【雅马哈巧格轴承型号】西门子802D数控仿真系统设计

王英杰，左熙京

(澳大利亚职业技术学院机械电气汽车工程学院，浙江湖州313000)

数控仿真技术对数控程序可靠性检查和切削过程预测有很好的效果。文章(WHO)研究了数字仿真系统的各种功能，选择Delphi7作为开发环境，实现了西门子802D数控仿真系统的交互界面设计，开发了西门子802D数控仿真系统的界面和菜单，实现了仿真系统对用户操作的响应。

数控仿真技术交互式界面西门子802D数控仿真系统

数字控制架从发展到现在，给制造业带来了很大的便利。但是，由于价格相对较高，中小企业和大多数学校引进的数字控制机器不足以满足教育需求，直接操作数字控制机器有一定的危险性[1]。数控仿真技术可以更好地解决上述问题。数控仿真技术是为虚拟制造建立实际加工环境。与实际机床的性能和特性一样，通过仿真可以评估各个环节的产品质量管理，可以成为虚拟制造的重要分支和基础。利用数控仿真技术，不仅可以高效、安全、准确地评估数控程序的准确性，还可以根据仿真结果快速修改加工程序，避免因试验切割过程而造成的时间和材料的不必要浪费，提高工作效率[2 3]。

1西门子802D数控系统总体设计思路

西门子802D系统是西门子公司发行的数控系统，由于熟悉的操作界面和强大的数控加工功能，在国内数控机床中占有很大的比重。西门子802D数控系统是经济型数控系统[4]，主要包括面板控制单元(PCU)、键盘、机械控制面板(MCP)、SIMODRIVE模块化驱动系统、带编码器的1FK7伺服电机、I O模块PP72/48。数控系统功能采用模块化设计方法，包括POSITON、PROGRAM、OFFSET PARAM、PROGRAM MANAGER、SYSTEM ALARM和CUSTOM 6个模块。总体设计思路如图1所示。

2西门子802D数控仿真系统接口的实现

Delphi是Borland开发的许多程序员喜欢的可视化和面向对象的软件开发工具。由于Delphi比Visual C简单易懂，选择Delphi作为西门子802D数控仿真系统的开发工具，可以快速高效地开发界面友好、功能强大的数控仿真系统。数控仿真系统交互界面由屏幕显示区域、系统操作区域、系统输入区域组成，如图2所示。

按区域定义TPanel组件，然后在TPanel组件中添加TImage组件、TButton组件、TLabel组件、TStringGrid组件等，以完成整个CNC模拟系统界面的显示。整个系统设计工程非常大，本文仅介绍了POSITION状态下屏幕显示区域的实现。其他单位的设计也类似。

在位置状态下，屏幕显示区域中使用的组件和要设置的组件的属性如表1所示。

如图3所示，从Delphi7开发界面的组件栏[6]中选择所需的组件。

组件添加到Form后，必须在对象编辑器中设置组件的各种属性，如图4所示。

这是仿真系统界面开发的基本步骤，所有组件都是通过上述方法添加和设置的。

在位置状态中，屏幕显示区域和系统状态区域都由TLabel组件和TPanel组件组成。拉贝尔。设置Caption以显示不同的状态，并将Label添加到Panel中，以显示机床坐标位置和机床工艺参数。界面如图5所示。

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3西门子802D仿真系统内部响应的实现

在系统操作区域主要的功能有机床急停开关的状态，机床操作方式Per Point、Jog、VAR INC、Auto、MDA的设置，机床快速进给的操作，主轴进给倍率的调节，主轴转动倍率的调节，手轮的操作。当进行这些操作时，仿真系统需要处理这些响应事件并把处理结果显示在屏幕上。本文仅介绍主轴快速运动的实现。

在点击“Z+”（或“Z-”）按钮时，机床主轴将会进行快速移动，Z轴的坐标值也会随其变化。但机床主轴只有在某些操作状态下才会进给，因此需要检查机床状态标志的变量值，在此需要检查3个标志机床状态的全局变量。首先检查机床急停开关的状态，如果NC_Stop=1则正常，否则给出提示信息要求关闭急停开关。其次再检查机床操作方式的状态的全局变量NC_Status的值，如果NC_Status=2，即机床处于“JOG”模式下，主轴才能运动。机床主轴运动时主轴进给倍率会影响主轴运动的速度，因此需要通过判断NC_M的值来获取当前主轴的进给倍率。代码如下：

case NC_M of//获取主轴进给倍率

1:Label27.Caption:=‘0’;

2:Label27.Caption:=‘2’;

……

14:Label27.Caption:=‘110’;

15:Label27.Caption:=‘120’;

在仿真系统的屏幕显示界面会显示出当前主轴进给倍率，如图6所示。

当机床主轴运动时先获取当前坐标值Label10.Caption，由于这是个字符串，要先通过StrToFloat函数把它转化为Float型，再把主轴进给倍率Label27.Caption转化为Float型。由于数控机床的主轴运动是在一定范围内进行的，一旦超出这个范围机床就会报错。因此在机床主轴运动时还需要对主轴进行超行程检查，一旦超出机床运动行程则给出提示信息。机床Z轴坐标变化实现代码如下：

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

begin

NC_Stop:=Waring;//机床急停开关检查

if(NC_Stop< >0) then

begin

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

Z1:=StrToFloa);//获取当前Z轴坐标值并转换为Float型

if NC_Status =2 then

begin

if(Z1<=-400) then//机床最大行程检查

ShowMessage('达到最大行程')

else

begin

Z1:=Z1-1.55*StrToFloa)/100;

Label10.Caption:=FloatToStr(Z1);//把Z轴坐标值转化为字符型并在屏幕上显示end;

end;

在仿真系统屏幕显示区域的变化如图7所示。

4结束语

利用Delphi7强大的可视化开发技术，完成了西门子802D数控仿真系统的交互界面开发，实现西门子802D数控仿真系统对用户操作的内部响应，为后续机床实体仿真奠定了良好的基础。

参考文献

［1］ 段英宏. 仿真技术在数控系统中的应用与发展［C］.2007系统仿真技术及其应用学术研讨会，2007:481-483.

［2］ 张泉. 数控加工中心切削过程仿真系统的研究与开发［D］.天津:天津大学，2005.

［3］ 邓遵义，李攀峰. 数控仿真软件在数控教学中的应用浅析［J］. 中国电力教育，2010（2）:81-82.

［4］ 王德军. 经济型数控系统与可编程序控制器(PLC)接口设计［J］.哈尔滨轴承，2005，26 (4)：62-64.

［5］ 王新如. 西门子802D数控系统在车床改造中的应用［J］. 中国高新技术企业，2008（18）:125.

［6］ 张宏林. Delphi7程序设计与开发技术大全［M］.北京：人民邮电出版社，2004.

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