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MC206控制的飞锯机原理及控制

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0.前言：仿形铣切飞锯机用于焊管生产线上，当焊管成型工序完成之后，在线检测焊管生产的速度和长度，并且仿照焊管的外形（圆管或方管）切割成规定的长度。

工作过程是：以装载切割装置的飞锯车进行追踪运动，当飞锯车的速度与焊管生产速度同步，且焊管头端距离飞锯锯片的长度正好等于设定的定尺长度时开始切割，实现动态的按设定长度进行在线切割。

它的控制系统是一种典型的多轴控制系统，本文介绍了一种基于Trio控制器MC206控制的仿形铣切飞锯机的各阶段的运动，尤其是对于飞锯车正向追踪段S曲线运动的实现和切割过程中对于方矩管的仿形切割。

控制器MC206采用Trio高性能32位DSP技术，具有4轴伺服或步进功能的控制器，此外还有一个编码器输入轴。

它所采用的软件Motion Perfect2中共有8个轴的配置，可以达到对四个伺服或步进轴的程序设置，实现对飞锯机中飞锯车、转盘、两个锯片的控制。

在程序设计中主要运用Table区存储曲线运动方程所生成的数据，并通过CAMBOX命令来调用Table数据实现对飞锯机各运动阶段的逐步控制，使得能够按照给定的运动曲线进行。

1仿形铣切飞锯机的运动系统分析仿形铣切飞锯机的运动系统主要有两部分：飞锯车牵引装置的追踪运动和锯片锯切装置的仿形运动。

其中飞锯车追踪运动实现与焊管同步运动以及精确定尺长度控制，而仿形锯切为极坐标模式，其运动分为径向进给运动和转盘装置的旋转运动（见图一）。

径向进给和转盘旋转的组合运动可形成各种切割轨迹，实现对圆、方矩形管的切割，锯片在随转盘公转的同时，还有本身的自转和径向运动。

图一极坐标式仿形铣切飞锯机锯切结构1.1飞锯车的追踪运动飞锯车的一个运动周期可分为5个阶段（如图二）：等待段（AB）、正向追踪段（BC）、正向同步段（CD）、正向减速段（DE）、反向运行段（EF）。

其中正向追踪段BC是飞锯车追踪焊管的过程，直至达到与焊管同步。

同步段CD段是飞锯车的运行速度和焊管的生产速度相同，锯片的切割运动相对于焊管横向是静止的，只做径向切割运动，这样可以提高切割质量，尤其是提高了切割端面的平整度和端面垂直度。

在正向减速段DE飞锯车由与焊管同步减速到零，其运动曲线与正向追踪段是对称的。

而反向运行段EF可采用和正向运行段相同的运行轨迹，这样正向运行和反向运行所接受的脉冲相同，当一个运动周期结束时，飞锯车正好停在零位，不存在二次运行的误差。

图二飞锯车的运动周期1.2锯切装置（锯片）的运动锯片的运动如上所述主要有三部分，其中最主要的是径向运动，需要根据切割管的形状的不同，径向运动所采用的运动方式也不相同，在切割圆管时（见图三），在初始状态，转盘还没有开始运动的时候，锯片径向走到切割焊管的位置即可，开始切割的时候，锯片的径向运动只是切透管的厚度，不存在方向的变化以及速度的突变；切割方管时（见图四），锯片的径向运动是随着锯片公转到焊管的不同位置，径向运动的位移大小以及方向都会随时改变。

因此对于切割不同形状的焊管，需要设计不同的运动程序。

图三锯切圆管的运动图四锯切方管的运动2实现正向追踪段S 曲线运动飞锯车正向追踪段的速度运动曲线对于同步切割以及系统的稳定运行至关重要，MC206控制的飞锯车在正向追踪段以sin 2α曲线升速，因该曲线看上去像S ，故又称为S 曲线。

升速过程中随时监测焊管运行速度，以保证飞锯车运行到同步段时正好加速到了与焊管传递速度相同，且焊管相对于锯切点的伸出量达到设定值。

采用S 曲线的行走轨迹可减小启动加速度，降低同步超调量，从而提高了系统运行的稳定性，关于这一部分的论证见参考文献[1]。

2.1S 曲线的数学建模飞锯车正向追踪段走S 形曲线的轨迹时，速度的运动轨迹为sin 2α曲线，而加速度运动轨迹为sinα曲线，其位移、速度、加速度的数学表达式为：)]sin([2t t xms ωπωππωΦ-ΦΦ=(1))2(sin 2t xm dt ds v ωπΦ⋅==(2))sin(2t xm dt dv a ωπωπΦ⋅Φ==(3)由(1)～(3)画出的运动曲线见图五，从加速度曲线可以看出：在追踪段的起始点和最终点加速度值都为零，这使得飞锯车在追踪段的运动中既无刚性冲击又无柔性冲击。

图五S形运动曲线2.2对S曲线编程MC206的运动控制程序采用Trio BASIC多任务语言编制，通过运行在PC机上的Motion Perfect软件将编制好的运动控制程序下载到MC206内即可脱机运行，其中TABLE 区通常是用于存储CAM/CAM BOX指令曲线的存储区，它主要是根据程序中的曲线运动程序生成，通过CAM或CAMBOX命令再调用Table数据，以实现对飞锯机运动的控制。

以下程序用于对飞锯车追踪段S曲线的生成以及调用。

运动程序如下：.........................................................................FOR i=0TO450s1=(8/6)*(i*i/900-SIN(PI*i/450)*SIN(PI*i/450)*450/(2*PI*PI))TABLE(i,s1)NEXT iCAMBOX(0,450,1000,300,0)WAIT LOADEDWAIT LOADEDMOVELINK(300,1000,0,0,0)WAIT LOADEDFOR j=0TO450x=SIN(PI*(450-j)/450)*SIN(PI*(450-j)*450/(2*PI*PI))s2=(8/6)*((450-j)*(450-j)/900+x)TABLE(j+1000,s2)NEXT jCAMBOX(1000,1450,1000,300,0)………………………………………..3实现对方管的在线切割方管的切割采取了数控原理中的插补方法，对锯片的径向运动采取逐点插补的思路，另外在切割运动中需要考虑到随着转盘转到不同的角度，即锯片公转到一定的角度，锯片径向运动的方向以及位移的大小都会改变。

以此建立相关的数学模型以及运动程序。

3.1锯切运动的数学建模图六锯切方管运动示意图一图七锯切方管运动示意图二设方管的边长为a ，方管壁厚为δ，锯片直径为d ，方管对角线的一半长度是R =2*a/2，锯片的径向位移为s。

运动状态分四个状态：状态一：从0°到45°角一（如图六）两锯片径向运动方向均向里（即半径减少方向）。

径向位移为：s1=)45cos(2)2(θ-︒*--d a R （4）状态二：从45°角到90°角时，（如图七）两锯片径向运动方向均向外（即半径增大方向）。

径向位移为：s2=)45cos(2)2(︒-*--θd a R （5）状态三：从90°角到135°角时（如图六）两锯片径向运动方向均向里（即半径减少方向）。

径向位移为：s3=)135cos(2)2(θ-︒*--d a R （6）状态四：从135°角到180°角时（如图七）两锯片径向运动方向均向外（即半径增大方向）。

径向位移为：s4=)135cos(2)2(︒-*--θd a R （7）3.2径向运动的编程在这个程序中对于Table 表的生成主要是依据径向运动的四个状态，根据锯片公转的角度为变量，采用IF…ENDIF 循环命令，对运动到不同的角度时，径向位移值的大小进行定义，最后通过CAMBOX 命令调用Table 数据，来实现对锯片径向运动的控制。

主要程序如下：………………………………………..FOR i=0To 900angle=(PI/900)*iIF angle<=PI/4THENr=a/(2*COS(PI/4-angle))ENDIFIF (angle>PI/4)AND (angle<=PI/2)THEN r=a/(2*COS(angle-PI/4))ENDIFIF (angle>PI/2)AND (angle<=PI*3/4)THEN r=a/(2*COS(PI*3/4-angle))ENDIFIF (angle>PI*3/4)AND (angle<PI)THEN r=a/(2*COS(angle-PI*3/4))ENDIFTABLE(i+100,(oa-r))CAMBOX(0,900,1000,300,0)………………………………………..3.3数据处理以及误差补偿图八径向位移状态从上图可以看到在90°角的左右两侧，锯片的径向位移方向突然改变，并且此刻的速度处于最大值（单位时间的位移变化量），这样的剧烈运动不仅会损坏锯片，而且还会使得切割运动不稳定，同时还会产生很大的误差。

为避免这种情况，可在切割0°、90°等方管的四个转角处时切割成微小的圆弧，即在不影响切割质量的情况下，可在转角的一小段时间内径向位移相同，使得在位移方向突然改变的情况下，速度值不至于处于最大状态，有利于系统的稳定运行。

可以直接通过修改Table 表中在0°、90°等四个转角附近的位移值，来实现这样的情况。

而不用具体修改设计的程序。

（1）对于400*400的方形管，d=10mm 。

在Table 表中修改0°~3°、87°~90°的实验数据如下：其中S1为实际位移、S2为修改后的值、△S 为其相差大小，单位（mm ）表一方形管的实验数据0°1°2°3°…87°88°89°90°S114.099418.668923.007827.1298…27.129823.007818.668914.0994S227.129827.129827.129827.1298…27.129827.129827.129827.1298△S13.03048.46094.122…4.1228.460913.0304（2）此方法也适合于其它的矩形管（a*b ），不过图8中2位置为baarctg ，4位置为2ba arctg ，因此对于300*80的矩形管，d=10mm 。

在Table 表中修改0°~3°、147°~150°的实验数据如下：其中S1为实际位移、S2为修改后的值、△S 为其相差大小，单位（mm ）表二矩形管的实验数据0°1°2°3°…147°1488°149°150°S139.330646.403052.632658.1597…39.330646.403052.632658.1597S258.159758.159758.159758.1597…58.159758.159758.159758.1597△S18.829111.75675.5271…5.527111.756718.82914总结采用MC206控制的仿形铣切飞锯机，实现了飞锯车正向追踪段的S 形曲线升速，提高了系统运行的稳定性以及速度和位移的精度；建立了锯片切割方管径向运动的数学模型，实现了对方管的切割，此方法也适合于其它的矩形管，并且锯切焊管的定尺精度比国际通用的BS 标准还要高，达到了（0~5mm ）。

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飞锯控制原理

飞锯控制原理

飞锯控制原理飞锯控制原理简介飞锯是现代木材加工行业中常见的一种设备，它可以高效地将原木切割成木材板材、木条等木材制品。

飞锯控制原理是指对飞锯设备进行精确、稳定的控制以实现所需的切割操作。

飞锯控制系统通常由硬件和软件两部分组成。

硬件部分主要包括传感器、执行器和控制器，而软件部分则负责采集、处理和控制信号。

传感器常用于检测原木的尺寸、形状和位置等信息，常见的传感器包括光电传感器、激光测距仪等。

这些传感器能够实时地将检测到的信息转换为电信号，并输入给控制器进行处理。

控制器是飞锯控制系统的核心部分，它负责根据传感器输入的信号进行判断和计算，并控制执行器进行相应的动作。

控制器通常采用嵌入式系统，内部包含了运算单元、存储单元和输入输出接口等。

执行器是飞锯控制系统中的执行部分，它负责根据控制器的指令实施相应动作。

常见的执行器包括电动机、气动元件等。

通过控制执行器的工作状态和动作时间，可以实现对飞锯设备的精确控制。

飞锯控制系统的软件部分主要包括采集、处理和控制信号的算法和逻辑。

常见的算法包括图像处理算法、运动控制算法等。

通过这些算法，可以准确地识别原木的形状和位置，计算出最佳的切割方案，并生成对应的控制信号。

飞锯控制原理的核心思想是将传感器采集到的信息转化为控制信号，通过控制器对执行器进行精确的控制，从而实现对飞锯设备的精确控制。

这种控制原理不仅可以提高飞锯设备的加工效率和质量，还可以减少人工操作的错误和劳动强度。

总结起来，飞锯控制原理是通过传感器采集信息、控制器计算和控制、执行器实施动作的方式，实现对飞锯设备的精确控制。

它的实现离不开硬件和软件的配合，其中软件部分扮演着重要角色。

通过飞锯控制原理，我们可以实现高效、精确的木材加工，提升生产效率和产品质量。

飞剪的应用与自动控制原理方法

飞剪的应用与自动控制原理方法

飞剪的工作原理吕建东2014年3月18号飞剪的逻辑控制过程由PLc系统实现，在上位机系统可设定定尺剪的控制参数(其中包括定尺的长度Ll、定尺数量N、剪切因子等)、启动，停止，测试定尺剪，在生产过程中，由18#机架后面的热金属探测器检测到钢材头部的时间Tn，同时开始计时，根据时问和成品机架的线速度S、热金属探测器到定尺剪交叉位之间的距离LO 可以计算出定尺剪启动剪切的时间点Tn+1。

其中：Tn+1=Tn+(LO+L1‘N)／SPLC系统根据不同的速度、品种规格计算和优化出最佳的剪切曲线㈣，通过DP总线把速度的给定值传送到定尺剪的直流传动系统，完成每一个剪切周期。

1硬件构成及功能棒材生产线一般配置三台剪子，本生产线根据实际的需要增加了一台飞剪，因此本系统又四台飞剪，分别为1#、2#、3#、3B#剪，l#、2#飞剪用于生产过程的切头、切尾、碎断，3#、3B#剪根据上位机系统的设定完成不同规格品种的定尺剪切，把轧件跟据预先设定的长度按不同的倍数进行剪切，分段送到冷床，确保定尺的精度，以提高定尺率，优化产品的技术经济指标。

飞剪动作执行过程包括剪切及定位。

飞剪在正常剪切过程下有三个可能运行状态(运行速度)：自动速度、碎断速度、测试速度。

在生产过程中使用最多的之中状态是自动状态。

碎断速度的使用是轧件在生产过程如果出现不正常现象，需要对轧件进行碎断处理时用到。

测试速度主要是作为准备生产前对设备时候正常状态的测试。

飞剪系统由两部分组成：一是直流传动装置，二是逻辑控制单元(属于基础自动化级)。

飞剪的自动速度匹配信号是基础自动化级给定的。

飞剪在剪刀位置安装由位置检测编码器和定位接近开关，在剪机前有热会属探测器。

它的基本原理是：当有轧件来时，热金属检测器HMD检测到轧件信号后，飞剪电机经过启动延时，以超前于前一架轧机线速度一定量的速度启动，达到自动剪切速度值，先加速后匀速，运行至剪切点时，剪刃闭合，对轧件进行剪切。

然后，飞剪进入定位过程。

飞锯机控制系统设计

飞锯机控制系统设计

飞锯机控制系统设计飞锯机是一种对连续运动的钢材进行定尺切断的自动化设备，广泛地使用在高频直缝焊管或型钢的生产线上，可在焊管或型钢高速运动下实现自动跟踪锯切，飞锯机是焊管生产线上最后一道工序的生产设备。

要精确地剪切快速运动中的管材，剪切工具必须与机组的运动精确协调，尤其是在机组速度变化时，生产工艺要求剪切工具必须与机组线速度保持同步跟踪的情况下来进行定尺剪切。

因此对飞锯机基本工艺要求：（1）是锯切过程中锯片必须和运行的管材同步，保证在锯切过程中，锯片既要绕锯轴转动（施加锯切力和锯切功率），又要与管材以相同的速度移动（保证管材的被切断面平直）；（2）飞锯机应能锯切不同的定尺长度；（3）要保证锯切的切口平直。

即在整个锯切过程中，锯片都应和钢管轴线垂直，并且要使切头部分不弯不扁。

要达到以上工艺要求，须对锯切过程进行有效的控制。

目前，我国80%以上的高频焊管、冷弯机组仍在采用传统的气动飞锯。

因其气动飞锯性能种种不足，如定尺误差大(一般在±20mm以上)，焊管速度耗能大，机械寿命短等原因，造成人力、物力、财力上的浪费，所以在处于更新换代或改造阶段。

数控定尺飞锯弥补气动飞锯的不足，并在此基础上进一步提高，使技术性能达到国际先进水平，深受焊管行业的欢迎。

同时，我们国家的新上的焊管高频感应焊接生产线年产量有300台，因此对于数控定尺飞锯系统研制有一定的市场需求。

控制系统设计方案：根据对国内外一些数控飞锯控制系统的分析和市场需求的调研的基础，我们采用PLC为控制器，小车由伺服电机和丝杠驱动的方案。

由PLC控制小车启动并加速追踪焊管至与焊管等速时达到定尺点，夹具夹紧焊管，即将锯车与焊管连为一体，气缸驱动落锯、抬锯、完成锯切，小车减速，停车，返回原位。

图1 锯车工作循环图1给出了锯车工作循环示意，可以看到锯车的工作循环是严格地按照一定的时序动作的如果有一个环节出现差错，都将导致工作的失败因此，每一步都是由上一工步的位置进行控制，这种控制方式的特点是动作准确，只要有一步没有完成，下一工步将不可能进行 这就避免事故的发生。

飞锯机基础知识 (20)

飞锯机基础知识 (20)

飞锯机的基本知识一、飞锯机切断的原理：飞机小车与钢管同步运行时，高速旋转的锯片在落锯汽缸作用下压向钢管，锯片和被切金属之间由摩擦产生的热量将钢管锯口的金属融化或软化，由锯齿将融化或软化金属沿切线方向抛出，锯片落至终了时将钢管切断。

锯切的管端上部有轻微的压下变形，底部有小毛刺粘连。

通常可在平头机上铣平。

当锯齿磨钝、钢管较硬较厚时，飞刺就较大。

二、锯片允许的最大线速度的计算：锯片允许的最大线速度决定于锯片材料的强度和在高速旋转时的允许工作应力，可按下式计算：V²=σg/γ=135—145米/秒V：锯片允许的切线速度，米/秒；α：锯片转速为V时的工作应力，兆帕；为保证锯片安全，取α≤147～167兆帕；g：重力加速度，g=9.81米/秒；γ：锯片材料的密度，取7.8克/厘米。

在实际生产中，当锯片直径小于1米时，取锯片最大线速度为80～100米/秒；当锯片直径大于1米时，取锯片最大线速度为100～100米/秒。

三、锯片实际的空转线速度的计算可按下式：V=πDn/60 V：锯片线速度，米/秒；D：锯片直径，mm；N：锯片每分钟转速；n=D1n0/D2D1：主动轮直径，mmD2：从动轮直径，mmN0：主动轮转速，即电机转速。

例如：已知电机转速为1470转/分，主动皮带轮的直径为338毫米，从动皮带轮的直径为237毫米，锯片直径为760毫米，求锯片的空转线速度。

V=πD/60×D1/D2×n0=π*0.76/60*338/237*1470=83.4米/秒四、锯片的厚度计算：S=D/200（D—锯片直径）通常4″以下机组的锯片厚度一般取3—4mm五、锯片直径；D=4D0+300（D0—钢管最大外径）钢管公司各机组所选用的锯片直径如下：φ32机组：D=4*32+300=400mmφ45机组：D=4*45+300=500mmφ50机组：D=4*50+300=500mmφ76机组：D=4*76+300=600mmφ114机组：D=4*114+300=760mmφ165机组：D=4*165+300=960mmφ219机组：D=4*219+300=1100mm六、对锯片的要求：1、具有较长的使用寿命；锯片材质应具有较高的强度和硬度，有良好的耐磨性。