数控飞锯电气系统的柔性控制数控技术

　　DF（PLC）-I型控制系统，是采用小型PLC控制的数控飞锯电气控制系统，被授予国家专利。

　　DF（PLC）-I型控制系统采用了独特设计的柔性控制技术，小车起、制动加速度和回程限幅速度随机组线速度和定尺长度自动计算、自动控制，从而有效地减小了飞锯机械冲击和磨损，可提高机械使用寿命。同时由于无需人工干预，控制系统自动实现柔性控制，给用户使用带来了方便。笔者将就此控制技术作些介绍和探讨。

1 数控飞锯柔性控制原理

　　我们知道，理想定位系统线性加速的过程，其起、制动距离是最短。图1是飞锯小车在一个锯切周期的速度运行图。

图1锯车锯切周期速度变化示意图

　　其中（t₂ ~ t₃）同步段的时间由夹紧、锯切、抬锯、松夹控制外，其它四个曲线段的加、减速斜率和回程速度限幅值1b的大小均可采取柔性控制。其中最重要和最为复杂的是正向起动段加速斜率的控制。

　　我们以一个实例来加以说明。比如当一个机组最高线速度V_am=100m/min=1.667m/S时，前提是使用的数控飞锯驱动装置、驱动电机和飞锯机械配合时，可以在小于或等于0.4S内由停止起动到加速达到同步速度v_am，那么我们在控制系统中可以将v_am =1.667m/S 作为机组线速度，把正向起动加速时间控制为0.4S，由此可以计算出小车正向起动的加速度为：a=v_a/△t=1.667+0.4=4.167m/S²，并可以计算出，小车在△t=0.4S 时间内线性加速时的距离为：S=v_am*△t+2=0.333 m（即为图l 中的阴影部分面积）；钢管在△t=0.4S 时运行的长度为：L=v_am*△t =0. 6667m。由于vam=100m/min 为飞锯机械可以达到的最高线速度，也是飞锯机械允许的机组最高线速度，那么飞锯小车的极限加速度为4.167m/S2。目前一般数控飞锯的电气控制系统在设计时，将正向起动加速度固定为极限加速度不变，即不论机组实际运行线速度如何变化，正向起动加速度是固定的极限加速度。同样小车回程速度的限幅值也是按照最高线速度来选择最大值而固定不变的。这样不论机组线速度如何变化，正向起动加速度、回程速度限幅值都是处于最大值。而机组实际线速度在最高值运行的时间一般较少，较多的是在（0.2~0.8）v_am范围内使用。同样定尺长度也在2~20m 范围内变化。所以上述设计方法虽然控制简单，但是导致数控飞锯机械低速运行时过大的机械冲击和磨损，同时实践表明，过大的机械冲击还带来实物定尺偏差的增大。我们可以理解：为满足精确定尺和正常运行，我们应该要求小车返回时必须在起始位置有一个稳定的停留时间，但是这一稳定停留时间的长短对定尺精度并无影响。我们由此可以要求这一停留时间尽可能的短一些，这样就有可能在机组线速度降低时，允许把加（ 减）速度、回程速度限幅值成比例地降低。而降低的程度（ 比例的选择）以确保小车返回时在起始位置仍有一定的停留时间即可。同理，在机组线速度不变时，设定长度变长，那么数控飞锯一个锯切周期变大，则也可以相应的降低加（ 减）速度和回程速度限幅值。上述就是实现柔性控制的原理所在。