微機飛鋸機是直縫焊管、冷彎型鋼生產的關鍵設備之一，可在管材或型材高速運動狀態下，實現高精度的跟蹤鋸切，跟蹤的精度對鋼管斷面的質量和鋸片的使用壽命有極大的影響。若鋼管的生產速度和鋸車的跟蹤速度之差等于零是最理想的狀態。可是實際情況并非理想狀態，存在著制約生產的問題。

1. 微機飛鋸機的系統

1.1. 設備組成

由計算機系統、西門子6RA70直流調速系統，繼電操作系統，液壓系統機械系統及測速系統組成，如圖1。

圖1 微機飛鋸機系統組成圖

1.2. 微機飛鋸機控制原理

鋸車在自動狀態下，鋼管與測速輥無滑動接觸，測速輥每轉一周，鋼管的長度為：S=∏R 式中R為測速輥的直徑。測速輥每旋轉一周，脈沖編碼器發出2000個脈沖，這一脈沖經過信號處理后，一路經過f-v轉換后作為鋼管的位置信號，一路經過計算機運算運算得到鋼管的實時生產速度并顯示，計算機還計算鋼管的殘長：

Sc=L0-L1 （1）

式中：L0——鋼管的定尺長度

L1——鋼管經過鋸口的長度

當Sc達到啟動殘長時，計算機發出啟動信號，鋸車加速追趕鋼管，此時（1）式變為： Sc=L0-(L1-L2) (2)

式中：L2——鋸車的位移

鋸車脈沖一路經轉換后作為鋸車的速度反饋信號，一路經轉換后送計算機，經運算得出鋸車的位移，當鋸車的速度與鋼管的速度相同時，若Sc=0，定尺也達到設定要求，計算機發出夾緊和落鋸信號；若Sc≠0，計算機則不發出夾緊話落鋸信號，這是成為調整段，直至Sc=0這就是所謂的雙閉環工作，鋸切到位時，計算機發出抬鋸和松夾信號，松夾到位后，鋸車快速返回到初始位置，工作的時序如圖2所示。飛鋸就是這樣周而復始地完成連續鋼管的定尺鋸切任務的。

圖2 微機飛鋸機工作時序圖

2. 存在的問題

在鋸車追蹤鋼管達到與鋼管的速度相同時，夾緊落鋸，在鋸切過程中，要求鋸車與鋼管的運行同步，但是鋸車的速度是根據鋼管的測速編碼器的脈沖數計算出來的，計算的過程有誤差，鋸車追蹤鋼管的的速度有時間之差，鋸車的調整過程有調整誤差，這三個誤差積累起來，就不可忽視。

實際上鋸車的運行和鋼管的運行是不同步的，這個不同步對口徑大壁厚厚的鋼管尤其明顯，因為鋸切時間長，積累誤差大，這會造成鋼管的端口切斜，即鋼管的斷面與鋼管的軸線不垂直，超出標準要求，其次造成飛鋸鋸片磨損嚴重，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廢。

3. 解決方法

3.1. 飛鋸機的運動是由直流電動機驅動的，直流電動機的速度受西門子6RA70直流調速系統的控制。勵磁直流電動機轉矩控制公式為：

T=C_T*Φ*I_a （3）

式中：C_T—―轉矩常數

Φ—―勵磁磁場

I_a —―轉子回路電流

3.2. 力矩電機的負載特性為恒轉矩負載，直流電動機可以實現恒轉矩調速特性特性曲線如圖3所示。

圖3 改變電樞電壓恒轉矩調速特性

3.3. 要實現鋸切時飛鋸機和鋼管同步，可以利用西門子6RA70直流調速系統力矩控制來實現，鋸切時有兩個力矩作用在鋸車上，其一是直流電動機的的驅動力矩，由直流調速器來控制，另一個來自夾具加持鋼管，鋼管運動產生的力矩。

鋸車重量是一定的，那么驅動鋸車在某以速度勻速運動的力矩也是一定的。由公式3可知，電動機的電流與電動機的力矩成正比，可以運行空載運行鋸車測試出電動機運行電流。可以控制電動機輸出的力矩達到飛鋸機保持勻速運動的95%，剩余的力矩由鋼管運動通過夾具產生。

這樣鋸車隨鋼管移動而移動，相當于鋸切時用一與鋼管運動速度相適應的力來推鋸車，這個力只有推動鋸車力矩的95%，鋼管運動帶動夾具運動，夾具的夾持力矩使鋸車運動并與鋼管運動保持同步。

4. 同步控制實現

設置P051=28 進行摩擦和轉動慣量補償的優化運行，大約持續40秒。設置P233=1使摩擦和轉動慣量補償功能有效。取夾緊中間繼電器的一路信號輸入到調速器6RA70輸入36號端口，設置P687（控制字2的位27的值，0=主驅動 速度控制；1=從驅動 轉矩控制）的值為B0010（36端口的值的寄存器），設置P503(再從驅動模式中轉矩控制給定的乘數)的值位95.當夾具夾緊時，開始采用轉矩控制，直到切斷松夾到位后，36號端口變為0，回復速度電流控制控制。

5. 結束語

經過一段時間的實際運行，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，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》，作者為黃法春、楊振鐸。）