人機界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即運行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運行于P C機Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件。

　　HMI畫面組態(tài)軟件)。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機和HMI產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運行。

1.電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　本數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)由以下幾個部件組成：HMI上位機及操作臺；電力拖動及其控制系統(tǒng)；全閉環(huán)電子鎖相伺服控制系統(tǒng)；進刀控制系統(tǒng)；串行通訊總線鏈路。HMI上位機經(jīng)串行通訊總線將機床控制、電子鎖相伺服控制、進刀控制等系統(tǒng)連接，通過HMI上位機及操作臺發(fā)送控制命令、傳送和接收數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　2.功能部件說明

　　2.1 HMI上位機

　　H M I上位機采用嵌入式一體化觸模式工控機，具備RS485、RS232、網(wǎng)口、USB等多種接口，便于今后的功能擴展，本項目主要考慮采用RS485口(內(nèi)部含光電隔離)。軟件部分采用windows Cg平臺下的組態(tài)軟件，這樣不需要進行底層驅(qū)動軟件的開發(fā)(部分僅針對PLC的通信驅(qū)動軟件需自己開發(fā))，介面具有動態(tài)畫面效率，人機交互信息更具親合力。主要功能包括：基本參數(shù)設(shè)置，操作及運行控制，報警信息顯示及查詢，實時狀態(tài)信息和廠商信息顯示等(如圖2)。

　　2.2鎖相伺服控制系統(tǒng)

　　鎖相伺服控制系統(tǒng)是本數(shù)控機床的核心部分。該系統(tǒng)是一個帶位置反饋的自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的基本原理是利用輸出量反饋給輸入端的信號與輸入給定值的偏差值，使系統(tǒng)產(chǎn)生控制調(diào)節(jié)量去抵消運行誤差和擾動的作用，以保持輸出量在一定精度范圍內(nèi)跟蹤給定量。根據(jù)反饋量的不同，可以構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)，當引入頻率或相位反饋時，構(gòu)成我們所稱的鎖相伺服控制系統(tǒng)。其控制原理圖如圖2所示。

　　2.3進刀系統(tǒng)

　　進刀控制系統(tǒng)主要由進刀控制裝置(包括：X／Y／Z軸進刀運動控制電路板)、X／Y／z軸伺服包、X／Y／Z軸驅(qū)動電機和相配套的光柵等組成，運動控制器通過RS485／RS422串行通訊總線與上位機連接，收發(fā)相關(guān)的命令、數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息等參數(shù)，從而控制x／Y／z軸電機完成相應(yīng)的運動。

3、操作及運行說明

　　開機后，上位機進入用戶登錄窗口，操作人員輸入用戶名，密碼，進入主界面。主界面提供“系統(tǒng)功能管理”和“工作主界面”兩部分功能。系統(tǒng)管理包括[登錄用戶]、[退出登錄]、[用戶管理]、[修改密碼]和[退出系統(tǒng)]組成。

　　主界面由四部分組成：菜單欄，信息欄，操作欄，時間與報警信息顯示欄。

　　菜單欄：菜單欄位于界面最下面，用來控制各界面間的切換，點擊即可進入相應(yīng)界面；信息欄：顯示當前設(shè)置的參數(shù)和系統(tǒng)當前的狀態(tài)信息；操作欄：各軸目標位的設(shè)置和相關(guān)動作的設(shè)置；時間與報警信息顯示欄：顯示當前的日期、時間和報警信息。

4使用維護說明

　　本數(shù)控系統(tǒng)具備自診斷功能，并且提供解決方案(會在數(shù)控界面控制中顯示)，供用戶參考；廠商信息為系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換監(jiān)視與圖紙查看窗口，在系統(tǒng)調(diào)試時，可以根據(jù)廠商信息窗口實時監(jiān)視各部件信號是否正常，以方便調(diào)試。

　　本文設(shè)計了一種基于HMI控制的數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)，按部件對其進行了簡單的介紹說明。