基于HMI Advanced的纏繞機(jī)上位軟件開發(fā)

王超，張立平，王愛震

(天津賽象科技股份有限公司，天津 300384)

基于HMI Advanced的纏繞機(jī)上位軟件開發(fā)

Upper software development of the spiral windar based on HMI Advanced

王超，張立平，王愛震

(天津賽象科技股份有限公司，天津 300384)

介紹了HMI Advanced軟件在纏繞機(jī)上的應(yīng)用。包括HMI Advanced程序開發(fā)環(huán)境，規(guī)劃畫面功能，生成動(dòng)態(tài)鏈接庫，使用Visual Basic軟件開發(fā)應(yīng)用程序，HMI與PLC通訊方式，設(shè)定程序入口等等。該軟件的應(yīng)用降低了操作難度，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。

纏繞機(jī)；西門子；數(shù)控系統(tǒng) ；HMI Advanced；Visual Basic

過去的纏繞機(jī)一般都使用LABVIEW作為人機(jī)接口，與PLC進(jìn)行通訊。這種軟件通用性強(qiáng)，運(yùn)算速度快，底層代碼完全開放，所以便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試。由于纏繞機(jī)最核心的纏貼機(jī)頭結(jié)構(gòu)是4軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)（膠條輸送軸、橫移X軸、縱移Y軸、旋轉(zhuǎn)Z軸），見圖1。為提高四軸系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)精度和穩(wěn)定性，控制系統(tǒng)由普通的PLC系統(tǒng)，提升為控制精度更高和相應(yīng)頻率更快的西門子數(shù)控系統(tǒng)840D sl。如果PLC采用西門子的數(shù)控，問題就出現(xiàn)了。原本的上位軟件并不能直接對(duì)數(shù)控文件進(jìn)行處理，只能針對(duì)PLC的普通數(shù)字量、模擬量進(jìn)行通訊。這樣在上位工控機(jī)中，就必須同時(shí)安裝labview 和 HMI Advanced 才能實(shí)現(xiàn)功能?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員在操作時(shí)，也會(huì)覺得2個(gè)軟件來回切換非常麻煩。效率低，而且容易出現(xiàn)誤操作，導(dǎo)致數(shù)控加工文件丟失。西門子的HMI Advanced軟件，本身具備了和數(shù)控CPU進(jìn)行通訊的功能，而且又是可以通過高級(jí)語言編程進(jìn)行開發(fā)。所以本文主要講解如何使用Visual Basic規(guī)劃設(shè)計(jì)HMI Advanced 實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與數(shù)控CPU的無縫連接。

1 數(shù)控系統(tǒng)

我國數(shù)控系統(tǒng)雖然取得了較大的發(fā)展，但是我國高檔數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)90%以上都是國外產(chǎn)品，特別是對(duì)于國防工業(yè)繼續(xù)的高檔數(shù)控機(jī)床，高檔數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素。而國外對(duì)我國至今仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。

在本文中提到的西門子840D sl系統(tǒng)，就是數(shù)控系統(tǒng)中最先進(jìn)的系統(tǒng)之一，其編程方式跟其他的系統(tǒng)有點(diǎn)差別。一般旋轉(zhuǎn)編程以及角度偏移都跟其他的系統(tǒng)不一樣。

2 HMI Advanced程序開發(fā)環(huán)境要求

（1）硬件要求

標(biāo)準(zhǔn)PC（英文 Windows XP SP2 以上）；PCU50 / PCU50.3 : Windows XP SP2。

（2） 軟件要求

PCU50 / PCU50.3；

Visual Basic VB6 / VC6；

Visual C++ 用于編譯文本DLL；

HMI Programming Package。

3 根據(jù)用戶需求規(guī)劃畫面的功能、數(shù)量和之間的調(diào)用關(guān)系

（1） 操作畫面主要包含以下幾個(gè)內(nèi)容，見表1。

表1 操作畫面包含內(nèi)容

（2） 畫面之間的調(diào)用關(guān)系規(guī)劃

主界面可調(diào)用：OEM1 / OEM4 / OEM5 / OEM6 / OEM7 / OEM8。

配方列表可調(diào)用：OEM2。

配方編輯可調(diào)用：OEM3。

4 借助 Screen Control Design 工具設(shè)計(jì)畫面調(diào)用關(guān)系

（1） 在840D sl 上使用HMI Advanced開發(fā)用戶界面時(shí)，其中用于描述畫面結(jié)構(gòu)及調(diào)用關(guān)系的文件zus、mdi等文件，如果采用記事本等編寫比較繁瑣，不宜閱讀。因此Screen Designer軟件的出現(xiàn)，可以方便快捷直觀的對(duì)畫面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2） 新建一個(gè)項(xiàng)目，根據(jù)之前的規(guī)劃給每一個(gè)界面分別賦予一個(gè)編號(hào)，在編輯界面上方輸入該State編號(hào)，見圖2。

圖2 畫面設(shè)計(jì)軟件

（3） 每一個(gè)畫面都包含8個(gè)水平軟鍵和8個(gè)垂直軟鍵。這些軟件有2種功能，一是可以進(jìn)行界面的跳轉(zhuǎn)，二是可以當(dāng)成按鈕，提供返回值。

（4） 把VB項(xiàng)目中指定的FORM嵌入到當(dāng)前的SCREEN中去。

（5） 設(shè)置每一個(gè)畫面的軟鍵標(biāo)題文字和點(diǎn)擊軟鍵觸發(fā)的返回值，區(qū)分大小寫。

（6） 當(dāng)所有的畫面設(shè)計(jì)完畢之后，就可以保存項(xiàng)目并生成相關(guān)的文件了。

5 使用VC6生成語言文件動(dòng)態(tài)鏈接庫

（1） 通過VC創(chuàng)建OEM Programming package 界面的文本顯示DLL文件。

（2） 創(chuàng)建一個(gè)MFC AppWizard （dll） 。

（3） 選擇創(chuàng)建DDL類型時(shí)，選擇Regular DLL using shared MFC DLL。

（4） 在項(xiàng)目中，#Endif 語句后面添加下述指令：#include “example1_.rc” 指定文本語言切換文件。

（5） 編譯文件，生成語言動(dòng)態(tài)鏈接庫文件，然后將該文件放在指定位置。

6 使用Visual Basic 6.0軟件開發(fā)應(yīng)用程序

（1） Visual Basic是一種由Microsoft公司開發(fā)的結(jié)構(gòu)化、模塊化、面向?qū)ο蟮?，包含協(xié)助開發(fā)環(huán)境的事件驅(qū)動(dòng)為機(jī)制的可視化程序設(shè)計(jì)語言。從任何標(biāo)準(zhǔn)來說，VB都是世界上使用人數(shù)最多的一種語言。VB擁有圖形用戶界面GUI和快速應(yīng)用程序開發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以輕易的使用DAO / RDO / ADO連接數(shù)據(jù)庫，或者輕松的創(chuàng)建ActiveX控件。

（2） 打開Visual Basic針對(duì)每一個(gè)畫面分別新建一個(gè)窗體，見圖3。

（3） 在窗體中可以添加控件、編寫代碼，實(shí)現(xiàn)邏輯功能。

圖3 Visual Basic開發(fā)界面

7 HMI與PLC通訊的方式

（1） 數(shù)控CPU與HMI Advanced之間的通訊一般是通過OPC或者Sinumerik-COM來實(shí)現(xiàn)的。為了保證兼容性，這種訪問通常是采用DCDDE服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)連接，見圖4。組態(tài)NCDDE服務(wù)器初始文件，可以讓系統(tǒng)去匹配特殊的開發(fā)環(huán)境。Windows操作系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）。

圖 4 數(shù)控CPU與HMI的通訊結(jié)構(gòu)

（2） 與Visual Basic建立一個(gè)DDE連接，連接的媒介只有三種，Label 、textbox 、picture 。

（3） 只讀模式，LinkMode = 1 ，實(shí)時(shí)連接，常用于一些狀態(tài)顯示的例子。

（4） 可讀可寫模式LinkMode = 2 ，結(jié)合Link Request和Link Poke來確定是讀或者寫。

（5） 只讀模式LinkMode = 3 ，僅僅在NC和PLC終端數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，才將數(shù)據(jù)發(fā)送到HMI上。

（6） 以纏繞重量的數(shù)據(jù)傳遞舉例，見例程：

Rem Winding Weight hot link : The address in PLC is DB622.DBD56 ; The Address in HMI Advance is Text_main(2)

T e x t_m a i n(2).L i n k T o p i c = g_ chNCDDEServiceName

Text_main(2).LinkItem = " / PLC / DataBlock / Float [c622,14] "

Text_main(2).LinkMode = 1

8 修改Regie.ini文件，設(shè)定應(yīng)用程序的入口

（1） Regie文件是控制程序文件，它負(fù)責(zé)管理：輔助程序（基本模塊）、區(qū)域應(yīng)用程序（Area application）、動(dòng)態(tài)鏈接庫和VBX文件

（2） Regie文件進(jìn)行區(qū)域應(yīng)用程序管理用到下列文件：

REGIE.INI文 件、REGIE.DLL文 件、REGIE-language.ini(e.g. RE_UK.INI) 文件、ORMFRAME. INI文件、MMC.INI文件。

（3） Regie.ini文件的組成

表2 Regie.ini文件組成

9 數(shù)控加工文件的生成與加載例程

通過膠條形狀與外輪廓的計(jì)算后，HMI Advance會(huì)自動(dòng)計(jì)算出，4軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡和相應(yīng)的插補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)。將該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，并且生成數(shù)控加工文件MPF文件，最后通過PI服務(wù)器的功能可以對(duì)該文件加載到數(shù)控CPU當(dāng)中，例程如下：

Sub Mpf_File_Arrange()

Dim trans As String

FileCopy " C: Strip Machine 2D recipecurrent load recipemotion.mpf", "C: Siemens Sinumerik HMI-Advanced dhmpf.dirmotion.mpf"

Labela.LinkTopic = g_chNCDDEServiceName

Labela.LinkMode = 2

Labela.LinkExecute "COPY_TO_NC(C: SiemensSinumerikHMI-Advanced dh mpf. dir motion.mpf, /NC/_N_MPFDIR/_N_motion_MPF,trans)"

End Sub

10 報(bào)警信息

（1） HMI Advanced軟件和其他的上位軟件一樣，也擁有報(bào)警功能，但HMI Advanced的報(bào)警功能更完善。他擁有一個(gè)報(bào)警功能的控制體系，針對(duì)不同的報(bào)警等級(jí)和報(bào)警類型會(huì)有相應(yīng)的分類。

（2） 在HMI Advanced軟件中，報(bào)警和事件服務(wù)器會(huì)通過COM接口提供當(dāng)前系統(tǒng)的報(bào)警信息。為了保證兼容性，訪問報(bào)警服務(wù)器（mbdde.exe）也需要通過DDE才行，見圖5。

圖5 報(bào)警通訊模塊結(jié)構(gòu)

（3） 系統(tǒng)提供的報(bào)警信息都包含：數(shù)控內(nèi)容報(bào)警、驅(qū)動(dòng)器報(bào)警、程序循環(huán)報(bào)警、PLC報(bào)警、HMI報(bào)警。

（4） 報(bào)警信息文件的管理

將 “myplc_uk.com”放 置 在： C: Siemens Sinumerik HMI-Advanced dh mb.dir 下面。

在路徑C: Siemens Sinumerik HMI-Advanced mmc2下面，找到mbdde.ini文件，打開進(jìn)行修改。找到USERPLC行，在后面添加上述報(bào)警文件的路徑。

報(bào)警觸發(fā)。從DB2.DBB180.0開始，對(duì)應(yīng) 第70000號(hào) 報(bào)警信息。以此類推。支持至少2000多個(gè)報(bào)警。

報(bào)警號(hào)70000 ~ 70031為紅色報(bào)警，70032 ~ 70063為黑色報(bào)警，以此類推。每32個(gè)報(bào)警為一組，顏色則為紅、黑交替。

（5） 報(bào)警信息例程

Sub Form_Load ( )

Label1.LinkTopic = ”mbdde |alarm”

Label1.LinkMode = 2

Label1.LinkExecute ”Alarm Free (test )”

End Sub

11 開發(fā)設(shè)計(jì)效果

界面簡潔易于入手，參數(shù)設(shè)定及設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)功能全面。

界面效果圖見圖6、圖7。

圖6 HMI Advanced 主界面

圖7 HMI Advanced 仿真界面

12 結(jié)語

通過開發(fā)HMI Advanced軟件，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)功能的完善與統(tǒng)一，降低了操作難度，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，也保證了穩(wěn)定性。作為數(shù)控領(lǐng)域最先進(jìn)的系統(tǒng)之一，如何保證數(shù)控系統(tǒng)高速穩(wěn)定的運(yùn)行，上位軟件的提升也是給予了一定的保障。由于HMI Advanced的開放性，可通過Visual Basic的軟件的開發(fā)，也使其性能得到深度的開發(fā)和釋放。

(R-01)

TQ330.493

1009-797X(2016)07-0042-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.07.011

王超（1987-），男，畢業(yè)于天津科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，2010年7月畢業(yè)至今，在天津賽象科技股份有限公司技術(shù)中心工作，主要負(fù)責(zé)橡膠機(jī)械設(shè)備電氣設(shè)計(jì)及調(diào)試工作

2016-01-25