人機界面產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、數據存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產品的性能高低，是HMI的核心單元。根據HMI的產品等級不同，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硬件中的系統軟件和運行于P C機Windows操作系統下的畫面組態軟件。

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

1.電氣系統的結構

　　本數控機床電氣控制系統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；全閉環電子鎖相伺服控制系統；進刀控制系統；串行通訊總線鏈路。HMI上位機經串行通訊總線將機床控制、電子鎖相伺服控制、進刀控制等系統連接，通過HMI上位機及操作臺發送控制命令、傳送和接收數據信息。系統功能結構圖如圖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(內部含光電隔離)。軟件部分采用windows Cg平臺下的組態軟件，這樣不需要進行底層驅動軟件的開發(部分僅針對PLC的通信驅動軟件需自己開發)，介面具有動態畫面效率，人機交互信息更具親合力。主要功能包括：基本參數設置，操作及運行控制，報警信息顯示及查詢，實時狀態信息和廠商信息顯示等(如圖2)。

　　2.2鎖相伺服控制系統

　　鎖相伺服控制系統是本數控機床的核心部分。該系統是一個帶位置反饋的自動控制系統，系統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，使系統產生控制調節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跟蹤給定量。根據反饋量的不同，可以構成不同的控制系統，當引入頻率或相位反饋時，構成我們所稱的鎖相伺服控制系統。其控制原理圖如圖2所示。

　　2.3進刀系統

　　進刀控制系統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，收發相關的命令、數據、狀態信息等參數，從而控制x／Y／z軸電機完成相應的運動。

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“系統功能管理”和“工作主界面”兩部分功能。系統管理包括[登錄用戶]、[退出登錄]、[用戶管理]、[修改密碼]和[退出系統]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，點擊即可進入相應界面；信息欄：顯示當前設置的參數和系統當前的狀態信息；操作欄：各軸目標位的設置和相關動作的設置；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

　　本數控系統具備自診斷功能，并且提供解決方案(會在數控界面控制中顯示)，供用戶參考；廠商信息為系統內部數據轉換監視與圖紙查看窗口，在系統調試時，可以根據廠商信息窗口實時監視各部件信號是否正常，以方便調試。

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