西门子Easy Screen在交换工作台控制与调试界面的开发应用

张 韬 晏腾飞 封光磊 冯平书

(沈机集团昆明机床股份有限公司，云南 昆明650203)

现代机床为了提高加工效率，往往配备了可交换工作台，当其中一个工作台承载工件在主轴侧加工的同时，另一个工作台可以作为上料站，进行待加工工件的装夹工作，以减少机床非切削的辅助时间，提高机床加工效率。在此类机床的调试过程中，需要让交换台执行单步动作，通常是采用外置的操作盒进行人工单步操控，本文是基于西门子Easy Screen软件平台，二次开发双交换台的操控与信息显示人机交互界面，使调试操作过程快捷、工作台当前坐标位置显示直观明了，还实现了对双交换工作台状态的智能监控，而且在硬件上，省去一个操作盒。

1 开发环境介绍

机床采用西门子主流的高档数控系统SINUMERIK 840D sl，操作界面采用SINUMERIK Operate(以下简称Operate)。Operate是西门子新推出的人机交互界面，安装运行在基于Microsoft Windows平台的PCU50以及基于Linux平台的NCU上，较上一代产品HMI Advance，新的软件在界面上做出了调整，结构更加清晰且更加直观，增加了很多实用的新功能。通过这些功能，可将工步和高级语言编程组合到一个操作界面上，从而确保快速、高效和直观的NC编程与生产规划。

Easy Screen可用来设计机床制造商自定义的对话框和用户自定义的循环对话框，也可以改善、更换由西门子或者机床制造商设计的操作界面。不同平台(Windows或者Linux)下的Operate包含了效果相同的Easy Screen解释器。因此当硬件结构发生变动，比如原来使用PCU50.3+OP012，需要更换到NCU+OP012，原先针对PCU50.3的项目不需要作任何改动，将相关文件拷贝到NCU的CF卡中即可使用。Easy Screen是通过ASCII文件配置的，因此各种文本编辑器都可用来设计Easy Screen文件。

2 Easy Screen项目结构

一个Easy Screen项目通常包含以下几类文件:

(1)com源文件 具体描述了Easy Screen用户界面所包含的内容:软键定义、界面布局、显示元素以及实现的具体功能。

(2)ini配置文件 用来描述Easy Screen用户界面嵌入Operate界面的位置，嵌入的方式以及相关的功 能 定 义。包 含 Easyscreen.ini、custom.ini、slamconfig.ini等。

(3)语言文件 存放了Easy Screen用户界面在不同语言环境下所显示的文字字符串。如aluc_chs.txt、aluc_eng.txt等。当有语言切换需求时使用。

(4)图片资源 Easy Screen用户界面可以根据需要显示图片，文件格式为png、ico、bmp。图1描述了一个Easy Screen项目的基本结构。slamconfig.ini文件描述了用户自定义界面的入口位置，以及入口按钮的显示特性。custom.ini文件描述了进入用户自定义界面后所显示的标题、图片文件等信息。easyscreen.ini配置文件描述了进入用户自定义界面后所调用的.com文件，即界面入口程序。图中，Main.com文件作为主界面的入口程序，它与pallet.com等画面程序之间可以相互调用，形成画面之间的相互切换。画面里面包含的图片需要在该画面的程序中描述出其存放的路径位置，并且将.ico、.png等文件放在相应的路径下面。

3 设计ini配置文件

ini文件的模板位于目录/siemens/sinumerik/hmi/cfg_templates，复制相应的文件到目录/oem/sinumerik/hmi/cfg下，再在这里进行修改。

(1)custom.ini配置文件，描述在Custom区起始画面中标题与图片等相关显示，可以选择性添加该文件。例如:

［Header］

Text=Custom

［Picture］

Picture=main.png

(2)slamconfig.ini配置文件，描述Custom区入口按钮是否显示，由主菜单中第几个软键启动，以及软键标签和图标等。例如:

［Custom］

Visible=true

SoftkeyPosition=8

TextId=用户界面

Picture=Setup.png

(3)easyscreen.ini配置文件，用来指定用户画面所启动的com文件，默认情况下没有，需要自行添加。例如:

［STARTFILES］

StartFile02=area:=Custom，dialog:

=SlEsCustomDialog，startfile:=main.com

4 设计com文件

com文件是easyscreen的核心文件，描述了画面及包含在其中的各种元素，包括软键、窗口大小、标题文本、变量以及显示图形等。

(1)启动文件main.com

每个Easy Screen项目都需要一个com文件作为入口，若干个com文件之间可以互相调用，由此形成一套完整的操作逻辑。例如:

//S(Start)

HS7=("交换台%n设定")

PRESS(HS7)

LM("screen7"，"Pallet.com"，1)

END_PRESS

//END

详细语法可参照西门子Operate调试手册BE2部分。

(2)画面文件pallet.com

画面设计包含操作软键和状态信息显示。根据交换台动作顺序，一次完整的A台与B台或者B台与A台的交换包含5个基本动作:拉爪松开→抬升→旋转交换→落下→拉爪夹紧。每个动作分配一个软键，每个软键控制一个PLC地址，由PLC处理并实现最后的动作输出。例如:

VS2=("松开"，se2)

……

DEF CMD_Release=(b////wr4//"DB102.DBX20.0")

……

PRESS(VS2)

CMD_Release=1

END_PRESS

软键有3个属性:文本、存取等级和状态，均可在运行期间进行改变。利用此特性，可以根据交换工作台上的开关状态来动态改变软键的文本和存取等级，显得更加直观，并且能有效防止误操作。例如，拉爪松开到位之后将软键上的文本“松开”改成“松开到位”，并且将存取等级改成2，即不可操作:

IF Status_Release

VS2.st="松开到位"

VS2.se=2

ELSE

VS2.st="松开"

VS2.se=1

ENDIF

交换台在调试过程中，或者因为工件、刀具尺寸变化，都可能需要调整换台位置，为此在界面中加入各进给轴的实际坐标及存储坐标值的变量入口，无需在加工界面和调整界面之间来回切换，方便换台坐标位置的设定。该功能通过系统变量"$AA_IM［］"读取坐标轴当前坐标位置，通过WNP将坐标写入NC变量和PLC变量。例如:

DEF BActual=(r///，"B"，，"°"/wr1//"$AA_IM［B］")

……

WNP("B_Final"，BActual)

5 工作台位置直观化显示

Easy Screen没有提供动画显示功能，只能显示静态图像，但其变量有一个“短文本”属性，可动态改变并且能用图片代替。利用这一特性，通过绘制一系列连续变化的图形，即可实现类似动画的效果，使交换台这个操作界面更加生动、直观。具体步骤:以Z轴(行程1 000 mm)为例，将工作台在Z向的位置1到位置5绘制5张图片，将图片命名成如下格式:img1.png，img2.png，……，img5.png;编写Easy Screen代码如下:

DEF ZActual=(r///，"Z"，，"mm"/wr1//"$AA_IM［Z］")

DEF Zimg

DEF ZImageNum =(i)

……

ImageNum= ZActual/1000*5

Zimg.st="\img"＜＜Zactual/1000＜＜".png"

当Z轴坐标发生变化时，可观察到界面上显示的图片也随之变动，可根据行程范围绘制不同数量的图片，以便更真实地反映机床的实际移动情况。

最后加上各种位置开关的变量，实现效果如图2。

6 结语

通过灵活应用西门子Easy Screen中提供的各种特性，可在原有的人机界面当中添加厂商自定义画面，将诸如PLC数据修改、坐标写入等功能集成在一起，并可添加简单的动画，让机床调试、维护和操作变得更加简单和直观，提升机床的可控性。

［1］Siemens.SINUMERIK 840D sl easy screen(BE2)programming manual［Z］.2011.

［2］Siemens.SINUMERIK 840D sl expanding the user interface commissioning manual［Z］.2006.

［3］Siemens.SINUMERIK 840D sl SINUMERIK operate(IM9)commissioning manual［Z］.2012