一、 保持界面空間布局合理性。
界面空間布局應(yīng)簡潔明了。設(shè)計師應(yīng)對現(xiàn)實操作物理解設(shè)計出能給用戶帶來方便界面。例如數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件圖形界面中，有三個功能獨立過程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每個過程分別服務(wù)于系統(tǒng)操作者，程序員和監(jiān)控者（SUPERVISOR）。每一個過程都有自己菜單行，菜單行下菜單是下拉菜單，具有自己子菜單。子菜單可以被選擇，以進行下一步操作。
二、 選擇適合字型和大小。
一個人機界面中，最好不要有太多字型，更不宜選用字型太復(fù)雜或軟弱無力字體，越簡潔清晰則辨識性越佳。例如，字符高寬比可取2∶1或1∶1， 清晰識別。
三、 提供信息反饋。
信息反饋是指機床對用戶操作所作反應(yīng)，它可以表明用戶操作是否為機床所接受、是否正確，以及操作效果怎樣。反饋方式可以是文本、圖形和聲音等。
四、 合理利用顏色和圖形。
界面上使用顏色可以更好進行提示操作，還能緩解操作者視覺疲勞。所用顏色一般不超過3～5種。例如數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件圖形界面中，高光表示被激活過程（PROCESS），被激活過程具有自己色彩，并顯示為屏幕前景，OPERATE對應(yīng)綠色，PROGRAM對應(yīng)深藍色，CONTROL對應(yīng)淺藍色。圖形具有直觀、形象、信息量大等優(yōu)點，界面CONTROL對應(yīng)淺藍色。圖形具有直觀、形象、信息量大等優(yōu)點，界面中使用圖形可增強操作可理解性及易學易用性。
五、 一致性原則。
軟件人機界面一致性原則主指不同系統(tǒng)之間及應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部具有相似界面外觀、布局、人機交互方式及信息顯示格式等。一致性原則有助于用戶學習機床操作，并減少使用時出錯率。
軟件在數(shù)控機床中作用非常重要，其人機界面設(shè)計效果直接影響著數(shù)控機床工作效率和效果
此次人機界面的設(shè)計，分別使用FANUC-PICTURE和SIEMENS-EASYMASK軟件進行開發(fā)。此次開發(fā)的界面可用于杭州機床集團生產(chǎn)的平面磨床、龍門導(dǎo)軌磨床等。畫面設(shè)計貼合機床操作要求，全中文顯示，對工作程序進行參數(shù)化輸入，操作簡單、直觀。將機床的運行加工的示意圖、加工程序的執(zhí)行、各數(shù)控軸、交流電機、液壓閥等控制器件的狀態(tài)情況集中于一個畫面進行監(jiān)控，使操作容易的掌握機床的運行狀況。I/O點檢測和故障報警畫面。SIEMENS-EASYMASK數(shù)控系統(tǒng)操作界面開發(fā)軟件功能較FANUC-PICTURE弱一些，但對使用要求影響較少，只是其采用的是類似VB軟件的編程方式，程序開發(fā)相對繁瑣一點。
已有的數(shù)控人機界面與工作程序，只有經(jīng)過實際使用不斷考查，發(fā)現(xiàn)缺陷，不斷進行修改完善、改進，才能慢慢成為真正對生產(chǎn)實踐有用的東西。現(xiàn)有的程序和界面還只是針對單一砂輪進行不同加工而設(shè)置，對一些要聯(lián)動加工型面的機床逐步開發(fā)籃圖編程功能，方便加工程序的編寫。
杭機磨床數(shù)控系統(tǒng)人機界面的開發(fā)成功，對數(shù)控平磨的推廣應(yīng)用具有很大的意義，是杭州機床集團公司數(shù)控技術(shù)進步的標志。]]>
已有的數(shù)控人機界面與工作程序，只有經(jīng)過實際使用不斷考查，發(fā)現(xiàn)缺陷，不斷進行修改完善、改進，才能慢慢成為真正對生產(chǎn)實踐有用的東西。現(xiàn)有的程序和界面還只是針對單一砂輪進行不同加工而設(shè)置，對一些要聯(lián)動加工型面的機床逐步開發(fā)籃圖編程功能，方便加工程序的編寫。
杭機磨床數(shù)控系統(tǒng)人機界面的開發(fā)成功，對數(shù)控平磨的推廣應(yīng)用具有很大的意義，是杭州機床集團公司數(shù)控技術(shù)進步的標志。]]>
數(shù)控機床是一種高科技的機電一體化產(chǎn)品，是由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置構(gòu)成的可編程的通用加工設(shè)備，它被廣泛應(yīng)用在加工制造業(yè)的各個領(lǐng)域。與通用機床和專用機床相比，數(shù)控機床最適宜加工結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求高的零件，以及產(chǎn)品更新頻繁、生產(chǎn)周期要求短的多品種小批量零件的生產(chǎn)。當代的數(shù)控機床正朝著高速度、高精度化、智能化、多功能化、高可靠性的方向發(fā)展。數(shù)控機床的人機界面設(shè)計直接影響其工作效率和操作舒適性。因為良好的人機界面操作簡單、有效，且具有引導(dǎo)功能，使用戶感覺愉快、增強興趣，從而提高使用效率。
人機界面（Human-Machine Interface）是人與機器進行交互的操作方式，即用戶與機器互相傳遞信息的媒介，其中包括信息的輸入與輸出。應(yīng)結(jié)合心理學、人機工程學、計算機語言學、藝術(shù)設(shè)計、智能人機界面、社會學與人類學等多學科知識對人機界面設(shè)計進行研究。其發(fā)展趨勢也向著更加人性化、高科技化的方向發(fā)展。
有學者認為，人機界面設(shè)計可理解為廣義的人機界面設(shè)計和狹義的人機界面設(shè)計。狹義的人機界面是計算機系統(tǒng)中的人機界面，又稱人機接口、用戶界面，它是計算機科學與心理學、圖形藝術(shù)、認知科學和人機工程學的交叉研究領(lǐng)域，是人與計算機之間傳遞和交換信息的媒介，是計算機系統(tǒng)向用戶提供的綜合操作環(huán)境。從廣義的人機界面角度來講，它主要是研究人與機關(guān)系的合理性。人機界面中的“人”是指作為工作主體的人，包括操作人員、決策人員等。人的生理特征、心理特征以及人的適應(yīng)能力都是重要的研究方向。人機界面中的“機”是指人所控制的一切對象的總稱，包括人操作和使用的一切產(chǎn)品和工程系統(tǒng)。設(shè)計滿足人的要求、符合人的特點的“機”， 是人機界面設(shè)計探討的重要問題。數(shù)控機床的人機界面可分為軟件人機界面和硬件人機界面。
1、數(shù)控機床軟件界面設(shè)計原則
軟件在數(shù)控機床中的作用非常重要，其用戶界面直接影響著數(shù)控機床的工作效率和效果。數(shù)控機床軟件界面的設(shè)計原則可歸納如下：
(1) 一致性原則。
軟件人機界面的一致性原則主要是指在不同的系統(tǒng)之間及應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部具有相似的界面外觀、布局、人機交互方式及信息顯示格式等。一致性原則有助于用戶學習機床的操作，并減少使用時的出錯率。
(2) 提供信息反饋。
信息反饋是指機床對用戶的操作所作的反應(yīng)，它可以表明用戶的操作是否為機床所接受、是否正確，以及操作的效果怎樣。反饋方式可以是文本、圖形和聲音等。
(3) 保持界面空間布局的合理性。
界面空間的布局應(yīng)簡潔明了。設(shè)計師應(yīng)根據(jù)對現(xiàn)實操作物的理解設(shè)計出能給用戶帶來方便的界面。例如數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件的圖形界面中，有三個功能獨立的過程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每個過程分別服務(wù)于系統(tǒng)的操作者，程序員和監(jiān)控者（SUPERVISOR）。每一個過程都有自己的菜單行，在菜單行下的菜單是下拉菜單，具有自己的子菜單。子菜單可以被選擇，以進行下一步的操作。
(4) 合理利用顏色和圖形。
界面上使用顏色可以更好地進行提示操作，還能緩解操作者的視覺疲勞。所用顏色一般不超過3～5種。例如在數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件的圖形界面中，高光表示被激活的過程（PROCESS），被激活的過程具有自己的色彩，并顯示為屏幕的前景，OPERATE對應(yīng)綠色，PROGRAM對應(yīng)深藍色，CONTROL對應(yīng)淺藍色。圖形具有直觀、形象、信息量大等優(yōu)點，在界面中使用圖形可增強操作的可理解性及易學易用性。
(5) 選擇適合的字型和大小。
一個界面中，最好不要有太多的字型，更不宜選用字型太復(fù)雜或軟弱無力的字體，越簡潔清晰則辨識性越佳。例如，字符高寬比可取2∶1或1∶1， 以便清晰識別。
2、數(shù)控機床硬件界面設(shè)計原則
由于數(shù)控機床應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)了對機床的執(zhí)行運動順序和運動位移的直接控制，傳統(tǒng)機床的變速箱結(jié)構(gòu)被取消或部分取消了，因而機械結(jié)構(gòu)也大大簡化了。數(shù)控機床的硬件人機界面的設(shè)計原則可歸納如下：
(1) 機床外觀色彩的設(shè)計原則。機床固定安置，工作氣氛平靜，因此色彩不宜過于刺激與興奮，也不宜過于沉悶，應(yīng)使操作者在工作時心情愉快。一般以純度低而明度高的顏色為宜，不宜大面積采用有刺激和興奮作用的色彩，但應(yīng)有適當?shù)膶Ρ刃Ч话悴捎醚b飾色帶、面板色及警惕色與主體形成對比。對于大型機床設(shè)備，不宜采用太淺的顏色，如略帶中性灰的顏色可產(chǎn)生堅固有力及穩(wěn)重的視覺感，同時可采用多色配置，避免整體色調(diào)較暗，達到既穩(wěn)重又生動和諧的效果。有些機床形態(tài)，豎向長且有高聳、不穩(wěn)定之感，為達到視覺上的穩(wěn)定性，可用線條或色帶對床身進行橫向分割，利用分割錯覺調(diào)整視覺上的尺寸比例感覺，從而增加穩(wěn)定感。
(2) 機床外觀尺度與比例的設(shè)計原則機床主要部件之間，以及它們與整個機床結(jié)構(gòu)之間的尺度與比例，對機床造型設(shè)計來說是至關(guān)重要的。例如，在確定機床的基本尺寸時，運用了“黃金分割”的原則，機床的高度與長度之比為0.1618，使機床的輪廓更緊湊、機床各部件的尺寸關(guān)系更協(xié)調(diào)，增加了機床造型的美感。機床是以水平線作為整體布局的基準，各個部件之間均以水平線分割。水平線忌不整齊、無規(guī)則、無層次，要有嚴格的層次，要統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，為機床增加精密感、規(guī)則感和穩(wěn)定感。機床的垂直劃分線不多，在其襯托下使機床的水平劃分更加突出。垂直劃分線應(yīng)簡明、規(guī)則、大方。此外，機床表面忌凹凸部位過多， 以防積存油污灰塵，不易清理。
(3) 機床工作臺面和控制面板的布置原則主工作臺面的高度應(yīng)根據(jù)操作要求， 按立姿， 坐姿，坐/立姿的操作要求進行設(shè)計。工作臺面上，像手輪和搖把類的手動操縱器的設(shè)計，應(yīng)根據(jù)功能和使用方式的不同，進行大小、形狀、類別及位置的設(shè)計。控制面板上的控制按鈕和顯示儀表，應(yīng)按功能區(qū)進行劃分，同時滿足顯示-控制相合性的要求，其位置高度和布置排列應(yīng)符合人機關(guān)系，使人方便操縱和觀察。例如，顯示儀表應(yīng)盡量放置在人的水平視線向下0～30°的水平視野和人的垂直視野左右各15°的范圍內(nèi)。控制面板上按鈕的顏色根據(jù)用途進行分類，例如，紅色表示危險、停止、禁止等，可用于車床的自動報警按鈕、停止按鈕等。綠色表示安全、正常、運行等，如機床的啟動按鈕就采用綠色。工作臺面上，位于操縱器上或側(cè)旁， 用文字或符號標明其功能的標號編碼， 宜用白色和黑色。
]]>立式數(shù)控車床簡稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，一個直徑很大圓形工作臺，用來裝夾工件。這類機床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小大型復(fù)雜零件。本文主要介紹利用公司資源優(yōu)勢，整合臺達數(shù)控及伺服運動控制系統(tǒng)、丹佛斯成員企業(yè)無傳感器矢量型HLP-V系列變頻器,實現(xiàn)精準定位、變頻快速切削、緊急制動的功能；為滿足客戶需要并介紹利用eView人機界面和臺達EH2系列PLC實現(xiàn)雙柱副刀架加工功能。
2 技術(shù)要求
2.1 數(shù)控立車：1米5型、2米5型、3米5型、4米5型、6米3型、8米型等。
最大切削外徑：8米-11米。行程進給 ：X軸快速進給 15m/min，Z軸快速進給 15m/min
2.2精度控制：
定位精度:0.01mm
重復(fù)定位精度:0.008mm
2.3對伺服提出要求：
（1）運動很平穩(wěn)順滑。
（2）往復(fù)運動快速且精準。
（3）車刀切削瞬間,其他外力突然介入,伺服定位或定速被影響很少。
2.4對數(shù)控提出要求：
（1）數(shù)控系統(tǒng)基本功能要求——G代碼功能，輔助功能—M代碼。工件程序容量要大。
（2）RS232通訊和DNC線加工。
（3）聯(lián)動軸數(shù)：2個
（4）控制精度：0.001mm
（5）操作畫面可以自由規(guī)劃。
2.5對工作臺電機要求：
采用三相異步交流電機，電機功率是37KW-90KW,實現(xiàn)兩極變速,高速和低速。點動（走低速）和制動（高速方式下延時5秒鐘后制動，低速方式下延時3秒后制動）；外需要一個+5V外掛手輪，實現(xiàn)手動對刀和程序測試功能。
3 系統(tǒng)方案確定及產(chǎn)品優(yōu)勢介紹
數(shù)控車床，采用臺達車床控制器PUCNC-H4C-T專用數(shù)控系統(tǒng)、2Kw ASDA-AB型交流伺服驅(qū)動器和馬達，控制刀架橫向（X軸）和滑架縱向（Z軸）快速運動和進給運動，其中Z軸伺服電機帶有制動抱閘功能。工作臺電機采用丹佛斯成員企業(yè)HLP-V無傳感器矢量型變頻器調(diào)速及制動(并提供副刀架手搖輪工作用+5V電壓)。副刀架eView人機界面MT4300及臺達EH2系列PLC實現(xiàn)。
3.1臺達車床控制器PUCNC-H4C-T主要功能和特點：
（1）開放式系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式可編程PLC，可配合更多機械設(shè)計。
（2）全功能CNC鍵盤，配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能。
（3）提供4組+/-10V模擬量接口，其中二路用于控制交流伺服驅(qū)動進給軸。一路控制變頻主軸（伺服主軸），一路可選用控制伺服刀塔。
（4）解析度可設(shè)定7位數(shù)，響應(yīng)速度可達1000Kpps。配合編碼器光柵檢測，可實現(xiàn)半閉環(huán)/全閉環(huán)控制，控制精度0.001mm。
（5）診斷功能和PLC狀態(tài)顯示。
（6）手搖輪安全測試（防撞機功能）。
（7）離線描圖和加工描圖功能。
（8）除標準G代碼外，提供多種固定切削循環(huán)和復(fù)式循環(huán)編程，編程更簡便。
（9）支持更高階MACRO宏指令，可靈活設(shè)計NC程序。
（10）程序存儲容量256Kbyte,關(guān)機后電池維持。
（11）提供RS232C標準接口，可接個人電腦（PC）實現(xiàn)DNC線加工功能。
3.2臺達交流伺服ASDA-AB主要特點：
（1）具有多種控制模式，可與上位控制器靈活配合。
（2）強健式控制模式，負載慣量大范圍變化時，系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異性能。
（3）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE平滑功能，且命令來源是外部模擬量輸入內(nèi)部寄存器設(shè)定均有平滑功能。
（4）豐富軟件功能，方便用戶調(diào)試。
3.3丹佛斯成員企業(yè)HLP-V變頻器主要特點：
（1）HLP-V系列無傳感器矢量變頻器：
?反應(yīng)速以毫秒計算，對轉(zhuǎn)速的修正可在3ms內(nèi)完成，指令響應(yīng)為0.1ms
?150%過載轉(zhuǎn)矩一分鐘，140%的加速轉(zhuǎn)矩，180%的啟動轉(zhuǎn)矩
?閉環(huán)控制：整個頻率范圍內(nèi)提供150%滿轉(zhuǎn)矩
?開環(huán)控制：提供100%保持轉(zhuǎn)矩
?負載變化時：保護最大的穩(wěn)定性，快速的轉(zhuǎn)速補償
?特殊的轉(zhuǎn)矩控制模式
?高精度的滑差補償<0.5%
?高輸出頻率分辨率<0.003HZ
?模擬/脈沖輸入掃描時間<3ms
?嶄新的soft-switching技術(shù)：能有效的抑制du/dt，減低尖峰突變電壓，可配合任何標準電機使用，可使用300m（非屏幕式）或150m（屏幕式）電機電纜。
（2）HLP-V為您提供許多選項的組件，這樣既構(gòu)成了完整的設(shè)備特性、減少了故障機會、降低了設(shè)備投資，并且保證了您的設(shè)備與變頻器之間可獲得最佳的匹配：
?內(nèi)置2組DC電抗器，可有效抑制諧波的產(chǎn)生，提高變頻器功率因素不再需要另加功率補償設(shè)備。
?內(nèi)置RFI濾波器，以防止變頻器操作時對計算機或高靈敏儀器造成噪聲干擾
?內(nèi)置標準兩線式編碼器輸入端子
?超高速精確度的同步和定位功能
?內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器
?兩組標準串行接口：一組用于控制面板，一組用于計算機通訊（RS485）
?還可提供多種內(nèi)置通訊卡選件
（3）LCP操作面板使參數(shù)設(shè)定工作更輕而易舉
?快速菜單使參數(shù)設(shè)定更簡便，只需按照電機銘牌輸入12個數(shù)據(jù)即可
?可熱插拔的LCP可使您輕松自如地將一臺變頻器的參數(shù)內(nèi)容拷貝到另一臺變頻器中
?特大液晶顯示屏，允許同時顯示4種讀出數(shù)據(jù)
特性與功能：
?語言數(shù)字式顯示給您清晰的信息，“快速設(shè)定菜單”方便您迅速和簡便的編程；
?對于不同的場合，能提供速度、工藝、轉(zhuǎn)矩，以及特殊電機控制模式；
?電機自動調(diào)諧功能（AMA）可在電機靜止狀態(tài)下測量電機的關(guān)鍵參數(shù)。如果出廠的設(shè)定與電機不等，AMA能保證電機轉(zhuǎn)矩的性能達到最佳狀態(tài)，可適用于最嚴格的應(yīng)用場合。
?載波頻率自動調(diào)節(jié)功能（ASFM）可依負載狀況自動調(diào)節(jié)載波頻率、提升效率、降低噪音，并允許于電機運轉(zhuǎn)中以手動方式調(diào)節(jié)；
?自動過熱控制功能在HLP-V超過額定溫升時，立即降低載波頻率。如果這還不足夠，它還可以降低輸出功率來維持運行。當市電缺相或市電嚴重產(chǎn)平衡時，變頻器將自動降低輸出頻率。
（4）HLP-V系列變頻器最大可做到110KW制動單元內(nèi)置，既節(jié)省了空間又為用戶得到更大的經(jīng)濟成本。
3.4 eView人機界面主要特點：
MT4000 系列做為eView主打產(chǎn)品MT500的升級版，正是基于滿足客戶這一理念而生產(chǎn)的，是持續(xù)不斷完善HMI觸摸屏的結(jié)果，是我們提供的面向工業(yè)應(yīng)用的系列高性能產(chǎn)品之一。MT4000 系列具有我們的高端產(chǎn)品系列MT5000的大部分功能，采用32位RISC CPU，能迅速調(diào)用復(fù)雜的圖形，滿足大多數(shù)用戶的需要。支持與絕大多數(shù)的PLC直接通信，PLC傳輸數(shù)據(jù)不需要運行任何特殊程序。并擁有在線模擬、超大用戶組態(tài)存儲空間、與標準C語言兼容的宏指令等貼合客戶需要的功能。能迅速有效安全地完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)控和輸出。
3.5臺達EH2系列PLC特點：
?主機點數(shù)：16 / 20 / 32 / 40 / 48 / 64 / 80
?最大I/O點數(shù)：512點
?程式容量：16K Steps
?指令執(zhí)行速度：0.24μS(基本指令)
?通訊埠：內(nèi)建RS-232與RS-485，相容MODBUS ASCII / RTU通訊協(xié)定
?資料暫存器：10,000字元
?檔案暫存器：10,000字元
?高速脈波輸出：20與32點數(shù)機種支援2點200KHz(Y0, Y2)；40點數(shù)機種支援2組AB相200KHz脈波輸出(Y0, Y1)(Y2, Y3)，與2點200KHz脈波輸出(Y4, Y6)。
4.最優(yōu)的配置，合理的方案給您帶去不僅是高性能的產(chǎn)品，而且還有更實惠的經(jīng)濟成本和實際效益；滿足您全國售后服務(wù)的需要！
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GP2000H系列: GP2401H-TC41-24V, GP2301H-SC41-24V, GP2301H-LG41-24V;
GP77 系列: GP37W2-BG41-24V, GP477R-EG11 / GP477R-EG41-24VP;
ST3000系列:AST3501-T1-D24,AST3501-C1-D24,AST3401-T1-D24,AST3301-S1-D24, AST3201-A1-D24,AST3211-A1-D24,AST3301-B1-D24;
IT 系列: IT2400-TC41-GP,IT2400-TC41-GP200V, IT2400-TC41-GLC,IT2400-TC41-GLC200V;
GLC2000系列: GLC2600-TC41-24V, GLC2600-TC41-200V, GLC2500-TC41-24V, GLC2500-TC41-200V, GLC2600-TC41-24V, GLC2300-TC41-24V, GLC2300-LG41-24V;
LT系列: GLC150-BG41-XY32SK-24V, GLC150-BG41-XY32SC-24V, GLC150-BG41-FLEX-24V, GLC150-BG41-XY32KF-24V,GLC150-BG41-RSFL-24V,GLC150-BG41-ADK-24V,GLC150-SC41-ADK-24V ,GLC150-BG41-ADTK-24V,GLC150-SC41-ADTK-24V ,GLC150-BG41-ADPK-24V,GLC150-SC41-ADPK-24V ,GLC150-BG41-ADC-24V,GLC150-SC41-ADC-24V ,GLC150-BG41-ADTC-24V,GLC150-SC41-ADTC-24V ,GLC150-BG41-ADPC-24V,GLC150-SC41-ADTC-24V,LT3000;
PS系列: PS3710A-T41, PS3711A-T41-24V, PS3650A-T41, PS3651A-T41, PS-3600G;
FP3000系列: FP3600-T41-24V, FP3500-T41-24V;
FP2000系列: FP2600-T41-24V, FP2500-T41-24V;
]]>人機界面（主要是操作站）死機現(xiàn)象所有DCS都不同程度地存在，只是頻繁程度不同。另外與DCS使用時間長短有關(guān)。因硬件引起的死機，顯示不再能恢復(fù)。如操作站電源電壓偏低，很容易使操作站死機。由于軟件和通信連線的速率選擇不合適引起的死機現(xiàn)象經(jīng)一段時間仍能恢復(fù)。操作站操作系統(tǒng)與監(jiān)控軟件磨合不好也能引起死機，對此維護人員毫無辦法，稱為原發(fā)性死機。由于某些配置不合理引發(fā)網(wǎng)絡(luò)堵塞、內(nèi)存太小等原因造成的死機，過幾分鐘后自己能恢復(fù)。
一、DCS人機界面的死機現(xiàn)象
近來，由于MIS系統(tǒng)需從DCS中讀取生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)中接進動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器，有的采用DDE方式，在讀取數(shù)據(jù)較多情況下（如3000點），由于DDE消耗資源較多，網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象就變得十分頻繁，并使得各種人機界面的節(jié)點死機現(xiàn)象變得嚴重。
網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象的嚴重程度與多種因素相關(guān)。從操作站取數(shù)據(jù)，采用DDE方式，如果取的數(shù)據(jù)在500點以下，問題還不算太大。如果取幾千點數(shù)據(jù)，操作站死機幾乎是必然的。如果把節(jié)點連到DCS的通信網(wǎng)絡(luò)上，從網(wǎng)絡(luò)接口取數(shù)據(jù)，情況要好一些。
控制器把數(shù)據(jù)送到接口，人機界面從網(wǎng)絡(luò)接口讀取數(shù)據(jù)應(yīng)遵守網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)有環(huán)型和總線型兩種，總線網(wǎng)絡(luò)在邏輯上也是環(huán)型的。星型網(wǎng)絡(luò)只用于小系統(tǒng)（100個I/O點內(nèi)）。常用通信協(xié)議是廣播式，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點只要把數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)上，它就要不斷廣播數(shù)據(jù)，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點就接收數(shù)據(jù)。廣播式協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)除這種方式外，還有一種方式：一個節(jié)點向網(wǎng)上其他節(jié)點問詢數(shù)據(jù)，如其他節(jié)點沒有，它就反復(fù)進行問詢直至讀取到這個數(shù)據(jù)。如果網(wǎng)絡(luò)上根本沒有這個數(shù)據(jù)，就會造成網(wǎng)絡(luò)堵塞。
為使運行人員熟練DCS操作站的操作，可采用仿真系統(tǒng)，了解DCS的鍵盤，以減少誤操作引起死機；也可了解操作站死機情況。
在DCS運行時間較長的情況下，組態(tài)只加不減，有一部分組態(tài)實際上已沒有與真正的I/O點相連，與控制無關(guān)。在工程師站的用戶應(yīng)用程序中有這樣的I/O點。動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器接入時，欲將DCS上所有數(shù)據(jù)點都讀上去，因其中有大量數(shù)據(jù)點無效而造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，所以人機界面就發(fā)生死機。這時可用逆向工程師站讀取控制器中的組態(tài)，與正向工程師站的內(nèi)容進行比較，刪除無效點，就可避免網(wǎng)絡(luò)堵塞。
另一個應(yīng)注意問題是在接入動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器時，應(yīng)檢查所有接口的軟件版本是否一致，否則會影響數(shù)據(jù)傳遞。
解決網(wǎng)絡(luò)堵塞的第三種方法是：如果采用例外報告方式，可加大例外報告區(qū)域以減少網(wǎng)絡(luò)通信量。例外報告是指現(xiàn)場某點只在發(fā)生變化時把數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)上。為防止點已壞而人機界面未知的情況，即使點不變化，超過一段時間也要報告。為減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，把例外報告的兩個參數(shù)都適當加大，也能達到減少數(shù)據(jù)量的目的。
最近推出的通用操作站多采用WindowsNT/2000操作系統(tǒng)，監(jiān)控軟件也通用，如FIX、InTouch等。由于軟件銷售量大，存在問題較少，通用操作站開放性好，死機現(xiàn)象大大減少。如果驅(qū)動軟件不太好，也會引起死機。重要的是，它無論維護成本、備件采購都不受DCS制造廠家的限制。但為防黑客、病毒侵入，防火墻不可缺少。
二、C/S結(jié)構(gòu)的人機界面的死機現(xiàn)象
1. C/S結(jié)構(gòu)
DCS人機界面采用普通PC、Windows操作系統(tǒng)以后，為增加人機界面數(shù)量，采用C/S結(jié)構(gòu)，只要控制器上通過接口與服務(wù)器相連，服務(wù)器和客戶機上使用網(wǎng)絡(luò)接口適配器用電纜連接，就成為C/S結(jié)構(gòu)。
客戶機共享服務(wù)器的資源。服務(wù)器通常安裝在安全場所，保存DCS控制器送來的最有價值的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
作為服務(wù)器的計算機可能同時為幾臺或十幾臺客戶機服務(wù)，所以服務(wù)器須要具有比客戶機更快的處理器、較大的內(nèi)存和更大的存儲空間。
客戶機是標準的PC運行Windows操作系統(tǒng)，僅與服務(wù)器通信，不和其他客戶機通信，有自備軟件包。在作DCS操作站時，服務(wù)器和客戶機可運行同一監(jiān)控軟件，以便共享服務(wù)器資源。兩者所裝軟件的區(qū)別是服務(wù)器應(yīng)有DCS控制器驅(qū)動軟件而客戶機不需要。
還有一種情況是，在服務(wù)器監(jiān)控軟件上安裝OPC服務(wù)器，在客戶機監(jiān)控軟件上安裝OPC Client，客戶機就可訪問服務(wù)器。如在服務(wù)器上不需用圖形方式觀察現(xiàn)場設(shè)備運行情況，在服務(wù)器上也可不安監(jiān)控軟件，而只安OPC服務(wù)器，只是在查找故障時，才需要顯示器。
采用C/S結(jié)構(gòu)可節(jié)省DCS昂貴的網(wǎng)絡(luò)專用接口。為系統(tǒng)可靠運行，采用雙服務(wù)器冗余運行，這就是雙機雙網(wǎng)。一個系統(tǒng)最多用到兩個專用接口。
最終用戶反映，采用多個接口的多主站結(jié)構(gòu)較好，原因是服務(wù)器和客戶機安排不合適容易死機。如INFI90的Conductor NT和Honeywell的GUS在版本較低情況下都容易死機。
2. C/S結(jié)構(gòu)死機現(xiàn)象的產(chǎn)生
C/S結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的兩種硬件，通常稱為客戶PC和服務(wù)器。客戶PC在中央控制室，而服務(wù)器放在安全的地方。DCS操作站死機的原因錯綜復(fù)雜。本文僅限于分析由于采用C/S結(jié)構(gòu)引起的死機原因，有兩種情況：
控制器、服務(wù)器和客戶機三者之間的連接有兩種情況：一是DCS控制器有以太網(wǎng)接口，三者用以太網(wǎng)交換機來連接。交換機有多種端口，每個端口數(shù)據(jù)傳輸速率可以不等。端口數(shù)量由連接的計算機臺數(shù)決定。交換機主要指標是背板寬度和存儲器大小。如果采用以太網(wǎng)電纜如10BASE、100BASE等的速率都可傳輸，如采用5類線只能是10BASE。在圖2以太網(wǎng)的連接是星型。使用離散的
電纜將每臺計算機連接到中央連接點，通常稱為網(wǎng)絡(luò)集線器。每臺計算機使用獨立電纜，連接失敗只影響有關(guān)的單臺計算機，其他計算機可繼續(xù)運行。如果各臺機器適配器速率相同，以太網(wǎng)星型連接通常使用10BaseT電纜。
控制器把信息送給服務(wù)器，客戶機從服務(wù)器讀寫數(shù)據(jù)，由于客戶機數(shù)量較多，如果它們之間采用一樣的連線就可能死機。各臺客戶機從服務(wù)器讀取的數(shù)據(jù)可以一樣，也可以不一樣。也可以是所有客戶機顯示內(nèi)容一樣，多臺操作站冗余運行。每臺操作站與服務(wù)器交換的數(shù)據(jù)較多，可采用100BASE端口，服務(wù)器和控制器數(shù)據(jù)交換較少，該采用10BASE端口，客戶機之間基本不交換數(shù)據(jù)，也可采用10BASE端口。如果不這樣，很可能產(chǎn)生客戶機死機。
客戶PC和服務(wù)器的配置不合適
客戶PC的配置取決于準備使用的操作系統(tǒng)。如DOS和Windows3.1只要8MB內(nèi)存就可運轉(zhuǎn)，而Windows 9x至少要16～32MB，WindowsNT最少要32MB，最好是64MB，特別是Windows 2000，更需要64MB內(nèi)存。除內(nèi)存外對Windows2000來說，應(yīng)采用更快的處理機和更大空間的硬盤。
在選用客戶PC時，雖然可以比服務(wù)器的機器差一些，但內(nèi)存一定要比上面的要求還高一些。因為機器除運轉(zhuǎn)操作系統(tǒng)以外，還要與服務(wù)器讀寫數(shù)據(jù)。
服務(wù)器的CPU和硬盤驅(qū)動器承受網(wǎng)絡(luò)上所有客戶機的服務(wù)請求。服務(wù)器需要大量存儲器，比客戶機存儲器容量要高得多才行。
最好知道主板上存儲器插槽數(shù)目和支持的最大內(nèi)存數(shù)量。檢查隨DCS服務(wù)器來的存儲器是如何配置的。單條64MB DIMM機器比用16MB模塊插滿4個插槽的機器更容易升級。
服務(wù)器最好采用支持ECC內(nèi)存的存儲器。當ECC存儲器與一個支持ECC的主板芯片組一起使用時，可糾正單個位存儲器錯誤和檢測多位存儲器錯誤。
硬盤驅(qū)動器對于服務(wù)器也很重要，連在網(wǎng)上的計算機都共享服務(wù)器文件，硬盤驅(qū)動器應(yīng)耐用、可靠和適用于同時為多個用戶服務(wù)的。因此，采用SCSI硬盤驅(qū)動器較合適。SCSI驅(qū)動器有智能和較快的轉(zhuǎn)速，采用UtraWideSCSI時從驅(qū)動器到系統(tǒng)間有極高數(shù)據(jù)傳輸率。無論是IDE硬盤驅(qū)動器還是SCSI硬盤驅(qū)動器，都可采用RAID技術(shù)，能更安全地保存數(shù)據(jù)，提高服務(wù)器質(zhì)量。SCSI總線可連接多臺硬盤驅(qū)動器，采用一臺9GB的硬盤驅(qū)動器沒有9臺1GB的SCSI硬盤驅(qū)動器的效率高。
市場上有一種磁盤陣列，專為服務(wù)器設(shè)計，是一種海量存儲器產(chǎn)品。硬盤驅(qū)動器陣列可裝入大量驅(qū)動器，用磁盤鏡像或RAID提供容錯，自動將服務(wù)器數(shù)據(jù)的多個拷貝存儲到不同硬盤驅(qū)動器上。當驅(qū)動器發(fā)生故障時，所有數(shù)據(jù)依然對用戶有用。有些陣列驅(qū)動器甚至可熱交換，能在機器運行時更換故障。
服務(wù)器使用的RAID最好版本是RAID5，能為所有現(xiàn)在版本的C/S網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)所支持。RAID5數(shù)據(jù)“分析（stripes）"到多個SCSI驅(qū)動器上，使單個損壞驅(qū)動器上的內(nèi)容可以從陣列中其他驅(qū)動器的信息里重建。當一個帶熱交換驅(qū)動器和供電的服務(wù)器結(jié)合在一起時，RAID5可使服務(wù)器以接近連續(xù)的24×7正常運行。
如果DCS不是采用C/S結(jié)構(gòu)的操作站，因各個操作站互相獨立，只保存一部分數(shù)據(jù)，如果是冗余配置，可靠性已很高，就不一定采用RAID技術(shù)。
DCS操作站為文件備份，可在操作站上安裝一個SCSI磁帶驅(qū)動器。采用C/S結(jié)構(gòu)的，在服務(wù)器上最好安裝磁帶機，可把用戶組態(tài)的應(yīng)用軟件拷貝在磁帶機上。操作站或服務(wù)器發(fā)生故障時，能把應(yīng)用程序重新輸入。磁帶機產(chǎn)品更新也較快，1990年左右進口DCS配備的磁帶機現(xiàn)在已買不到備件或磁帶，新老磁帶機和磁帶不兼容。
S9000系統(tǒng)控制器由兩部分組成，一塊3C905卡完成模擬量控制，另一塊PLC主機LPM620-0072，主機上有以太網(wǎng)口，它在組成系統(tǒng)時，采用以太網(wǎng)連接，組成C/S結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)連線有兩種方式，在客戶機較多情況采用集線器連接。
如果只用1～2臺操作站和1～2臺控制器就把所有操作站、控制器連在公共電纜上，網(wǎng)上連接設(shè)備很少，也可以采用T型連接器。
服務(wù)器比客戶機包含更多驅(qū)動器，還需考慮它的電源功率和可靠性。電源很容易被忽視，如忽視電源直流輸出是否穩(wěn)定，還有噪聲、雜散信號、尖峰脈沖和浪涌。電源是最容易出故障的部件之一。電子線路采用+3.3V或5V，硬盤驅(qū)動器和風扇采用+12V電壓。
有以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)適配器，也有其他網(wǎng)絡(luò)適配器，但都不如以太網(wǎng)用得多，所以價格也高。采用以太網(wǎng)能降低DCS成本。
三、容易產(chǎn)生死機的系統(tǒng)實例
設(shè)計一個系統(tǒng)，操作站采用C/S結(jié)構(gòu)，連線如圖所示。如配置8臺操作站，2臺服務(wù)器，下位是4臺S9000控制器，需要在操作站中顯示的I/O點數(shù)為2000，控制器和服務(wù)器通過以太網(wǎng)通信。控制器、服務(wù)器和控制器的物理連線是通過16端口的集線器（SwitchHub）。16端口集線器的速率缺省值是100BASE。如果服務(wù)器和操作站的適配器是10BASE，服務(wù)器和客戶機的內(nèi)存都是64kB，系統(tǒng)運行后死機現(xiàn)象較嚴重。
圖1
把服務(wù)器的一塊適配器換成100BASE，客戶機仍采用10BASE網(wǎng)絡(luò)適配器，把服務(wù)器內(nèi)存增加到256kB、客戶機增加到128kB，情況改觀很多。
從實際情況看，服務(wù)器和操作站死機原因與服務(wù)器內(nèi)存容量關(guān)系很大。64kB的內(nèi)存是最基本的，它的內(nèi)存應(yīng)該與操作站臺數(shù)有關(guān)。運行情況表明，增加一臺操作站服務(wù)器至少需要增加10～30kB內(nèi)存。服務(wù)器內(nèi)有兩塊網(wǎng)絡(luò)適配器，與控制器通信的采用10BASE，與操作站通信的采用100BASE，操作站可以采用10BASE的適配器。連線采用普通電纜。
如果服務(wù)器軟件和操作站軟件是fix，原來S9000的操作站就是采用該軟件，操作系統(tǒng)是Windows 3.2，死機情況不太嚴重。目前S9000系統(tǒng)監(jiān)控軟件是專用的，該軟件可能還有一些BUG，再加上網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存配置不太合理，死機現(xiàn)象十分嚴重。
客戶機應(yīng)該組態(tài)的那一臺服務(wù)器是主服務(wù)器，另一臺是從服務(wù)器。否則，當一臺服務(wù)器發(fā)生故障時，另一臺服務(wù)器不能很好工作。如果有3服務(wù)器的話，組態(tài)更是重要。
cnc機床是一種高科技的機電一體化產(chǎn)品，是由cnc裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他幫助裝置構(gòu)成的可編程的通用加工配置，它被廣泛應(yīng)用在加工制造業(yè)的各個范疇。與通用機床和專用機床相比，cnc機床最適宜加工布局較紛亂、精度要求高的零件，以及產(chǎn)品更新頻頻、生產(chǎn)周期要求短的多品種小量量零件的生產(chǎn)。當代的cnc機床正朝著高速率、高精度化、智能化、多作用化、高可靠性的方向成長。cnc機床的人機界面計劃直接影響其勞動效果和支配安逸性。由于精良的人機界面支配大略、有效，且具有引導(dǎo)作用，利用戶感觸高興、加強喜好，從而進步利用效果。
人機界面（Human-Machine Inte***ce）是人與呆板舉行交互的支配方法，即用戶與呆板相互轉(zhuǎn)達信息的媒介，此中包括信息的輸進與輸出。應(yīng)聯(lián)合生理學、人機工程學、謀劃機語言學、藝術(shù)計劃、智能人機界面、社會學與人類學等多學科知識對人機界面計劃舉行切磋。其成長趨勢也向著越發(fā)人性化、高科技化的方向成長。
有學者以為，人機界面計劃可明白為廣義的人機界面計劃和狹義的人機界面計劃。狹義的人機界面是謀劃機體系中的人機界面，又稱人機接口、用戶界面，它是謀劃機科學與生理學、圖形藝術(shù)、認知科學和人機工程學的交錯切磋范疇，是人與謀劃機之間轉(zhuǎn)達和互換信息的媒介，是謀劃機體系向用戶提供的綜合支配環(huán)境。從廣義的人機界面角度來講，它重要是切磋人與機干系的剛正性。人機界面中的“人”是指作為勞動主體的人，包括支配職員、決定計劃職員等。人的生理特性、生理特性以及人的合適本領(lǐng)都是緊張的切磋方向。人機界面中的“機”是指人所控制的一概東西的總稱，包括人支配和利用的一概產(chǎn)品和工程體系。計劃饜足人的要求、符合人的特點的“機”， 是人機界面計劃探究的緊張標題。cnc機床的人機界面可分為軟件人機界面和硬件人機界面。
1、cnc機床軟件界面計劃原則
軟件在cnc機床中的作用非常緊張，其用戶界面直接影響著cnc機床的勞動效果和結(jié)果。cnc機床軟件界面的計劃原則可回納如下：
(1) 一概性原則。
軟件人機界面的一概性原則重要是指在差別的體系之間及應(yīng)用體系內(nèi)部具有相似的界面表面、布局、人機交互方法及信息呈現(xiàn)模樣等。一概性原則有助于用戶學習機床的支配，并裁減利用時的墮落率。
(2) 提供信息反饋。
信息反饋是指機床對用戶的支配所作的反響，它可以證明用戶的支配是否為機床所接納、是否精確，以及支配的結(jié)果怎樣。反饋方法可以是文本、圖形和聲音等。
(3) 保留界面空間布局的剛正性。
界面空間的布局應(yīng)簡便明白。計劃師應(yīng)根據(jù)對實際支配物的明白計劃出能給用戶帶來方便的界面。比方cnc鉆床CNC5000V200控制體系軟件的圖形界面中，有三個作用獨立的進程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每個進程分別辦事于體系的支配者，步驟員和監(jiān)控者（SUPERVISOR）。每一個進程都有本身的菜單行，在菜單行下的菜單是下拉菜單，具有本身的子菜單。子菜單可以當選擇，以舉行下一步的支配。
(4) 剛正利用顏色和圖形。
界面上利用顏色可以更好地舉行提示支配，還能緩解支配者的視覺疲倦。所用顏色平常不超出3～5種。比方在cnc鉆床CNC5000V200控制體系軟件的圖形界面中，高光表現(xiàn)被激活的進程（PROCESS），被激活的進程具有本身的色彩，并呈現(xiàn)為屏幕的遠景，OPERATE對應(yīng)綠色，PROGRAM對應(yīng)深藍色，CONTROL對應(yīng)淺藍色。圖形具有直觀、形象、信息量大等長處，在界面中利用圖形可加強支配的可明白性及易學易用性。
(5) 選擇得當?shù)淖中秃痛笮 ?
一個界面中，最佳不要有太多的字型，更不宜選用字型太紛亂或懦弱無力的字體，越簡便明白則辨識性越佳。比方，字符高寬比可取2∶1或1∶1， 以便明白辨認。
2、cnc機床硬件界面計劃原則
由于cnc機床應(yīng)用數(shù)字技能實現(xiàn)了對機床的履行活動次序和活動位移的直接控制，枯燥機床的變速箱布局被取消或局部取消了，因而機器布局也大大簡化了。cnc機床的硬件人機界面的計劃原則可回納如下：
(1) 機床表面色彩的計劃原則。機床穩(wěn)固安排，勞動氛圍寧靜，因此色彩不宜過于刺激與奮發(fā)，也不宜過于煩悶，應(yīng)使支配者在勞動時心緒高興。平常以純度低而明度高的顏色為宜，不宜大面積采取有刺激和奮發(fā)作用的色彩，但應(yīng)有得當?shù)谋葦M結(jié)果，平常采取裝飾色帶、面板色及警戒色與主體形成比擬。對付大型機床配置，不宜采取太淺的顏色，如略帶中性灰的顏色可產(chǎn)生穩(wěn)固有力及慎重的視覺感，同時可采取多色配置裝備擺設(shè)，禁止團體色調(diào)較暗，到達既慎重又生動***的結(jié)果。有些機床形態(tài)，豎向長且有矗立、不穩(wěn)固之感，為到達視覺上的穩(wěn)固性，可用線條或色帶對床身舉行橫向分裂，利用分裂錯覺調(diào)解視覺上的尺寸比例感觸，從而增長穩(wěn)固感。
(2) 機床表面準則與比例的計劃原則機床重要部件之間，以及它們與整個機床布局之間的準則與比例，對機床造型計劃來說是至關(guān)緊張的。比方，在確定機床的根本尺寸時，運用了“黃金分裂”的原則，機床的高度與長度之比為0.1618，使機床的形狀更緊湊、機床各部件的尺寸干系更和諧，增長了機床造型的美感。機床因此程度線作為團體布局的基準，各個部件之間均以程度線分裂。程度線忌不整齊、無法則、無層次，要有嚴肅的層次，要統(tǒng)一和和諧，為機床增長精密感、法則感和穩(wěn)固感。機床的筆直分別線未幾，在其襯托下使機床的水中分別越發(fā)突出。筆直分別線應(yīng)簡潔、法則、大方。別的，機床外貌忌崎嶇部位過多， 以防積蓄油污塵土，不易整理。
(3) 機床勞動臺面和控制面板的安排原則主勞動臺面的高度應(yīng)根據(jù)支配要求， 按立姿， 坐姿，坐/立姿的支配要求舉行計劃。勞動臺面上，像手輪和搖把類的手動支配器的計劃，應(yīng)根據(jù)作用和利用方法的差別，舉行大小、外形、種別及位置的計劃。控制面板上的控制按鈕和呈現(xiàn)儀表，應(yīng)按作用區(qū)舉行分別，同時饜足呈現(xiàn)-控制相合性的要求，其位置高度和安排分列應(yīng)符合人機干系，使人方便支配和查看。比方，呈現(xiàn)儀表應(yīng)只管即便安排在人的程度視線向下0～30°的程度視野和人的筆直視野左右各15°的范疇內(nèi)。控制面板上按鈕的顏色根據(jù)用途舉行分類，比方，赤色表現(xiàn)危急、中斷、制止等，可用于車床的主動報警按鈕、中斷按鈕等。綠色表現(xiàn)安定、平常、運行等，如機床的啟動按鈕就采取綠色。勞動臺面上，位于支配器上或側(cè)旁， 用筆墨或標記標明其作用的標號編碼， 宜用白色和玄色。
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數(shù)控機床是一種高科技的機電一體化產(chǎn)品，是由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床主體和其他輔助裝置構(gòu)成的可編程的通用加工設(shè)備，它被廣泛應(yīng)用在加工制造業(yè)的各個領(lǐng)域。與通用機床和專用機床相比，數(shù)控機床最適宜加工結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求高的零件，以及產(chǎn)品更新頻繁、生產(chǎn)周期要求短的多品種小批量零件的生產(chǎn)。當代的數(shù)控機床正朝著高速度、高精度化、智能化、多功能化、高可靠性的方向發(fā)展。數(shù)控機床的人機界面設(shè)計直接影響其工作效率和操作舒適性。因為良好的人機界面操作簡單、有效，且具有引導(dǎo)功能，使用戶感覺愉快、增強興趣，從而提高使用效率。
人機界面（Human-Machine Interface）是人與機器進行交互的操作方式，即用戶與機器互相傳遞信息的媒介，其中包括信息的輸入與輸出。應(yīng)結(jié)合心理學、人機工程學、計算機語言學、藝術(shù)設(shè)計、智能人機界面、社會學與人類學等多學科知識對人機界面設(shè)計進行研究。其發(fā)展趨勢也向著更加人性化、高科技化的方向發(fā)展。
有學者認為，人機界面設(shè)計可理解為廣義的人機界面設(shè)計和狹義的人機界面設(shè)計。狹義的人機界面是計算機系統(tǒng)中的人機界面，又稱人機接口、用戶界面，它是計算機科學與心理學、圖形藝術(shù)、認知科學和人機工程學的交叉研究領(lǐng)域，是人與計算機之間傳遞和交換信息的媒介，是計算機系統(tǒng)向用戶提供的綜合操作環(huán)境。從廣義的人機界面角度來講，它主要是研究人與機關(guān)系的合理性。人機界面中的“人”是指作為工作主體的人，包括操作人員、決策人員等。人的生理特征、心理特征以及人的適應(yīng)能力都是重要的研究方向。人機界面中的“機”是指人所控制的一切對象的總稱，包括人操作和使用的一切產(chǎn)品和工程系統(tǒng)。設(shè)計滿足人的要求、符合人的特點的“機”， 是人機界面設(shè)計探討的重要問題。數(shù)控機床的人機界面可分為軟件人機界面和硬件人機界面。
1、數(shù)控機床軟件界面設(shè)計原則
軟件在數(shù)控機床中的作用非常重要，其用戶界面直接影響著數(shù)控機床的工作效率和效果。數(shù)控機床軟件界面的設(shè)計原則可歸納如下：
(1) 一致性原則。
軟件人機界面的一致性原則主要是指在不同的系統(tǒng)之間及應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部具有相似的界面外觀、布局、人機交互方式及信息顯示格式等。一致性原則有助于用戶學習機床的操作，并減少使用時的出錯率。
(2) 提供信息反饋。
信息反饋是指機床對用戶的操作所作的反應(yīng)，它可以表明用戶的操作是否為機床所接受、是否正確，以及操作的效果怎樣。反饋方式可以是文本、圖形和聲音等。
(3) 保持界面空間布局的合理性。
界面空間的布局應(yīng)簡潔明了。設(shè)計師應(yīng)根據(jù)對現(xiàn)實操作物的理解設(shè)計出能給用戶帶來方便的界面。例如數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件的圖形界面中，有三個功能獨立的過程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每個過程分別服務(wù)于系統(tǒng)的操作者，程序員和監(jiān)控者（SUPERVISOR）。每一個過程都有自己的菜單行，在菜單行下的菜單是下拉菜單，具有自己的子菜單。子菜單可以被選擇，以進行下一步的操作。
(4) 合理利用顏色和圖形。
界面上使用顏色可以更好地進行提示操作，還能緩解操作者的視覺疲勞。所用顏色一般不超過3～5種。例如在數(shù)控鉆床CNC5000V200控制系統(tǒng)軟件的圖形界面中，高光表示被激活的過程（PROCESS），被激活的過程具有自己的色彩，并顯示為屏幕的前景，OPERATE對應(yīng)綠色，PROGRAM對應(yīng)深藍色，CONTROL對應(yīng)淺藍色。圖形具有直觀、形象、信息量大等優(yōu)點，在界面中使用圖形可增強操作的可理解性及易學易用性。
(5) 選擇適合的字型和大小。
一個界面中，最好不要有太多的字型，更不宜選用字型太復(fù)雜或軟弱無力的字體，越簡潔清晰則辨識性越佳。例如，字符高寬比可取2∶1或1∶1， 以便清晰識別。
2、數(shù)控機床硬件界面設(shè)計原則
由于數(shù)控機床應(yīng)用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)了對機床的執(zhí)行運動順序和運動位移的直接控制，傳統(tǒng)機床的變速箱結(jié)構(gòu)被取消或部分取消了，因而機械結(jié)構(gòu)也大大簡化了。數(shù)控機床的硬件人機界面的設(shè)計原則可歸納如下：
(1) 機床外觀色彩的設(shè)計原則。機床固定安置，工作氣氛平靜，因此色彩不宜過于刺激與興奮，也不宜過于沉悶，應(yīng)使操作者在工作時心情愉快。一般以純度低而明度高的顏色為宜，不宜大面積采用有刺激和興奮作用的色彩，但應(yīng)有適當?shù)膶Ρ刃Ч话悴捎醚b飾色帶、面板色及警惕色與主體形成對比。對于大型機床設(shè)備，不宜采用太淺的顏色，如略帶中性灰的顏色可產(chǎn)生堅固有力及穩(wěn)重的視覺感，同時可采用多色配置，避免整體色調(diào)較暗，達到既穩(wěn)重又生動和諧的效果。有些機床形態(tài)，豎向長且有高聳、不穩(wěn)定之感，為達到視覺上的穩(wěn)定性，可用線條或色帶對床身進行橫向分割，利用分割錯覺調(diào)整視覺上的尺寸比例感覺，從而增加穩(wěn)定感。
床造型設(shè)計來說是至關(guān)重要的。例如，在確定機床的基本尺寸時，運用了“黃金分割”的原則，機床的高度與長度之比為0.1618，使機床的輪廓更緊湊、機床各部件的尺寸關(guān)系更協(xié)調(diào)，增加了機床造型的美感。機床是以水平線作為整體布局的基準，各個部件之間均以水平線分割。水平線忌不整齊、無規(guī)則、無層次，要有嚴格的層次，要統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，為機床增加精密感、規(guī)則感和穩(wěn)定感。機床的垂直劃分線不多，在其襯托下使機床的水平劃分更加突出。垂直劃分線應(yīng)簡明、規(guī)則、大方。此外，機床表面忌凹凸部位過多， 以防積存油污灰塵，不易清理。<!--ecms.*-->
(3) 機床工作臺面和控制面板的布置原則主工作臺面的高度應(yīng)根據(jù)操作要求， 按立姿， 坐姿，坐/立姿的操作要求進行設(shè)計。工作臺面上，像手輪和搖把類的手動操縱器的設(shè)計，應(yīng)根據(jù)功能和使用方式的不同，進行大小、形狀、類別及位置的設(shè)計。控制面板上的控制按鈕和顯示儀表，應(yīng)按功能區(qū)進行劃分，同時滿足顯示-控制相合性的要求，其位置高度和布置排列應(yīng)符合
立式數(shù)控車床簡稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，一個直徑很大圓形工作臺，用來裝夾工件。這類機床主要用于加工徑向尺寸大
、軸向尺寸相對較小大型復(fù)雜零件。本文主要介紹利用公司資源優(yōu)勢，整合臺達數(shù)控及伺服運動控制系統(tǒng)、丹佛斯成員企業(yè)無傳感器矢量型
HLP-V系列變頻器,實現(xiàn)精準定位、變頻快速切削、緊急制動的功能；為滿足客戶需要并介紹利用eView人機界面和臺達EH2系列PLC實現(xiàn)雙柱副刀
架加工功能。
2 技術(shù)要求
2.1 數(shù)控立車：1米5型、2米5型、3米5型、4米5型、6米3型、8米型等。
最大切削外徑：8米-11米。行程進給 ：X軸快速進給 15m/min
Z軸快速進給 15m/min
2.2精度控制：
定位精度:0.01mm
重復(fù)定位精度:0.008mm
2.3對伺服提出要求：
（1）運動很平穩(wěn)順滑。
（2）往復(fù)運動快速且精準。
（3）車刀切削瞬間,其他外力突然介入,伺服定位或定速被影響很少。
2.4對數(shù)控提出要求：
（1）數(shù)控系統(tǒng)基本功能要求——G代碼功能，輔助功能—M代碼。工件程序容量要大。
（2）RS232通訊和DNC線加工。
（3）聯(lián)動軸數(shù)：2個
（4）控制精度：0.001mm
（5）操作畫面可以自由規(guī)劃。
2.5對工作臺電機要求：
采用三相異步交流電機，電機功率是37KW-90KW,實現(xiàn)兩極變速,高速和低速。點動（走低速）和制動（高速方式下延時5秒鐘后制動，低速
方式下延時3秒后制動）；外需要一個+5V外掛手輪，實現(xiàn)手動對刀和程序測試功能。
3 系統(tǒng)方案確定及產(chǎn)品優(yōu)勢介紹
數(shù)控車床，采用臺達車床控制器PUCNC-H4C-T專用數(shù)控系統(tǒng)、2Kw ASDA-AB型交流伺服驅(qū)動器和馬達，控制刀架橫向（X軸）和滑架縱向（Z
軸）快速運動和進給運動，其中Z軸伺服電機帶有制動抱閘功能。工作臺電機采用丹佛斯成員企業(yè)HLP-V無傳感器矢量型變頻器調(diào)速及制動(并提
供副刀架手搖輪工作用+5V電壓)。副刀架eView人機界面MT4300及臺達EH2系列PLC實現(xiàn)。
3.1臺達車床控制器PUCNC-H4C-T主要功能和特點：
（1）開放式系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式可編程PLC，可配合更多機械設(shè)計。
（2）全功能CNC鍵盤，配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能。
（3）提供4組+/-10V模擬量接口，其中二路用于控制交流伺服驅(qū)動進給軸。一路控制變頻主軸（伺服主軸），一路可選用控制伺服刀塔。
（4）解析度可設(shè)定7位數(shù)，響應(yīng)速度可達1000Kpps。配合編碼器光柵檢測，可實現(xiàn)半閉環(huán)/全閉環(huán)控制，控制精度0.001mm。
（5）診斷功能和PLC狀態(tài)顯示。
（6）手搖輪安全測試（防撞機功能）。
（7）離線描圖和加工描圖功能。
（8）除標準G代碼外，提供多種固定切削循環(huán)和復(fù)式循環(huán)編程，編程更簡便。
（9）支持更高階MACRO宏指令，可靈活設(shè)計NC程序。
（10）程序存儲容量256Kbyte,關(guān)機后電池維持。
（11）提供RS232C標準接口，可接個人電腦（PC）實現(xiàn)DNC線加工功能。
3.2臺達交流伺服ASDA-AB主要特點：
（1）具有多種控制模式，可與上位控制器靈活配合，應(yīng)用廣泛。
（2）強健式控制模式，負載慣量大范圍變化時，系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異性能。
（3）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE平滑功能，且命令來源是外部模擬量輸入內(nèi)部寄存器設(shè)定均有平滑功能。
（4）豐富軟件功能，方便用戶調(diào)試。
3.3丹佛斯成員企業(yè)HLP-V變頻器主要特點：
（1）HLP-V系列無傳感器矢量變頻器：
?反應(yīng)速以毫秒計算，對轉(zhuǎn)速的修正可在3ms內(nèi)完成，指令響應(yīng)為0.1ms
?150%過載轉(zhuǎn)矩一分鐘，140%的加速轉(zhuǎn)矩，180%的啟動轉(zhuǎn)矩
?閉環(huán)控制：整個頻率范圍內(nèi)提供150%滿轉(zhuǎn)矩
?開環(huán)控制：提供100%保持轉(zhuǎn)矩
?負載變化時：保護最大的穩(wěn)定性，快速的轉(zhuǎn)速補償
?特殊的轉(zhuǎn)矩控制模式
?高精度的滑差補償<0.5%
?高輸出頻率分辨率<0.003HZ
?模擬/脈沖輸入掃描時間<3ms
?嶄新的soft-switching技術(shù)：能有效的抑制du/dt，減低尖峰突變電壓，可配合任何標準電機使用，可使用300m（非屏幕式）或150m（屏幕
式）電機電纜。
（2）HLP-V為您提供許多選項的組件，這樣既構(gòu)成了完整的設(shè)備特性、減少了故障機會、降低了設(shè)備投資，并且保證了您的設(shè)備與變頻器之
間可獲得最佳的匹配：
?內(nèi)置2組DC電抗器，可有效抑制諧波的產(chǎn)生，提高變頻器功率因素不再需要另加功率補償設(shè)備。
?內(nèi)置RFI濾波器，以防止變頻器操作時對計算機或高靈敏儀器造成噪聲干擾
?內(nèi)置標準兩線式編碼器輸入端子
?超高速精確度的同步和定位功能
?內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器
?兩組標準串行接口：一組用于控制面板，一組用于計算機通訊（RS485）
?還可提供多種內(nèi)置通訊卡選件
（3）LCP操作面板使參數(shù)設(shè)定工作更輕而易舉
?快速菜單使參數(shù)設(shè)定更簡便，只需按照電機銘牌輸入12個數(shù)據(jù)即可
?可熱插拔的LCP可使您輕松自如地將一臺變頻器的參數(shù)內(nèi)容拷貝到另一臺變頻器中
?特大液晶顯示屏，允許同時顯示4種讀出數(shù)據(jù)
特性與功能：
?語言數(shù)字式顯示給您清晰的信息，“快速設(shè)定菜單”方便您迅速和簡便的編程；
?對于不同的場合，能提供速度、工藝、轉(zhuǎn)矩，以及特殊電機控制模式；
?電機自動調(diào)諧功能（AMA）可在電機靜止狀態(tài)下測量電機的關(guān)鍵參數(shù)。如果出廠的設(shè)定與電機不等，AMA能保證電機轉(zhuǎn)矩的性能達到最佳狀態(tài)
，可適用于最嚴格的應(yīng)用場合。
?載波頻率自動調(diào)節(jié)功能（ASFM）可依負載狀況自動調(diào)節(jié)載波頻率、提升效率、降低噪音，并允許于電機運轉(zhuǎn)中以手動方式調(diào)節(jié)；
?自動過熱控制功能在HLP-V超過額定溫升時，立即降低載波頻率。如果這還不足夠，它還可以降低輸出功率來維持運行。當市電缺相或市電
嚴重產(chǎn)平衡時，變頻器將自動降低輸出頻率。
（4）HLP-V系列變頻器最大可做到110KW制動單元內(nèi)置，既節(jié)省了空間又為用戶得到更大的經(jīng)濟成本。
3.4 eView人機界面主要特點：
MT4000 系列做為eView主打產(chǎn)品MT500的升級版，正是基于滿足客戶這一理念而生產(chǎn)的，是持續(xù)不斷完善HMI觸摸屏的結(jié)果，是我們提供的
面向工業(yè)應(yīng)用的系列高性能產(chǎn)品之一。MT4000 系列具有我們的高端產(chǎn)品系列MT5000的大部分功能，采用32位RISC CPU，能迅速調(diào)用復(fù)雜的圖形
，滿足大多數(shù)用戶的需要。支持與絕大多數(shù)的PLC直接通信，PLC傳輸數(shù)據(jù)不需要運行任何特殊程序。并擁有在線模擬、超大用戶組態(tài)存儲空間
、與標準C語言兼容的宏指令等貼合客戶需要的功能。能迅速有效安全地完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)控和輸出。
3.5臺達EH2系列PLC特點：
?主機點數(shù)：16 / 20 / 32 / 40 / 48 / 64 / 80
?最大I/O點數(shù)：512點
?程式容量：16K Steps
?指令執(zhí)行速度：0.24μS(基本指令)
?通訊埠：內(nèi)建RS-232與RS-485，相容MODBUS ASCII / RTU通訊協(xié)定
?資料暫存器：10,000字元
?檔案暫存器：10,000字元
?高速脈波輸出：20與32點數(shù)機種支援2點200KHz(Y0, Y2)；40點數(shù)機種支援2組AB相200KHz脈波輸出(Y0, Y1)(Y2, Y3)，與2點200KHz脈波輸
出(Y4, Y6)。
4.最優(yōu)的配置，合理的方案給您帶去不僅是高性能的產(chǎn)品，而且還有更實惠的經(jīng)濟成本和實際效益；滿足您全國售后服務(wù)的需要！
關(guān)鍵詞：人機界面；西門子840D；語言動態(tài)鏈接庫
錐齒輪因傳動平穩(wěn)可靠、承載能力高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于車輛、機械等行業(yè)．作為一種局部接觸的不完全共軛齒輪副，其嚙合質(zhì)量至關(guān)重要．研齒是為了降低齒面粗糙度、改善齒面接觸質(zhì)量，使齒輪副在傳動時達到高平穩(wěn)和低噪聲．
為了適應(yīng)個性化市場的需要，錐齒輪的精加工需要使用先進的數(shù)控系統(tǒng)，而西門子公司提供的SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)沒有專門針對錐齒輪研齒機的控制界面，它只提供了開發(fā)軟件OEM，用戶可以通過二次開發(fā)把自己的功能模塊集成到系統(tǒng)中．
1 OEM嵌入過程
本研究選用SINUMERIK 840D系統(tǒng)為開發(fā)平臺，以錐齒輪數(shù)控研齒機為研究對象，在西門子標準界面下，用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)提供的標準編程語言編寫用于加工中的程序，并把程序存儲在840D數(shù)控系統(tǒng)中．將開發(fā)軟件OEM安裝在PC機上，在OEM環(huán)境下，利用VB進行人機界面的設(shè)計，利用VC＋＋創(chuàng)建語言動態(tài)鏈接庫，按照OEM的說明把所設(shè)計的界面嵌入840D系統(tǒng)中．語言動態(tài)鏈接庫的作用是實現(xiàn)軟件文本的調(diào)用．軟件內(nèi)容可以從語言動態(tài)鏈接庫中讀取，最后按照OEM的說明，實現(xiàn)人機界面與數(shù)控系統(tǒng)的通訊．將PC機與西門子系統(tǒng)相連，系統(tǒng)再與研齒機相連，進行調(diào)試，最終實現(xiàn)對研齒機的控制．利用所設(shè)計的界面不僅能改變各種參數(shù)，而且可以將機床的運行情況顯示在界面上，以監(jiān)視機床的運行．
開發(fā)軟件OEM提供了順序控制結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)可以為SINUMERIK的標準程序提供一個框架和兼容的OEM程序．順序控制包括：管理程序（順序）控制（菜單樹由狀態(tài)組成），查詢軟件（垂直和水平），查詢NC專用鍵，顯示軟鍵文本，管理交互式提示行，提供語言支持．用戶需要在順序結(jié)構(gòu)的框架中植入在VB環(huán)境中已經(jīng)設(shè)計好的界面．描述順序控制最核心的元素是狀態(tài)，每一個狀態(tài)有單獨狀態(tài)號碼，可以通過VB把設(shè)計好的窗體加到所在區(qū)域，軟件文本安裝到語言動態(tài)鏈接庫里，水平和垂直軟件的內(nèi)容從語言動態(tài)鏈接庫里讀取．所開發(fā)的操作系統(tǒng)每一個界面對應(yīng)一個狀態(tài)．
應(yīng)用程序OEMBSP20的順序控制包括6個文件，分別是REGIE．INI，MMC．OEMBSP20.INI，OEMBSP20.MDI，OEMBSP20.ZUS，LANGUAGE.DLL.
REGIE.INI是程序管理器文件，MMC.INI是全局初始化文件．OEMBSP20.INI是本工程的初始化文件，是用記事本編輯的，內(nèi)容為：
MDIList是子窗口的列表，所有的子窗口列表都在文件OEMBSP20.MDI中，ControFile表示控制的文件，如狀態(tài)和動作都位于文件OEMBSP20.ZUS中．
OEMBSP20.MDI是子窗口列表所在文件，它是用寫字板編輯的，它的主要內(nèi)容為：
所開發(fā)的操作系統(tǒng)的1個界面只包含1個窗體，由于窗體較多，這里只列出了其中一部分，OEM1是第1個窗體，后面的序號1表示一種窗體類型．當點擊其他軟件時，這種類型的窗體，可以被刪除，其上的數(shù)據(jù)被刪除，當再次啟動后，上次的數(shù)據(jù)無效．這種窗體的load事件在每次啟動時被重新調(diào)用．
OEMBSP20.ZUS文件中存放著所有的狀態(tài)矩陣，它也是用寫字板編輯的，狀態(tài)矩陣主要描述狀態(tài)中的軟件如何分配任務(wù)，下面以其中1個狀態(tài)為例加以解釋說明．
此狀態(tài)對應(yīng)的狀態(tài)矩陣為：
這是第2個狀態(tài)的狀態(tài)矩陣，第1行中的[2]表示狀態(tài)的號碼，16表示水平軟鍵的起始地址，如要給每個界面上的軟鍵寫入文本，就要知道給哪個鍵寫入文本，這就要求給每個軟鍵編一個號；17表示垂直軟鍵的起始地址；“OEM2”表示狀態(tài)，顯示的哪個界面；“0”表示返回值；0表示標志符．第2行中的0表示第1個水平軟鍵，0～7表示水平方向的8個軟鍵，8～15表示垂直的8個軟鍵；最后1列的參數(shù)0表示按下第1個水平軟鍵時將會顯示第0個狀態(tài)．下列幾行的參數(shù)同第1行。
LANGUAGE.DLL是語言動態(tài)鏈接庫文件，它是用VC＋＋編輯的，語言動態(tài)鏈接庫文件主要用來存儲軟件文本．順序控制提供了很多標準的模塊和窗體．用戶只能把實現(xiàn)自己程序的窗體和模塊嵌入到西門子提供的標準順序控制中，從而實現(xiàn)特殊功能．
2 錐齒輪數(shù)控研齒機的界面設(shè)計
圖1為基于西門子840D數(shù)控系統(tǒng)的研齒機主界面，從主界面的各種按鍵分別進入到研齒機需要的專用加工界面．
圖2為錐齒輪研齒加工的參數(shù)輸入界面，可以看到其中包括小輪的旋向，小輪、大輪的齒數(shù)，小輪、大輪的直徑，并且基于更加人性化和可操作性的理念，對單位也可以做出選擇，操作者可以選擇使用英制（英寸）和美制（毫米）單位．
從主界面可以清楚的看到水平軟鍵和豎直軟鍵的自定義按鈕（由于目前設(shè)計的界面數(shù)還不錯暫時沒有定義豎直軟件的內(nèi)容），按下第3個水平軟鍵“研磨界面”就能進入錐齒輪研磨設(shè)定界面，如圖3所示．
目前的研磨方式有２種模式選擇，一種為從錐齒輪齒頂?shù)烬X根的單軌跡研磨方式（圖３a）,這種方式為最簡單的研磨方式，對于數(shù)控程序的設(shè)計和編寫都比較容易，實現(xiàn)起來比較簡單；一種為齒面的橢圓軌跡研磨方式（圖3b），這種方式綜合了從齒根到齒頂，錐齒輪大端到小端的V/H調(diào)整方面．對于這２種研磨方式都可以通過手動輸人數(shù)據(jù)來實現(xiàn)操作，可以對具體的齒面位置研磨時間進行設(shè)定，針對齒面接觸區(qū)不良的位置進行專門研磨，達到更佳研磨效果．
３結(jié)束語
利用OEM軟件提供的順序控制，用VB把設(shè)計的人機界面嵌人到西門子系統(tǒng)，并且利用VC＋＋環(huán)境中建立的語言動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)軟件文本內(nèi)容的讀取，最終把特有的功能模塊集成到西門子系統(tǒng)中，形成了適合于錐齒輪研齒機的操作系統(tǒng)．操作人員可以很方便地選擇加工程序，并進行參數(shù)的編輯，無須修改工件加工程序，還可以隨時得到加工過程中的各種狀態(tài)信息，實現(xiàn)數(shù)控機床的監(jiān)控和操作．這樣，不僅擴展了數(shù)控系統(tǒng)的使用范圍，簡化了操作，提高了勞動生產(chǎn)率，而且還可以為機床的維護提供大量有價值的
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