CNC机床个性（特征）画面的制作软件 - 图文

CNC机床个性（特征）画面的制作软件 北京FANUC 王玉琪 经常有人论述CNC系统的开放性，机床厂和机械加工厂也对CNC的开放性提出了一些要求，其中最迫切的就是HMI—即操作者的“人—机界面”。

对于此项要求，各CNC系统生产厂都有各自独特的实现方法，概括起来不外乎两类： ①.使用通用微机（包括工业机）的CNC系统，机床厂家直接在系统上用VC、VB或其他图形软件结合系统厂提供CNC的信息库编制自己的画面；

②.专用机CNC系统，除了上述方法外，系统厂家用VC、VB为用户开发了图形库和CNC信息库，机床厂家购买了这种软件后在微机上运行，开发自己的画面，然后将其编译后，传入CNC的Flash-ROM（早期是有内装电池的Flash-RAM）。实践证明，专用机CNC系统要比通用机CNC系统的可靠性要高得多。 众所周知，FANUC的CNC是专用机，有人以为既然是专用机，其开放性必定不好。其实在二十多年以前FANUC就开始了对其系统向外界开放的研究，并有产品用在了其0系统和16/18/21，15等系统上，如：Custom MACRO，MACRO Executor，C Language Executor，PMC 的window（窗口）功能。我们可从Makino（牧野），Mori Seiki（森精机）等厂家找到其应用的实例。

HMI使用最多的是汽车件的加工厂（特别是欧、美）和模具加工厂。FANUC和GE-FANUC根据通用汽车（GM）厂提出的要求，在十多年前开发了相关的HMI产品，如硬件：Panel i；软件：BOP1，CSD，FOCAS1/2，HMI-PC（或称HMI-CNC）。这些产品目前已广泛用于国内外GM的发动机厂、变速箱厂和配件厂。

本文就当前FANUC CNC的HMI开发软件介绍如下。

FANUC/GE-FANUC 现有三种HMI的开发产品：HMI-PC；Faunc Picture和HMI-NC。

⒈ GE-FANUC HMI-PC

1.1 运行环境

HMI-PC运行的硬件环境是Panel i，它是一台FANUC开发的专用微机，连于分离型的CNC 系统，做为前端机使用。当然，此时CNC就无需再用LCD或CRT显示器。此种接法就是所谓的FANUC 开放式CNC系统(Open CNC)，如：150；150i；160/180/210；160i/180i/210i或300i/310i/320i。

下图是FANUC的Panel i，如图所示，有两种型式，右面的称为Automotive Panel i，两者的不同点在于右面的有两排竖向键，专门用于汽车行业，其实是为了适应GM各加工厂的机床操作标准，而专为GM开发的，当然，现在已经用于其它厂。

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Automotive Panel i

Panel i

图1 Panel i

Panel i 与CNC的连接见下图（经HSSB连接）。如此连接后，系统即成为Open CNC。在Panel i上装入Windows XP 或 Windows 2000，对外界就具有充分的开放性。 在此环境下装入FANUC Auto HMI-PC（Proficy-ME HMI），用户即可开发自己的HMI画面。 当然这些画面就运

行于此Panel i上。

1.2 软件结构 该软件Proficy-ME HMI是GE-FANUC开发的。它的结构如下图所示，包括：HMI-Driver；BOP和FOCAS。提供的主要功能有：操作者界面的开发；CNC数据的采集；机床运行的监控；

图2 开放式CNC

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信息与数据的纪录；I/O设备和其它自动化设备的集成等。

CIMPLICITY Screenswith BOP ActiveX and HMI Points BOP Driver HMI Driver Focas1 Fanuc CNC 图3 软件的结构

1.3 HMI Driver 上图中，HMI Driver 是以模板形式提供给用户的开发平台，如下图4。用鼠标点击其中的某一功能按钮即可出现相应的模板。例如点击Axis Position （伺服轴位置），即显示轴位置的开发画面（图5左）。点击位置菜单中的某一按钮，即可显示其相应的子菜单画面，如相对位置画面（图5右）。

图4 HMI菜单

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位置画面菜单 相对位置编辑模板 图5 位置模板

在显示出的子画面（模板）中即可进行编辑，如选择轴数，轴名称，位置值等。

下图6的例子是加工程序的编辑模板。

图6 加工程序菜单

点击图中的Part Program 按钮，即出现下面的程序编辑模板，见下图7。

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图7 加工程序画面编辑模板 该模板提供的功能有：CNC与PC机之间上/下传输程序；检查/修改（编辑）程序；程序改名；程序的删除等。

GE-FANUC根据用户要求提供的HMI画面的模板，主要有： 。加工线上机床的布局，各机床的状态 。机床开机；机床运行方式的选择 。手动操作 。机床运行监控 。生产信息

。刀具管理与刀具寿命监控 。报警显示与纪录 。故障诊断

。系统与机床维护

下图是一开发出的实例------机床操作主画面。

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图8 机床操作主画面

1.4 BOP（Basic OperationPackage ---CNC的基本操作包）

这是一个独立的软件包。用来在Panel i 上实现CNC系统各画面的显示和对系统和机床 的操作（包括维修）。其基本画面如下图。

图9 BOP的基本画面

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BOP 的标准画面有：位置；程序；自动运行时程序检查；模态信息；Setting；刀具补偿数据；刀具寿命；坐标系；Macro 变量；螺距补偿；参数；I/O；PMC参数；PMC梯形图；报警；诊断等画面。还能显示自动运行时间/切削时间；累计与显示加工件数等信息。就是说涵盖了CNC上的全部画面。 除了显示画面外，还有软操作面板功能。可对机床实施简单的操作。 因此，若使用BOP，可以免去用上述HMI driver 编辑画面的大部分工作。

1.5 FOCAS（FANUC OPEN CNC Application Software）

实际上这是PC机获取CNC信息与数据并对CNC发出命令的程序指令库。早期是用 MS-DOS，现在使用C语言。下面列出了部分指令。

与进给轴有关的：

------------------------------------------------------------------------------- Function name Brief description

------------------------------------------------------------------------------- ( 1) cnc_actf Read actual axis feedrate(F) ( 2) cnc_absolute Read absolute axis position ( 3) cnc_machine Read machine axis position ( 4) cnc_relative Read relative axis position ( 5) cnc_distance Read distance to go ( 6) cnc_skip Read skip position ( 7) cnc_srvdelay Read servo delay value ( 8) cnc_accdecdly Read acceleration/deceleration delay value ( 9) cnc_rddynamic Read all dynamic data

(10) cnc_wrrelpos Set origin / preset relative axis position -------------------------------------------------------------------------------

与程序有关的：

------------------------------------------------------------------------------- Function name Brief description

------------------------------------------------------------------------------- ( 1) cnc_dwnstart Start downloading NC program ( 2) cnc_download Download NC program ( 3) cnc_dwnend End of downloading NC program ( 4) cnc_upstart Start uploading NC program ( 5) cnc_upload Upload NC program ( 6) cnc_upend End of uploading NC program ( 7) cnc_search Search specified program ( 8) cnc_delall Delete all programs ( 9) cnc_delete Delete specified program (10) cnc_rdprogdir Read program directory (11) cnc_rdproginfo Read program information (12) cnc_rdprgnum Read program number under execution

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(13) cnc_rdseqnum Read sequence number under execution (14) cnc_rdexecprog Read program under execution (15) cnc_wrmdiprog Write program for MDI operation (16) cnc_rdmdipntr Read execution pointer for MDI operation (17) cnc_wrmdipntr Write execution pointer for MDI operation (18) cnc_seqsrch Search specified sequence number (19) cnc_rewind Rewind cursor of NC program -------------------------------------------------------------------------------

与NC数据有关的：

------------------------------------------------------------------------------- Function name Brief description

------------------------------------------------------------------------------- ( 1) cnc_rdtofs ( 2) cnc_wrtofs ( 3) cnc_rdtofsr

Read tool offset value Write tool offset value

Read tool offset value(area specified) Write tool offset value(area specified) Read tool offset information

( 4) cnc_wrtofsr ( 5) cnc_rdtofsinfo

( 6) cnc_rdparam Read parameter ( 7) cnc_wrparam Write parameter

( 8) cnc_rdparar Read parameter(area specified) ( 9) cnc_wrparas Write parameter(area specified) (10) cnc_rdparainfo Read parameter information (11) cnc_rdsetr Read setting data(area specified) (12) cnc_wrsets Write setting data(area specified) (13) cnc_rdmacro Read custom macro variable (14) cnc_wrmacro Write custom macro variable

(15) cnc_rdmacror Read custom macro variable(area specified) (16) cnc_wrmacror Write custom macro variable(area specified) (17) cnc_rdmacroinfo Read custom macro variable information (18) cnc_getmactype Get type of custom macro variable (19) cnc_setmactype Set type of custom macro variable ---------------------------------------------------------------

利用这些指令，不仅仅是在Panel i 上编辑HMI画面，还可以在单元控制器的主机（或加工线主机）上实现对CNC机床运行状态的实时监控与管理。

2． FANUC Picture 和 HMI-NC

2.1 运行环境

实践证明使用PC机做NC控制，现场运行的可靠性不太好。因此，FANUC几年前开发了 FANUC Picture，并在此基础上最近开发了HMI-NC。这两个软件的运行环境不用PC机，就在普通的CNC（16i/18i/21i；30i/31i/32i）系统上运行。但是，开发环境是在通用PC机上。即，将Fanuc Picture或HMI-NC装在运行于Win XP 的PC机上，开发所需的HMI画面，编译后将执行

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文件传入CNC的Flash ROM中存储，在CNC上运行，CNC开机后即显示用户自己开发的画面。CNC所用的显示器就是普通的无PC机功能的LCD（10.4” 或15”）。可用触摸屏或非触摸屏，如下图所示。

10.4” 触摸屏LCD

10.4”非触摸屏LCD

图10 10.4” LCD

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2.2 FANUC Picture 2.2.1 画面图形的开发

FANUC PICTURE 是FANUC为OEM开发图形的工具软件，运行于PC机上，与上述的 HMI-PC一样，用户用它开发自己的个性化机床操作及监控画面。 下面列出了该工具包的绘图控件。除了这些控件外，最近还增加了绘制几何图形（直线，方，园，弧，椭圆等）的控件。

下图是在计算机上用该软件开发触摸屏画面的实例。图中左方是使用的控件菜单。中间是开发出的画面。右方是相关的文件和信号的显示。

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图11 触摸屏画面的开发

2.2.2 图形与CNC信息的接口（功能指令库） 画面的图形编辑完成后，为了与CNC系统交换信息（读取、写入、操作和显示），必须给各图形元素赋予对应CNC各种信息的功能。为此Fanuc Picture 设计了功能指令库。有两种指令库：CNC窗口库（CNC window library）和PMC窗口库（PMC window librery）如下表所示。 PMC 窗口库

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CNC窗口库

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上表仅列出了部分指令。由表中可以看出，这些指令实际就是用Picture软件由各控件绘出的图形元素与CNC信息或PMC程序的接口。绘图时点击图形元素的属性，在属性项中将相应的功能（上表中的）赋予该元素（点击功能项）即可完成与CNC系统的链接。如此，所绘画面即会活化，具有了操作CNC与显示CNC信息的功能。

2.2.3 写入CNC的F-ROM 在PC机上开发出的画面是要在CNC上运行的，为此必须将这些画面的数据像CNC的系统控制软件一样写入CNC的F-ROM中。具体方法见说明书。

2.2.4 实例 下面列出了某机床厂开发的使用非触摸屏的几个画面。 机床操作 通电

程序选择 报警

图12 某厂开发的实例图

2.3 HMI-NC Fanuc auto HMI-NC 是一套开发CNC 机床操作画面的模板，专门用于汽车生产线上机床的操作。这些模板画面是用Fanuc Picture 开发的。画面非常便于根据实际要求修改，也非常便于任意组合。 这些典型的画面模板有： 。开机：工作方式的选择 。手动操作 。自动运行 。刀具管理

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。报警与诊断 。维护

。生产线的机床的布局：各机床状态的显示 下图示出了开机画面模板。

图13 开机画面模板

利用这些模板编辑自己的个性（特征）画面时，OEM需要做的事： （1） 首先选择使用的各个模板

（2） 在模板上指定操作机床的按钮、灯…….并设定相应的属性 （3） 设定文字文本如位置，速度……

（4） 根据实际机床的规格编辑画面，如刀具管理画面中的刀组、刀数及寿命值 （5） 为面板上用到的I/O信号编辑梯形图

使用这些模板，大大便利了OEM画面的开发，比用Fanuc Picture节省了许多时间。开发出 的画面与用Fanuc Picture一样需要装入CNC的F-ROM。

HMI-NC是专门面向汽车制造行业开发的，但是可供其它用户参考。可用于车床、铣床和加 工中心机床。

2007.8

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4o82.html