论文部分内容阅读
摘 要：木工锯床是家具制造和木材加工机械设备中使用最为广泛的木材加工设备之一，而曲线带锯机是其中用于加工曲线轮廓工件应用最多的一种机床，目前，由于自动化程度低，一般采用手工作业加工，这种加工方式不仅效率低下，而且容易造成安全事故。本文详细介绍了基于C#的曲线带锯机控制，为木料的曲线自动加工提供了很好的解决方案。
关键词：C#；曲线带锯机；PLC；上位机
引言
木工带锯机极大的促进了木材加工业、家具制造业、室内装修业等行业的发展，但是传统的曲线加工大多数采用人工划线，之后通过刀具靠模或手工推送工件在带锯上进行加工，这种方式常常造成工伤而且加工劳动强度大，木材损耗高。因此采用数控手段控制带锯机对木材进行加工，不仅可以减少动作强度与工伤事故的发生几率，而且数控系统的高精度设计减少了成本的浪费，同时，由于加工程序存在着可修改性，可以方便的进行设计的更改，缩短了产品的设计周期。
1 曲线带锯机控制方案
上位机是一个通过人机交互界面来操作机器的操作平台，上位机的操作系统可以借助VB，VC等来开发。上位机具有强大的运算能力，可以输入、读取数据，并对数据处理运算定时监控信号的变化嵌入数据库，对工人的工位，时间等做记录。
PLC是可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
C#是由C和C++衍生出来的一种面向对象的安全、稳定、简单的编程语言。它在继承C和C++强大功能的同时去掉了他们一些复杂特性，例如没有宏以及不允许多重继承。C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言。C#是通过PLC这座桥梁来和四面刨机器之间实现通信的。通过电脑发送指令给PLC，PLC执行相应的寄存器，然后控制四面刨机器。
2 软件设计
本实例是MJK355A型号的曲线带锯机上位机控制，实现一个完整的加工过程。
2.1 功能描述及分析
a.开机初始化，机床加工时，推上电源开关后，整机通电，PLC与上位机系统通电。此时应该对程序中涉及的所有工作装置及输出点进行初始化默认设置，防止在之后的应用中产生冲突、操作意外及数据错误，如需要在此时将工作台上的压头抬起，防止夹伤并且安放、调整木料，确认电机输出端没有信号，防止数控系统之前操作意外停止，未对输出端点进行清零等。
b.检修，在操作界面中有系统检修功能，可以对各个可控装置分别进行点动运行，以对各装置进行简略观察检修，排除故障。如上所示为PLC部分点动控制检修程序，为防止进给超过行程，需在限位处停止换向。
c.进给归零，由于机床上次操作未知，各个方向进给总成位置位置，为了确保加工的正确，所以在系统通电后需要各进给总成归零。首先Y向总成在Y向电机带动下向后运动至后限位处，防止木料有残留，之后X向总成在X向电机带动下向右运动至右限位处，最后，无论 Z向无论主机电锯是否在原点对中位置，均需要主机摆动电机带动主机摆动至主机右限位，之后再摆动至主机原点对中位置。
d.运行，操作人员在操作界面输入木料规格尺寸，板材长度应该在170mm到1500mm之间，宽度应该在110mm到800mm之间，厚度在5mm到50mm范围内，分为四个等级，如果木料不在范围内怎会梯形重新输入，否则无法运行。尺寸确认无误后，开始进行木料的加工。主电机的启动开关按钮在操作界面的外面，为一个开关按钮，按下后，三相异步主电机启动，准备锯切加工。锯切前应先按下各个夹头夹紧按钮，对木料进行夹紧，否则无法开始锯切。点击开始锯切按钮，摆动电机、X向电机和Y向电机启动，屏幕显示正在锯切加工。当工作台进给至X向左限位是，完成加工，系统全部复位，手动抬起夹头，移出木料，完成一个完整的加工过程。
2.2 技术实现
a.开发与运行环境：Visual Studio2012
b.窗体界面设计：通过Visual Studio 2012建立C#的Windows应用程序。操作登陆界面如图1所示。为防止数控曲线带锯机的误操作，操作人员需经过验证才能使用机床，当登陆时对数据库信息进行调用比较，姓名如果不在数据信息中或密码错误则无法进入主控界面。
c.实现与PLC的连接：
首先引用AxInterop.MSCommLib，并且与SerialPort控件相结合。由于直接采用和PLC连接，中间没有采用通信模块，直接用RS-232接口，因此需要循环读取串口的数据连接之前要先打开串口。
d.实现与数据库的连接：
首先引用命名空间、定义连接字符串和把连接字符串最为参数创建连接对象，最后打开连接。
2.3 程序运行结果
程序编译后生成Windows应用窗体，运行后进入图2主控界面，界面左侧为基本信息显示与一些简单设置，右侧为主要控制部分。輸入相应的数据之后点击开始锯切按钮，锯切完成后点击停止锯切按钮，手动抬起夹头，移出木料，完成一个完整的加工过程。
3 结束语
详细论述了在C#作为工具，PLC作为控制器下的曲线带锯机控制。程序完成后，只要给定指定的参数，就可以用此程序自动完成木材的锯切，从而达到高效、准确的加工目的。把大量、复杂的操作进行有效的封装，使加工周期大大缩短，从而提高了效益。
参考文献
[1]徐兆军. 数控曲线带锯的数控系统的研究[D].南京林业大学，2005.
[2]崔强强. 细木工带锯机曲线送料平台及其数控实现的研究[D].东北林业大学，2012.
关键词：C#；曲线带锯机；PLC；上位机
引言
木工带锯机极大的促进了木材加工业、家具制造业、室内装修业等行业的发展，但是传统的曲线加工大多数采用人工划线，之后通过刀具靠模或手工推送工件在带锯上进行加工，这种方式常常造成工伤而且加工劳动强度大，木材损耗高。因此采用数控手段控制带锯机对木材进行加工，不仅可以减少动作强度与工伤事故的发生几率，而且数控系统的高精度设计减少了成本的浪费，同时，由于加工程序存在着可修改性，可以方便的进行设计的更改，缩短了产品的设计周期。
1 曲线带锯机控制方案
上位机是一个通过人机交互界面来操作机器的操作平台，上位机的操作系统可以借助VB，VC等来开发。上位机具有强大的运算能力，可以输入、读取数据，并对数据处理运算定时监控信号的变化嵌入数据库，对工人的工位，时间等做记录。
PLC是可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
C#是由C和C++衍生出来的一种面向对象的安全、稳定、简单的编程语言。它在继承C和C++强大功能的同时去掉了他们一些复杂特性，例如没有宏以及不允许多重继承。C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言。C#是通过PLC这座桥梁来和四面刨机器之间实现通信的。通过电脑发送指令给PLC，PLC执行相应的寄存器，然后控制四面刨机器。
2 软件设计
本实例是MJK355A型号的曲线带锯机上位机控制，实现一个完整的加工过程。
2.1 功能描述及分析
a.开机初始化，机床加工时，推上电源开关后，整机通电，PLC与上位机系统通电。此时应该对程序中涉及的所有工作装置及输出点进行初始化默认设置，防止在之后的应用中产生冲突、操作意外及数据错误，如需要在此时将工作台上的压头抬起，防止夹伤并且安放、调整木料，确认电机输出端没有信号，防止数控系统之前操作意外停止，未对输出端点进行清零等。
b.检修，在操作界面中有系统检修功能，可以对各个可控装置分别进行点动运行，以对各装置进行简略观察检修，排除故障。如上所示为PLC部分点动控制检修程序，为防止进给超过行程，需在限位处停止换向。
c.进给归零，由于机床上次操作未知，各个方向进给总成位置位置，为了确保加工的正确，所以在系统通电后需要各进给总成归零。首先Y向总成在Y向电机带动下向后运动至后限位处，防止木料有残留，之后X向总成在X向电机带动下向右运动至右限位处，最后，无论 Z向无论主机电锯是否在原点对中位置，均需要主机摆动电机带动主机摆动至主机右限位，之后再摆动至主机原点对中位置。
d.运行，操作人员在操作界面输入木料规格尺寸，板材长度应该在170mm到1500mm之间，宽度应该在110mm到800mm之间，厚度在5mm到50mm范围内，分为四个等级，如果木料不在范围内怎会梯形重新输入，否则无法运行。尺寸确认无误后，开始进行木料的加工。主电机的启动开关按钮在操作界面的外面，为一个开关按钮，按下后，三相异步主电机启动，准备锯切加工。锯切前应先按下各个夹头夹紧按钮，对木料进行夹紧，否则无法开始锯切。点击开始锯切按钮，摆动电机、X向电机和Y向电机启动，屏幕显示正在锯切加工。当工作台进给至X向左限位是，完成加工，系统全部复位，手动抬起夹头，移出木料，完成一个完整的加工过程。
2.2 技术实现
a.开发与运行环境：Visual Studio2012
b.窗体界面设计：通过Visual Studio 2012建立C#的Windows应用程序。操作登陆界面如图1所示。为防止数控曲线带锯机的误操作，操作人员需经过验证才能使用机床，当登陆时对数据库信息进行调用比较，姓名如果不在数据信息中或密码错误则无法进入主控界面。
c.实现与PLC的连接：
首先引用AxInterop.MSCommLib，并且与SerialPort控件相结合。由于直接采用和PLC连接，中间没有采用通信模块，直接用RS-232接口，因此需要循环读取串口的数据连接之前要先打开串口。
d.实现与数据库的连接：
首先引用命名空间、定义连接字符串和把连接字符串最为参数创建连接对象，最后打开连接。
2.3 程序运行结果
程序编译后生成Windows应用窗体，运行后进入图2主控界面，界面左侧为基本信息显示与一些简单设置，右侧为主要控制部分。輸入相应的数据之后点击开始锯切按钮，锯切完成后点击停止锯切按钮，手动抬起夹头，移出木料，完成一个完整的加工过程。
3 结束语
详细论述了在C#作为工具，PLC作为控制器下的曲线带锯机控制。程序完成后，只要给定指定的参数，就可以用此程序自动完成木材的锯切，从而达到高效、准确的加工目的。把大量、复杂的操作进行有效的封装，使加工周期大大缩短，从而提高了效益。
参考文献
[1]徐兆军. 数控曲线带锯的数控系统的研究[D].南京林业大学，2005.
[2]崔强强. 细木工带锯机曲线送料平台及其数控实现的研究[D].东北林业大学，2012.