微機(jī)飛鋸機(jī)是直縫焊管、冷彎型鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，可在管材或型材高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)高精度的跟蹤鋸切，跟蹤的精度對(duì)鋼管斷面的質(zhì)量和鋸片的使用壽命有極大的影響。若鋼管的生產(chǎn)速度和鋸車的跟蹤速度之差等于零是最理想的狀態(tài)。可是實(shí)際情況并非理想狀態(tài)，存在著制約生產(chǎn)的問題。

1. 微機(jī)飛鋸機(jī)的系統(tǒng)

1.1. 設(shè)備組成

由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、西門子6RA70直流調(diào)速系統(tǒng)，繼電操作系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)及測(cè)速系統(tǒng)組成，如圖1。

圖1 微機(jī)飛鋸機(jī)系統(tǒng)組成圖

1.2. 微機(jī)飛鋸機(jī)控制原理

鋸車在自動(dòng)狀態(tài)下，鋼管與測(cè)速輥無滑動(dòng)接觸，測(cè)速輥每轉(zhuǎn)一周，鋼管的長度為：S=∏R 式中R為測(cè)速輥的直徑。測(cè)速輥每旋轉(zhuǎn)一周，脈沖編碼器發(fā)出2000個(gè)脈沖，這一脈沖經(jīng)過信號(hào)處理后，一路經(jīng)過f-v轉(zhuǎn)換后作為鋼管的位置信號(hào)，一路經(jīng)過計(jì)算機(jī)運(yùn)算運(yùn)算得到鋼管的實(shí)時(shí)生產(chǎn)速度并顯示，計(jì)算機(jī)還計(jì)算鋼管的殘長：

Sc=L0-L1 （1）

式中：L0——鋼管的定尺長度

L1——鋼管經(jīng)過鋸口的長度

當(dāng)Sc達(dá)到啟動(dòng)殘長時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，鋸車加速追趕鋼管，此時(shí)（1）式變?yōu)椋?Sc=L0-(L1-L2) (2)

式中：L2——鋸車的位移

鋸車脈沖一路經(jīng)轉(zhuǎn)換后作為鋸車的速度反饋信號(hào)，一路經(jīng)轉(zhuǎn)換后送計(jì)算機(jī)，經(jīng)運(yùn)算得出鋸車的位移，當(dāng)鋸車的速度與鋼管的速度相同時(shí)，若Sc=0，定尺也達(dá)到設(shè)定要求，計(jì)算機(jī)發(fā)出夾緊和落鋸信號(hào)；若Sc≠0，計(jì)算機(jī)則不發(fā)出夾緊話落鋸信號(hào)，這是成為調(diào)整段，直至Sc=0這就是所謂的雙閉環(huán)工作，鋸切到位時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出抬鋸和松夾信號(hào)，松夾到位后，鋸車快速返回到初始位置，工作的時(shí)序如圖2所示。飛鋸就是這樣周而復(fù)始地完成連續(xù)鋼管的定尺鋸切任務(wù)的。

圖2 微機(jī)飛鋸機(jī)工作時(shí)序圖

2. 存在的問題

在鋸車追蹤鋼管達(dá)到與鋼管的速度相同時(shí)，夾緊落鋸，在鋸切過程中，要求鋸車與鋼管的運(yùn)行同步，但是鋸車的速度是根據(jù)鋼管的測(cè)速編碼器的脈沖數(shù)計(jì)算出來的，計(jì)算的過程有誤差，鋸車追蹤鋼管的的速度有時(shí)間之差，鋸車的調(diào)整過程有調(diào)整誤差，這三個(gè)誤差積累起來，就不可忽視。

實(shí)際上鋸車的運(yùn)行和鋼管的運(yùn)行是不同步的，這個(gè)不同步對(duì)口徑大壁厚厚的鋼管尤其明顯，因?yàn)殇徢袝r(shí)間長，積累誤差大，這會(huì)造成鋼管的端口切斜，即鋼管的斷面與鋼管的軸線不垂直，超出標(biāo)準(zhǔn)要求，其次造成飛鋸鋸片磨損嚴(yán)重，甚至變形，形成“鍋”型，不能再次修磨使用,有的鋸片使用一次就報(bào)廢。

3. 解決方法

3.1. 飛鋸機(jī)的運(yùn)動(dòng)是由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，直流電動(dòng)機(jī)的速度受西門子6RA70直流調(diào)速系統(tǒng)的控制。勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制公式為：

T=C_T*Φ*I_a （3）

式中：C_T—―轉(zhuǎn)矩常數(shù)

Φ—―勵(lì)磁磁場

I_a —―轉(zhuǎn)子回路電流

3.2. 力矩電機(jī)的負(fù)載特性為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，直流電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性特性曲線如圖3所示。

圖3 改變電樞電壓恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性

3.3. 要實(shí)現(xiàn)鋸切時(shí)飛鋸機(jī)和鋼管同步，可以利用西門子6RA70直流調(diào)速系統(tǒng)力矩控制來實(shí)現(xiàn)，鋸切時(shí)有兩個(gè)力矩作用在鋸車上，其一是直流電動(dòng)機(jī)的的驅(qū)動(dòng)力矩，由直流調(diào)速器來控制，另一個(gè)來自夾具加持鋼管，鋼管運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力矩。

鋸車重量是一定的，那么驅(qū)動(dòng)鋸車在某以速度勻速運(yùn)動(dòng)的力矩也是一定的。由公式3可知，電動(dòng)機(jī)的電流與電動(dòng)機(jī)的力矩成正比，可以運(yùn)行空載運(yùn)行鋸車測(cè)試出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流?？梢钥刂齐妱?dòng)機(jī)輸出的力矩達(dá)到飛鋸機(jī)保持勻速運(yùn)動(dòng)的95%，剩余的力矩由鋼管運(yùn)動(dòng)通過夾具產(chǎn)生。

這樣鋸車隨鋼管移動(dòng)而移動(dòng)，相當(dāng)于鋸切時(shí)用一與鋼管運(yùn)動(dòng)速度相適應(yīng)的力來推鋸車，這個(gè)力只有推動(dòng)鋸車力矩的95%，鋼管運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)夾具運(yùn)動(dòng)，夾具的夾持力矩使鋸車運(yùn)動(dòng)并與鋼管運(yùn)動(dòng)保持同步。

4. 同步控制實(shí)現(xiàn)

設(shè)置P051=28 進(jìn)行摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化運(yùn)行，大約持續(xù)40秒。設(shè)置P233=1使摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量補(bǔ)償功能有效。取夾緊中間繼電器的一路信號(hào)輸入到調(diào)速器6RA70輸入36號(hào)端口，設(shè)置P687（控制字2的位27的值，0=主驅(qū)動(dòng) 速度控制；1=從驅(qū)動(dòng) 轉(zhuǎn)矩控制）的值為B0010（36端口的值的寄存器），設(shè)置P503(再從驅(qū)動(dòng)模式中轉(zhuǎn)矩控制給定的乘數(shù))的值位95.當(dāng)夾具夾緊時(shí)，開始采用轉(zhuǎn)矩控制，直到切斷松夾到位后，36號(hào)端口變?yōu)?，回復(fù)速度電流控制控制。

5. 結(jié)束語

經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行，效果很好，第一解決了鋸片變形的問題，“鍋”型的鋸片不再出現(xiàn)，第二鋸片的使用壽命大大提高，鋸片表面的磨損大大降低，重復(fù)修磨使用率提高了3倍。第三鋼管和型材的管端切斜降低了一半。大大地降低了飛鋸的使用成本和故障率。

（本文選編自《電氣技術(shù)》，作者為黃法春、楊振鐸。）