關鍵詞　帶鋸床　PC數控　預見控制　CIMS

Retrofit general band saw into NC machine

Liu Mingdeng

1　普通帶鋸床的改造
　　去年，我公司為浙江雁蕩山機床實業公司改造了一臺數控鋸床。該鋸床由液壓傳動，其結構原理見圖1。

　　鋸削下料長度通過調節標尺14與返回到位開關的相對位置來實現，下料數量由計數器實現，各動作的完成由到位開關檢測。鋸削速度由調壓閥調整供油壓力進行控制。各動作的邏輯關系由繼電器完成，驅動由動力油缸完成，控制由電磁閥完成。
　　對于普通帶鋸床而言，由于壓力的變化，液壓油溫度的變化以及電磁閥和繼電器的滯后都影響鋸削送料的精度，因此下料精度差，批量下料的一致性也不好。此外，在改變普通帶鋸床下料長度時，由于需調整送料長度標尺，操作也比較繁瑣。當下料長度大于送料行程時就更麻煩。由于這些缺陷，廠方提出了數控改造的要求。
　　考慮到人機界面的優化及功能的可擴充性，我們用計算機作為硬件平臺，軟件平臺用MS—DOS，輸入輸出用標準的ISA I/O卡，位置測量由光柵尺完成。控制原理如圖2、3所示。
　　由于鋸削的材料、鋸條性能的差異，最好對鋸條的速度和鋸削速度能實時自動調整。比如，當鋸條彎曲達到系統的一定閥域值時，系統就降低速度自適應或關閉進給。這需要在原有普通帶鋸床的基礎作較大的改動，如：改變原有的液壓單元，增加鋸條彎曲監控器等。

　　按照廠方的要求，我們主要解決可操作性、送料精度問題。在原普通鋸床上裝配光柵尺進行位置測量（圖2），原液壓系統不變?？刂葡到y軟件安全功能設計，包括料倉、儲料管理檢索、鋸件分類管理、鋸條彎曲監控、材料壓緊、鋸條速度、鋸削進給速度的自適應控制等。為了能同時滿足不改變原液壓系統的要求，系統增加了基于普通電磁閥的位置控制模塊。
2　系統控制
　　伺服系統的閉環位置控制是比較容易的。普通電磁閥只有“通”、“斷”兩種狀態，并且具有電磁機械滯后。液壓油的溫度及壓力變化影響到送料滑臺的定位，因此采用傳統的控制理論進行處理比較困難。為使到達目標位置前關閉送料油缸液壓進給，使送料油缸停止時剛好在目標位置，是問題的關鍵。
2.1　系統送料動作過程
　　系統伺服位置控制模塊采用采樣插補和預見控制相結合的位置控制（具體控制略）。而普通電磁閥油缸的位置控制模塊采用學習、預見控制，通過系統經驗值和當前狀態，決定關閉送料油缸的位置，使送料油缸停止時剛好達到目標位置。由于電磁機械滯后及運動慣性，通過“通”“斷”控制送料滑臺移動0.1mm幾乎不可能的。為了保證最小送料長度及送料精度，后鉗使送料滑臺后退到到L_K位置（圖4，S₁—S₂），然后向前移動到預測位置L_T關閉送料電磁閥（圖4，S₂—S₃）。當送料油缸運動停止時后鉗夾緊（圖4，S₄）。后鉗夾緊到位時前鉗松開，前鉗松開到位時開始送料（圖4，S₅）。送料到位后前鉗夾緊（圖4，S₆）。前鉗夾緊到位時后鉗松開（圖4，S₇）。后鉗松到位后開始后退，為下一次送料作準備（圖4，S₁）。雖然系統定位多移動了距離2X（L_K-L），但整個過程與鋸削過程并列進行。在送料長度小于最大一次送料長度時不影響效率。

2.2　普通電磁閥控制油缸基于學習、預習的位置控制
　　普通電磁閥的控制只有“通”“斷”兩種狀態。影響定位的因素很多，如：液壓油的阻尼變化、壓力變化、負載慣性等。為了提高精度，送料到位由機械緩沖限位，誤差可以忽略，誤差主要來自空程定位。為了預測合理的電磁閥關閉位置L_T（圖4，S₃），我們可以測定減速距離DL（DL=L_T-L　L為油缸停止位置）與當前速度V_T<