数控人机界面编辑系统的设计与实现

1 引言

　　为了进一步提高数控系统用户界面的友好性，开发出适合不同用户的界面，为数控系统设计一种专用的人机界面编辑工具十分必要。此工具软件主要用于创建数控系统的人机界面，可以在Windows环境下运行，通过内部图形库或自定义的图形库进行链接，编制个性化界面。采用“所见即所得”的观念，使用者可立即在屏幕上看到画面设计的实际结果：如各种字形大小、颜色、元件位置、图形等；在屏幕上的显示都会与实际人机界面所显示的画面一样。而在编辑操方法上以物件导向的理念设计，达到拖曳式编辑，使用者可将画面设计工作区中的元件，随意以滑鼠拖曳到其他位置，或改变其外形、大小等。同时，通过为元件的属性参数设置特定的事件或者特定的变量，从而与数控系统中的PLC程序或零件加工程序进行数据链接，实现数控系统供用户观察、修改和设置内部软件运行过程及数据的人机交互界面。

2 系统总体结构

　　2.1 数控人机界面组成元素

　　图1 所示是一个典型的数控系统的人机界面，它1）变数，主要用于显示各种加工参数或状态量等数字信息，如主轴转速、进刀量、坐标位置等。变数可读，也可以修改，用户可以通过按键修改某些变数的值，以设置各种加工参数。

图1 数控人机界面的组成元素

　　2）动态图素，可以用图形动画的形式来反映一些设备工作状态，如可以用动态图素来实现信号灯、错误警告、状态提示等。这些动态图素与控制器内的变量建立了对应关系，根据变量的变化，图形对象可以进行改变，变量可以是内存变量，也可以是I/0 变量。

　　3）静态图素，在整个界面里主要起修饰作用，用于显示一些固定不变的信息，它与以上两种图素相结合共同构成一个友好的显示界面。

　　2.2 界面编辑系统总体结构

　　界面编辑系统结构分为文件管理、屏幕图形设计、编译处理、模拟仿真等几大模块，其总体结构如图2 所示。各模块功能如下。元库文件的保存、读取和删除等。

图2 数控人机界面编辑系统组成结构

　　2）屏幕图形设计模块，是一个供用户进行人机界面图形设计和显示的具有实时人机交互功能的通用性核心模块。功能特性：（1）根据数控显示界面的特点，本模块提供直线、矩形、圆、圆弧、文字、图片等基本图形元素及变数显示、动态文字、动态图片、表格、功能按键5 种特殊图形元素。用户用上述图形元素就可以很容易地设计各种操作方便、界面友好的数控人机对话界面。（2）本模块还提供移动、删除、缩放、复制和层次变换等基本图形编辑工具，方便用户灵活编辑各种图形。（3）屏幕图形元素是以矢量图形方式表达，所在编辑中不会有失真的现象。（4）每个屏幕图形元素具有自己的属性，用户通过修改图形元素的属性值来控制它的功能。

　　3）编译处理过程就是把设计的屏幕图形文件转换成指定数控操作显示设备能解释执行的屏幕数据的过程，即编译处理程序要完成将用户设计的屏幕图形元素的几何参数、功能属性等信息转化为数控操作系统的数据来显示。

　　4）模拟仿真模块为用户提供一种不经数控设备，直接在电脑上模拟仿真数控显示界面的运行环境，以检验设计的界面是否有效、友好，若不符合要求，可返回屏幕设计模块继续编辑。模拟功能分为离线模拟和在线模拟两种。离线模拟不与数控设备联系，由电脑简单模拟各屏幕显示效果；而在线模拟将由电脑接管数控操作界面的部分功能，通过串口通讯与数控设备通讯，真实再现最终界面设计效果。