基于840D的数控轧辊磨床数控系统应用数控软件开发

　　轧辊是一种工具，用于钢、铜、纸张等材料压平、定尺寸、造刑以及获得要求的表面质量。近年来，山于冶金、造纸、橡胶、塑料以及印染业等工业经济的迅速发展，出现了多种辊形曲线的轧辊如:CIR,LINE,SONE,FREE和CYC曲线轧辊。随着市场的需求，对不同辊形轧辊的表面质量和辊形精度提出了更高的要求。目前，无沦是轧辊的最后成型还是轧辊的修整，轧辊的辊形精度都是由数控轧辊磨床来保证的，比如:磨削工作辊时，目标位与实际值偏差应<1.0m等。为了实现轧辊的高精度加工、修整和复杂的加工工艺，我们开发厂基于840D的数控轧辊磨床的数控系统应用软件。通过该软件与轧辊磨床的数控系统通讯，达到能够控制以下几个方向的运动:纵向的z轴运动，横向的X轴运动，偏心套的U轴运动，测量装置的X1和X2轴运动，工件的C轴转动，还有砂轮的转动等，从而实现数控轧辊磨床的如下功能:

　　(1)自动磨削(砂轮接近、粗磨、精磨、超精磨等);

　　(2)两端磨(短行程功能);

　　(3)自动测量，长光栅用于直径测量，短光栅用于曲面、锥度、圆度、同轴度等测量，CRT显示轧辊辊形曲线、误差曲线;

　　(4)工艺、轧辊参数设定:砂轮线速度、工件转速、拖板速度、X轴趋近速度及进给量;轧粗直径、辊面曲线选择、中凸(凹)量、轧辊在头架端起始位置、修整器修整起始点位置，工艺参数可以在线更改;

　　(5)界面更友好，包括工艺、轧辊参数设定，曲线的产生、修改，相关轴运动的动态显示。

　　(6)自动补偿磨削:磨削结束后进行自动测量，得到相应的辊形误差曲线。进行自动补偿磨削;

　　(7)打印出相关的辊形曲线、误差曲线;

　　(8)按国家标准进行测量及数据处理;

　　(9)各曲线形状包括:圆弧、抛物线、双曲线、正弦线,CVC曲线等;

　　(10)磨削前的镖度测最、显示，数据处理功能等;

　　基于以下考虑及专用数控系统的发展趋势和用户要求，该轧辊磨床数控系统采用西门子840D控制系统，由MMCF03、NCU50、SIEMENS7三大功能模块组成，还有五套交流伺服驱动器及其伺服电动机，两套直流调速装置和直流调速电动机等。我们开发的基于840D数控轧辊磨床系统应用软件是一种用于实现前台实时运动控制与监控，NCU50与SIEMENS7实现后台管理及MMC1Q3人机界面接口的开放式、模块化数控系统。NCU与PLC之间通过实时、可靠的通讯来协调整个系统，共同完成加工任务。

1 轧辊磨床数控系统应用数控软件的实现

　　1.1 数控系统应用数控软件现状与体系结构

　　目前，市面上出现了基于840D的车床和铣床的通用数控应用软件如:ShopTum , ShopMiIl，它是由GiLDEMEISIER集团的应用技术人员与西门子公司的软件开发人员紧密合作开发出来的，它综合了世界上最好的车削、铣削技术以及控制和编程技术。ShopFurn , ShnpMill软件特别引人注目之处是在Windnws操作系统中编程非常简明有效，是当今最快和最直接的实现从图纸到零件的转换及控制的软件。由于轧辊磨床的数控系统采用西门子840D控制系统，硬件选用西门子成熟产品，对于数控轧辊磨床专用数控磨床还没有开发出相应的人机界面友好的应用控制软件，

　　所以我们开发数控系统的主要任务就是数控系统应用数控软件的设计和开发。要保证该数控系统能够正常工作，其系统软件必须实现4个部分内容如:基于MMC上位机应用程序、上下位机之间的通讯驱动程序、运动程序以及PLC程序相互协调工作。

　　1.2 数控系统应用数控软件与硬件通讯配

　　西门子OEM应用程序是Siemens 840D建立通讯的基础。只有正确的配置，才能使开发者在840D平台上运行并调试应用程序，并提供系统内部函数及程序的正确调用。具体可通过配置REGIE文件、语言动态库DLL文件等实现。通过OEM启动模块的配置可实现界面(MMC:)控制模块与机床操作控制接口和840D NCK的连接，从而为Siemens 840D上实现界面(MMC)控制模块提供支持

　　(1)创建OEM文件夹:在E;盘下的Siemens\Sinumerik\HMI\Advnced下新建OEM文件夹;

　　(2)配置regie.ini文件:

　　在OEM文件夹下拷regie.ini文件,并打开修改内容如:Task7=name：=mybsp_3，Timenut:=120000，Preload:=False，headerontop:=false;

　　(3)配置RE_UK.ini和RE_CH.ini文件:HSK7=myhsp_3;

　　(4)在QEM文件夹下新建子文件夹mybsp一;

　　(5)用MENU_UK.EXE(OEM开发包自带软件)生成的mybsp_3 , mdi和mybsp_3，zus文件拷人新建子文件夹mybsp_3;

　　(6)用MENU_UK.EXE{OEM开发包自带软件)生成的mylasp_3.RC文件拷入新建子文件夹myhsp_3下，在Visual C++下生成rnybsp_3_uk.dll和myhsp_3_ch.dll文件，并将这两个文件拷人到OEM文件夹下LANGUACE子文件夹下。

　　(7)将Visual Basicfi.0开发的界面控制程序生成的myhsp_3.exe文件拷人到OEM文件夹下。

　　我们用OEM指定的Visual Basic6.0完成了控制软件与840D数控系统的通讯，从而实现各种控制、检测和管理的日的。用OEM指定的Visual C ++完成动态数据库的连接。此时，OEM配置的设置全部完成，用户开发的OEM应用程序已经和Siemens 840D建立了通讯。

　　1.3轧辊磨床数控系统应用数控软件与NCU,PLC的通讯

　　上下位机之间的通讯驱动程序由OEM软件自带动态连接库的通讯函数来实现。上位机应用程序运用VB6.0进行开发用户界而，动态库用Visual C + +进行开发。它通过NCDDE服务器获取NCK中运动参数，一些信号可以通过NCK中的R参数交换，借助MPI和PROFIBUS总线与Siemens 84DD NCK与SI-MATIC S7进行通讯及控制，最终完成对轧辊的磨削控制。具体通讯是由OEM中的NCDDE一SERVER提供的三类服务来完成如:

　　(1)变量服务:NC , PLC变量和驱动数据、机床数据、设定数据、编程数据、实际值PLC数据和文件。

　　(2)domain服务:由MMC拷贝文件到NCK或反之，eopy_ from_nc,copy_to_nc;

　　(3)PI服务:启动NC程序调用服务PI_STAftT, PI_STOP , PI_RESET。

　　(4)每一个DDE源的应用程序都有唯一应用名"application name" ,Topic，定义} DDE的会话主题。如:WORD为&ldquo;*.doc&rdquo;文件作为主题,VB程序，主题

　　是在控件属性的linktopic中设定的，Linkitem确定DDE会话中实际传送数据，在vl3中用文本框或标签进行的。

　　举例：参数的读取和写入

　　1.4 轧辊启床数控系统应用数控软件功能模块介绍

　　轧辊磨床应用程序主要是将数控系统的操作界面显示在计算机屏幕上，为数控系统的操作者提供一个方便直观的操作环境，这是轧辊磨床数控系统软件开发中工作量较大的一部分。由于数控系统界面要求具有良好的人机交互性，所以充分利用VB6.O强大的可视化功能，在人机界面部分采用主菜单和相关子菜单的形式，按钮式菜单采用西门子自定义软键(softkcy) ,当主菜单中的某一按钮按下时，就出现与其相应的功能界面和子菜单，而且界面上的每一个按钮都对应于键盘上的某一个功能键.操作方便快捷。软键代替了传统数控机床上的错综复杂的操作按钮，使得操作面板显得非常简洁易于操作。加工轮廓曲线的参数化表格驱动设计，只需操作者简单地在表格中输入几个数据，就可以方便地加工出所要求轮廓曲线的工件，大大减轻了操作者的劳动强度，提高了工作效率。

　　轧辊加工模块:在加工前，要选择加工程序名和确定一个4位数的轧辊号，调用选好的加工曲线样式和工艺规程后。进人加工主画面。在加工画而中将显示出被加工轧辊的辊形、公差带、实时的加工轨迹及其动态坐标。其中加工模块中还可以进行以下四个子模块功能:加工开始模块、程序选择模块、工艺参数预览模块、参数设定模块。其中参数设定模块包括机床参数、轧辊参数、砂轮参数显示设定，这些参数都将保存在文本数据库中。这些模块作用是解决加工前或加工中进行机床参数、轧辊参数和砂轮参数的选择与设定，来保证加工过程的灵活性及机动性，从而满足不同工况的需求。

　　程序编辑模块:该模块是在为轧辊加工做准备工作，选择加工工艺、加工程序及相关参数设定。包括三个子模块:工艺程序选择模块、新程序生成模块、参数针理模块。其中工艺程序选择模块包括工序参数、机床参数、曲线参数、砂轮参数选择模块。工序参数模块针对轧辊工艺拟定8道加工工序，分别为加工准备、砂轮趋进、粗磨、两端磨、半精磨、精磨、砂轮修磨、加工结束。这8个加工工序中又包括了不词的工艺参数:如循环次数、循环停顿、进刀量、进给模式、趋进方式、轧辊速度、砂轮速度、趋进位置、趋进偏置、趋进电流及让刀距离等。参数管理模块包括机床参数、工件参数、曲线参数、砂轮参数的管理。参数管理模块主要是从数据库中选择不同轧辊加工相对应的机床、工件、曲线和砂轮参数，同时也可以对这些参数进行新建和删除等。

　　在线诊断模块:应用程序运行中，右上角出现感叹号后，表示出现故障报警。返回主界面，选择该模块，进人故障显示画面，观察故障内容。在诊断界面内左侧报菩列表中，通过上下箭头键移动选择报替号，可以在右侧文本框内显示详细内容。

　　测黛选择模块:本模块中选择测量方案后，使测量系统架上测量头的运动到位，打开相应的触点开关，可以自动测量轧辊的直径、辊形、圆度，将结果显示在屏幕卜并存储到数据库中，以便显示或再现测量曲线、误差分析和打印时使用。该模块包括3个子模块:辊形测量、圆度测量及侧母线测量，同时各模块中又有4种误差评定模块:最大内接圆、最小外接圆、最小二乘法及最小区域法。

　　砂轮修整与补偿:砂轮线速度补偿相关参数设定、砂轮修整控制、砂轮修整曲线设定。同时包括砂轮进给补偿和砂轮直径补偿。

　　文件管理模块:该模块主要是对运行文件、操作文件、维护文件和轧辊管理文件进行记录、查看和管理。如:运行文件和操作文件仅用来查看，用户不能对其进行编辑修改。系统会自动在运行过程中添加这两种记录井按照日期降序排列。

　　系统帮助:系统软件操作过程说明。

2 数控软件部分功能模块的应用实例及实现

　　该数控软件功能较多系统庞大，本文不能一一罗列。现在只介绍部分功能的应用与实践。

　　2.1 数控软件的主界面介绍

　　该主界面可以在上位机(MMC1Q3)启动时直接进人，也可以设置成在西门子840D基本菜单中按下《STARS》软键进人。主界面中显示了如上所述的7个功能模块

　　2.2 轧辊加工界面的买现

　　该模块中的每个区域，变量一般以结构形式存储，或者以结构的陈列存储。因此，在存取变址时，在地址中必须包含以卜信息:区域+区域号、模块、变量名、行号。各坐标轴位置显示的是各位置后台功能的实现。具体通过DC3E建立连接，使用全局变量G_chNCDDE-ServiceName作为LinkTopic。把NCDDEServiceName和NcddeMachine-Name输人到MMC.INI文件中，此时就成为了链接主题。下而举例说明读取一个轴的相关参数时用到的程序代码。

3 结语

　　本文设计的轧辊磨床数控系统应用数控软件采用主菜单和子菜单相结合的方式，便于操作者使用。软件是针对客户的特定要求而设计的，控制整个磨床操作，通过采用简捷的页面及菜单系统，控制软件可提供控制运行的各种功能。在运行中很容易监控设备工况、不断刷新的图表和曲线。显示了各种实时的重要信息。曲线编程和磨削工序编程完全采用表格参数化，操作者只要简单地输人相应的数字就可以完成曲线的编程任务，方便快捷。实践证明，该应用软件特点是不要求操作者必需具有CNC系统的专门知识，即可操作数控车七辊磨床。