王英杰，左希慶

　　(湖州職業(yè)技術學院 機電與汽車工程學院，浙江 湖州 313000)

       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［1］。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［2 3］。

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)［4］，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［5］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 PARAM 、PROGRAM MANAGER 、SYSTEM ALARM、CUSTOM 6個模塊。整體設計思路如圖1所示。

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。

　　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、TStringGrid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。

　　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。

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：

　　case NC_M of//獲取主軸進給倍率

　　1:Label27.Caption:=‘0’;

　　2:Label27.Caption:=‘2’;

　　……

　　14:Label27.Caption:=‘110’;

　　15:Label27.Caption:=‘120’;

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

　　當機床主軸運動時先獲取當前坐標值Label10.Caption，由于這是個字符串，要先通過StrToFloat( )函數(shù)把它轉化為Float型，再把主軸進給倍率Label27.Caption轉化為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：

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

　　begin

　　NC_Stop:=Waring;//機床急停開關檢查

　　if(NC_Stop< >0) then

　　begin

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

　　Z1:=StrToFloat(Label10.Caption);//獲取當前Z軸坐標值并轉換為Float型

　　if NC_Status =2 then

　　begin

　　if(Z1<=-400) then//機床最大行程檢查

　　ShowMessage('達到最大行程')

　　else

　　begin

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

　　Label10.Caption:=FloatToStr(Z1);//把Z軸坐標值轉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結束語

　　利用Delphi7強大的可視化開發(fā)技術，完成了西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)的交互界面開發(fā)，實現(xiàn)西門子802D數(shù)控仿真系統(tǒng)對用戶操作的內(nèi)部響應，為后續(xù)機床實體仿真奠定了良好的基礎。

　　參考文獻

　?。?］ 段英宏. 仿真技術在數(shù)控系統(tǒng)中的應用與發(fā)展［C］.2007系統(tǒng)仿真技術及其應用學術研討會，2007:481-483.

　?。?］ 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，2005.

　?。?］ 鄧遵義，李攀峰. 數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學中的應用淺析［J］. 中國電力教育，2010（2）:81-82.

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

　　［5］ 王新如. 西門子802D數(shù)控系統(tǒng)在車床改造中的應用［J］. 中國高新技術企業(yè)，2008（18）:125.

　?。?］ 張宏林. Delphi7程序設計與開發(fā)技術大全［M］.北京：人民郵電出版社，2004.