人機(jī)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(jí)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(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于P C機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫(huà)面組態(tài)軟件。

　　HMI畫(huà)面組態(tài)軟件)。使用者都必須先使用HMI的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)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(yùn)行。

1.電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　本數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)部件組成：HMI上位機(jī)及操作臺(tái)；電力拖動(dòng)及其控制系統(tǒng)；全閉環(huán)電子鎖相伺服控制系統(tǒng)；進(jìn)刀控制系統(tǒng)；串行通訊總線(xiàn)鏈路。HMI上位機(jī)經(jīng)串行通訊總線(xiàn)將機(jī)床控制、電子鎖相伺服控制、進(jìn)刀控制等系統(tǒng)連接，通過(guò)HMI上位機(jī)及操作臺(tái)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(shuō)明

　　2.1 HMI上位機(jī)

　　H M I上位機(jī)采用嵌入式一體化觸模式工控機(jī)，具備RS485、RS232、網(wǎng)口、USB等多種接口，便于今后的功能擴(kuò)展，本項(xiàng)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(tái)下的組態(tài)軟件，這樣不需要進(jìn)行底層驅(qū)動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)(部分僅針對(duì)PLC的通信驅(qū)動(dòng)軟件需自己開(kāi)發(fā))，介面具有動(dòng)態(tài)畫(huà)面效率，人機(jī)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(yùn)行控制，報(bào)警信息顯示及查詢(xún)，實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和廠(chǎng)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(jī)床的核心部分。該系統(tǒng)是一個(gè)帶位置反饋的自動(dòng)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(hào)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(yùn)行誤差和擾動(dòng)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(dāng)引入頻率或相位反饋時(shí)，構(gòu)成我們所稱(chēng)的鎖相伺服控制系統(tǒng)。其控制原理圖如圖2所示。

　　2.3進(jìn)刀系統(tǒng)

　　進(jìn)刀控制系統(tǒng)主要由進(jìn)刀控制裝置(包括：X／Y／Z軸進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)控制電路板)、X／Y／z軸伺服包、X／Y／Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和相配套的光柵等組成，運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)RS485／RS422串行通訊總線(xiàn)與上位機(jī)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(jī)完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

3、操作及運(yùn)行說(shuō)明

　　開(kāi)機(jī)后，上位機(jī)進(jìn)入用戶(hù)登錄窗口，操作人員輸入用戶(hù)名，密碼，進(jìn)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(hù)]、[退出登錄](méi)、[用戶(hù)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(shí)間與報(bào)警信息顯示欄。

　　菜單欄：菜單欄位于界面最下面，用來(lái)控制各界面間的切換，點(diǎn)擊即可進(jìn)入相應(yīng)界面；信息欄：顯示當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)和系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)信息；操作欄：各軸目標(biāo)位的設(shè)置和相關(guān)動(dòng)作的設(shè)置；時(shí)間與報(bào)警信息顯示欄：顯示當(dāng)前的日期、時(shí)間和報(bào)警信息。

4使用維護(hù)說(shuō)明

　　本數(shù)控系統(tǒng)具備自診斷功能，并且提供解決方案(會(huì)在數(shù)控界面控制中顯示)，供用戶(hù)參考；廠(chǎng)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(shí)，可以根據(jù)廠(chǎng)商信息窗口實(shí)時(shí)監(jiān)視各部件信號(hào)是否正常，以方便調(diào)試。

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于HMI控制的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)，按部件對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹說(shuō)明。