用于Siemens 840D sl数控机床信息监控的顶屏软件

邢 雨 赵 亮 王照亮

（上海三一精机有限公司研究院电气所，上海200210）

数控机床功能集成度越来越高，包含刀库、转台、交换台、自动上下料装置的复合机床已经成为未来的发展趋势。这些装置的控制以及状态显示是电气调试的重点工作之一。但是随着功能的增加，传统机床操作面板按键数量有限，西门子标配面板只提供18个自定义按键，不能满足需要。而且，其显示功能仅停留在“0”或“1”，即LED灯亮或灯灭两种状态，显示功能局限，较为复杂的功能无法通过面板实现。

国外一些著名机床厂家，如SIEMENS可为这些厂家提供专业服务，但对于国内厂家，无论是从服务支持还是投资成本来说，实现顶屏软件的开发与应用都具有较大困难。

1 软件功能介绍

实时显示数控机床信息的顶屏软件，以代替传统数控机床操作面板上功能单一的LED灯，丰富信息显示方式，可以实时将系统或机床信息传递给机床操作者，提高机床人机交互性能。另外，该软件可根据机床制造商的需要任意定制，以文字、图片、动画的方式显示不同NC、PLC信息。

在Operate界面中置顶显示，按照显示功能主要分为5个部分（图1）:（1）主轴区:显示主轴档位与主轴松刀、拉刀信息;（2）刀具区:显示主轴刀具号、预选刀号、刀库门开闭信息;（3）托盘区:显示加工区工作台编号、待机台是否到位信息;（4）辅助功能区:显示冷却方式、机床照明、润滑、安全门等信息;（5）系统功能区:当前操作等级、系统版本、系统运行时间等。

软件界面效果图如图2所示。

2 软件详细实现

该软件分为3个功能模块:（1）底层PLC接口处理模块;（2）数据采集插件模块;（3）软件显示模块。

软件运行时，通过底层PLC接口处理模块，将离散的PLC输入输出信号处理为DBB字节信号;数据采集插件模块将数据库中需要监控的PLC地址即DBB地址读取出来，通过通信功能函数读取数控系统NC、PLC数据，并将数据排成队列（数据流）发送回数据库;软件显示模块按照5 Hz频率读取数据库中数据，并判断数据是否有效，对应图片是否有效 ，然后显示在HMI（人机交互界面）上。

2.1 底层PLC接口处理模块

该模块通过PLC程序实现;主要完成模块化接口，用户只需要修改PLC接口信号输入输出点即可实现底层PLC配置。

将机床信息转换为图片显示，通过接口转化规则（如图3所示），将PLC信号与图片之间联系起来。PLC接口模块实现了将PLC输入点信号转化为DBB字节信号，这样可以封装底层信号，提供简洁的DBB接口给上层的顶屏软件，顶屏软件判断DBB字节值，搜索相应的图片并显示。

该模块以0.2 s刷新周期读取数据库中数据，判断数据值是否规范以及是否有相应的图片，然后以图片形式将机床信息显示在数控机床人机交互界面上。

PLC程序接口如图4所示。

2.2 数据采集插件模块

该插件通过Visual C++与Qt技术实现读取数据库中需要监控的PLC地址，将这些地址写入通信队列，根据通信队列进行PLC数据采集，并将采集PLC值写回数据库中。

数据库中数据如图5所示，一行为一条数据库记录，数据主键为 ID号，为 PLC地址的序号，VarMeaning为变量含义，VarPLCAdd为PLC地址值，VarValue为数据当前值。

2.3 软件显示模块

该软件运行于Siemens Operate 2.6.1.3版本人机界面软件，顶屏软件运行流程图如图6所示。

3 结语

该顶屏软件可广泛应用在Siemens Operate版本的人机交互界面中，主要面向高端数控机床。弥补了Siemens自身软件在人机交互方面专机化特点的不足。

该顶屏软件能够直接显示，而且始终显示机床重要信息，比如机床主轴、刀具当前状况信息，托盘、工位当前加工工件信息等等。能第一时间将系统信息传递给操作者，避免繁琐操作。采用该顶屏软件，可以丰富机床信息的显示方式，如图片、动画、文字，而不再是单一地以LED灯的方式显示，人机交互性可明显提高，用户体验好。

［1］SIEMENS.SINUMERIK 840D sl Programming of HMI sl［Z］.2009.

［2］王照亮，于会龙，邢雨.基于840Dsl OEM开发组件的数控系统电气调试方法［J］.制造技术与机床，2012（5）:161 －165.