键点页面，首先根据机床的特性，选择要关注的关键点，例如VMC0875mu上所备的常用关键点只有换刀点。换刀点的设置界面不但需要在step7-300及Easyscreen中编辑程序，还需要编辑NC子程序中的换刀子程序TOOL.SPF。

如图5编辑程序的流程框图所示，在step7-300中编辑程序，首先定义能够传递存储换刀点实数的变量，DB116变量表包括一组变量，如图9所示，再编辑PLC变量与NC变量的数据相互传递程序，如下所示：

CALL FC 21

IN0:＝TRUE

IN1:＝B#16#3

IN2:＝P#DB116.DBX0.0DWORD 4

IN3:＝0

IN4:＝0

OUT0:＝M5.0

OUT1:＝MW6

这样定义好就可以使PLC变量DB116.DBDn与NC变量$A_DBR[n]相互传递数据(n＝0，4，8，12)了。

其次应用定义好的DB116变量表，编辑NC程序中的换刀子程序TOOL.SPF，使PLC程序与NC程序对接，如下所示：

SPOS＝$A_DBR[12]

STOPRE

SUPA G1G90X＝$A_DBR[0]Y＝$A_DBR[4]Z＝$A_DBR[8]F20000

这样编辑NC子程序TOOL.SPF的目的是使机床运行换刀点时，系统读取的是$A_DBR[n](n＝0，4，8，12)中存储的数值。

再次编辑Easyscreen程序，使在界面上输入的数值传送到NC变量$A_DBR[n](n＝0，4，8，12)中，并使Easyscreen程序与NC程序对接,如下所示：

DEF var1＝(I///,"刀库换刀点："/wr1///160,30,120/0,0,0,0//)

DEF var2＝(R3///,"X轴",,"mm"/wr3//"$A_DBR[0]"/160,60,90/200,60,130)

DEF var3＝(R3///,"Y轴",,"mm"/wr3//"$A_DBR[4]"/160,90,90/200,90,130)

DEF var4＝(R3///,"Z轴",,"mm"/wr3//"$A_DBR[8]"/160,120,90/200,120,130)

DEF var5＝(R3///,"主轴",,"度"/wr3//"$A_DBR[12]"/160,150,90/200,150,130)

最后编辑界面显示位置，编辑关键点包含的各个轴的显示位置，中方提示信息以及与NC的对接以及完善换刀点设置界面各个按钮的意义，有按钮意义的定义与延时设置界面中的按钮设置相同。关键点程序与NC换刀子程序TOOL.SPF对接。上述完成了关键点设置界面的程序编辑。在界面坐标区域160,60,90/200,60,130中输入的数值会直接传送到NC变量$A_DBR[0]中，以下依次类推，显示如图6所示。

界面操作：点击软键“关键点设置”进入关键点设置画面，点击右侧软键“更改”，就可以对光标区域的数值进行修改；点击“更改完成”，完成对关键点的修改。点击“退出”，回到上一级界面，如图1所示。

Claims (6)

1.一种机床控制系统的生产和维护人机界面，基于西门子系统的Easyscreen编程环境语言和Step7-300编程语言，其特征在于在完成Easyscreen编程后，再对PLC程序和NC子程序进行具体实施Easyscreen编程中任务的对接编辑，以达到PLC数据与NC数据能在Easyscreen环境下相互传递，即需要定义一个变量表能写入Step7-300和换刀子程序中，也能编辑在Easyscreen语言中，并且该变量必须能够存储实数；总结机床运行所需的延时时间并把这些延时时间排列到界面上、总结机床刀库部分经常出现故障的检测方案，并把这些检测点排列到界面上、把需要的换刀点涉及的各个轴的位置值列在机床关键点的设置界面，界面中都加中文标注，通过点击“更改”按钮，修改编程实现在线故障诊断、延时时间设置和机床关键点设置自动化的目的。

2.根据权利要求1所述的机床控制系统的生产和维护人机界面，其特征在于延时设置界面的PLC变量：编辑定义一个存储和传递数值的变量表DB114,定义DB114变量表中各个变量的数据类型为S5TIME,将所述PLC程序和NC子程序进行具体实施Easyscreen编程中任务的对接编辑；再编辑PLC程序，应用存储数值的变量表DB114,并将变量表DB114中存储的数据传送给计时器。

3.根据权利要求2所述的机床控制系统的生产和维护人机界面，其特征在于PLC程序和NC子程序对接编辑：编辑PLC程序使整数格式的DB115变量表中的数据传递给变量表DB114，在DB115变量表中定义变量的数据类型为DINT，初始值为0，把整数类型的数值传送或存储在DB115变量表中的各个变量中；

在step7-300的程序中编辑，能够在外部通过给DB115变量表输入一个数值后，该数值能够传递给DB114变量表，再由DB114变量表传递给计时器。

4.根据权利要求2所述的机床控制系统的生产和维护人机界面，其特征在于在延时设置界面上给DB115变量表中变量赋值，HS1＝($85001,ac7,se1)"延时设置"，编辑Easyscreen程序，使屏幕上显示延时设置界面；其次编辑Easyscreen程序使其与PLC程序相对接，即在界面上给DB115变量表中的各个变量赋值，并编辑各个延时的中文名称及显示位置是润滑时间的变量赋值：编程使在界面的坐标区域输入的数值直接传入目标DB115变量表变量中并实现了与PLC程序的对接，且该区域的中文提示信息为润滑时间，单位为ms。

5.根据权利要求1所述的机床控制系统的生产和维护人机界面，其特征在于刀库功能诊断界面中根据调试机床的经验及功能的运行条件，将经常出现故障的功能列举出来；首先通过查看PLC程序列举出功能动作实现的条件，明确PLC程序中刀库手动旋转所需要满足的条件；其次编辑Easyscreen程序中的刀库手动方式旋转程序，把条件反应在界面上，实现PLC程序和Easyscreen程序的对接；各个条件依次排列在界面上并显示条件的中文名称及条件，满足时绿灯亮，条件不满足时红灯亮。

6.根据权利要求1所述的机床控制系统的生产和维护人机界面，其特征在于关键点设置编辑程序：在step7-300中编辑程序，首先定义能够传递存储换刀点实数的DB116变量表，包括一组变量，再编辑PLC变量与NC变量的传递程序，定义后使PLC变量DB116.DBDn与NC变量$A_DBR[n]相互传递数据(n＝0，4，8，12)了；编辑NC程序中的换刀子程序TOOL.SPF，当机床运行换刀点时，使系统读取的是$A_DBR[n](n＝0，4，8，12)中存储的数值；再次编辑Easyscreen程序，使在界面上输入的数值传送到NC变量$A_DBR[n](n＝0，4，8，12)中，并使Easyscreen程序与NC程序对接；最后完善换刀点设置界面各个按钮的意义，有按钮意义的定义与延时设置界面中的按钮设置相同。