基于840D数控系统的人机界面二次开发

    目前，我国大多数机床行业使用的是西门子的数控系统，但是仅限于简单的使用西门子的标准数控系统和浅层次的应用，不能满足高档设备特殊需求。

    尽管西门子数控系统提供了开放式的数控平台，但是如何应用系统平台，调用数控系统的内核，解决使用数控系统遇到的问题，开发出适合我国数控设备使用的数控系统，还需要做大量的研发工作。充分利用西门子提供的开发工具，开发自己的用户界面和实现特殊的加工工艺，开展系统的前端研究(如图形化参数编程，开发智能图形软件，CAD／CAM等方面的研究)和后端系统研发(包括使用具有自主知识产权的电机和驱动，检测元件，反馈元件等其他设备)，总之就是对系统进行二次开发。作者利用西门子数控系统提供的HMI软件和开发环境，研究利用面向对象的编程语言VB和VC进行钻铣类机床的专用操作界面的设计，为一些使用特殊加工(例如：滚齿等)的车铣加工中心专用显示界面和控制方式的开发提供一些经验。

1 硬件和软件要求

    HMI(人机界面，即上位机数控系统应用程序(Application))必须基于的组件包括数控通讯服务器(NCDDE server)、数控内核(SINUMERIK 840DNCK)、可编程序控制器(SIMATC S7—300 PLC)。人机界面借助于西门子840D OEM二次开放式包工具、程序高级界面编程工具VB、动态库编程工具VC来开发并实现；NcDDE服务器借助于多点接口MPI完成840D与上位机数控应用程序通讯的功能，借助于高级编程语言的通讯控件和通讯语言来实现；SINUMERIK 840D NCK完成插补运算、处理解释数控代码、执行数控程序。SIMATC S7 PLC部分是具体执行逻辑控制单元。二次开发之前，PC机必须安装西门子的OEM开发包，主要包括HMI Server／controls、HMI-Advanced，HMI Environment for PC／PG3个安装程序，在这个平台上利用VB和VC开发的程序才能在OEM环境中运行。

2人机界面的设计方法

    2．1人机界面的功能模块

    根据钻铣类机床实现的功能和工作要求。HMI的安排如图1所示。

    图1人机界面的框图

    机床操作分自动、手动、点动3种方式，不同的操作方式又有不同的功能，主要的功能是控制程序、显示机床坐标值和工件坐标值等;“参数”主要是进行参数的设置，如R参数的设置、刀具的补偿、零点偏移等;“程序”主要是控制零件程序的运行、显示和编辑等;“通讯”主要是完成启动功能，设置85232口的参数;“诊断”主要是实现报警信息显示、机床进给轴的运行情况等。这些界面都是用VB来实现的。每个功能就是一个菜单，一个菜单就是一个界面，每个界面都是由一个窗体构成的，所以工程中有数十个窗体。其中主窗体的结构如图2所示。

    图2系统操作主界面

    2. 2使用VB和VC进行程序开发

    所有界面的制作都在VB中完成。单纯的界面没有任何意义，只有把界面建立在HMl的开发平台上，通过相应的连接(主要是与NCU、PLC的连接)，才能实现界面与840D的通讯。操作界面主要实现的功能是:（1）人机界面上各种软键的定义;（2) NCU中各种变量的访问，如刀偏、零偏、轴坐标值等;(3) R参数的访问;(4) PLC中各种变量的访问.如I/O口 ,标志区M、数据块DB等;（5）NCU中文件读取。VR程序能够在OEM环境中运行，界面上的控件实现以上所述功能.工程中应该包含下列文件:初始化文件OTTO.INI,程序文件UTPU. EXE ,语言动态链接库OTTO_GR.DLL,图表管理文件OT-TO.MDU。状态管理文件OTTO.ZUS。

    2.2.1语言动态链接库的建立

    在图2中，可以看到水平软键上有菜单文木，这些文本在VB环境下是不能编辑的，水平软键是界面的标准控制部分，起着触发的作用。软键上的文本是通过VC语言创建动态链接库来实现写入的。同时对话框、消息、标签等文本也可以从语言动态链接库中读取。

    在创建动态连接库之前，必须先建立一个源文件，即一个RC文本，用写字板编辑器来编辑。原文件中的内容是软键标签和对话框、标签上要实现的文本，所以RC文件中的文本与软键等控件都有一一对应的关系。该工程取名为oembsp16,RC源文件的部分内容如下: