专利名称：：全数字微机控制气动飞锯调速系统的制作方法
技术领域：
：本发明属气动飞锯机切割控制领域，用于钢管生产线中气动飞锯机高精度定尺切割控制系统，也可用于非金属材料在线生产过程中高精度定尺控制。目前，流行的飞锯机控制方式主要有二大类1、主动式控制系统，如(A)直流电机可逆传动系统控制，(B)液压间服系统控制，(C)变频调速可逆传动系统控制，(D)气缸驱动步进电机修正控制。2、被动式控制系统，如(A)挡板开关控制，(B)挡板拉杆控制，(C)PLC或微机记数控制。主动式控制系统与被动式控制系统主要区别在于驱动锯车的动力有无依管速变化而调速的功能，有则是主动，无则是被动，主动式控制系统比被动式控制系统定尺精度一般高出一个数量级即10∶1。本发明的目的在于提供一种结构简单，成本低，精度高，抗干扰性强，适用范围广的全数字式微机控制气动调速系统。本发明的构思可依如下方式实现该系统包括锯车、锯车助推缸、锯车工作缸，测速辊GM1，测速轮GM2，控制助推缸用助推阀DTz、控制工作缸用换向阀DTH、数学阀DTs，管长显示部分，管速显示部分；所述测速辊GM1、测速轮GM2分别固定在床身上；数字阀DT3的入口接锯车工作缸的排气口；测速辊GM1上的脉冲发生器经脉冲整形部分a整形后与系数乘法器b相接，系数乘法器b输出端接门电路部分c、光电隔离器输入端接门电路部分c输出端，其输出端接计算机；测速轮GM2上的脉冲复生器经脉冲整形部分A整形后，接系数乘法器B、辨向器辨向后的脉冲信号经光电隔离器D后入计算机；计算机将现场采集的信号经运算，送译码器，驱动器后入管长显示部分，管速显示部分显示。计算机接到从现场采集的信号，从测速辊GM1，测速轮GM2测来的管脉冲和锯车脉冲信号，及设定好的定尺设定、参数设定，通过计算机的计算处理，当达到启动残长后，计算机送出启动信号打开助推阀，换向阀、数字阀，助推阀控制助推缸，数字阀和换向阀控制工作缸，由它们共同带动锯车启动，当车速与管连同步时，助推阀关闭，助推缸停止工作，用数字阀的编码来保持车、管同速。当管长显示为设定值时，夹具夹紧、锯片锯切、然后松夹、抬锯、返车等待下一循环。本发明采用的是主动式控制系统，在元件选用上又采用了光电隔离器，固态继电器等抗干扰性极好的器件，所以整个系统运行可靠，精度高。另外，由于管长设置，管长显示，管速显示都在面板上，直观性强、操作简单。本发明没有采用可控硅、液压调速、直流电机等，使得成本大大降低，整机结构也简单，便于维修，本发明不仅适用于钢管生产线中高精度定尺切割控制，也可用于非金属材料在线生产过程中高精度定尺控制。下面结合附图详述本发明的最佳实施方式图1为本发明的系统结构示意2为本发明锯车测速部分结构示意3为本发明数字阀结构示意4为本发明FJ-C板电路原理5为本发明FJ-C-1板电路原理6为本发明FJ-C-2板电路原理7为本发明数字阀气路原理8为本发明管脉冲处理电路原理框9为本发明锯车脉冲处理电路原理框10为本发明计算机处理输出部分电路原理框11为本发明主程序流程图如图1所示，本系统包括锯车2、锯车助推缸3、锯车工作缸1、测速辊GM18，测速轮GM26、控制助推缸用助推阀DT27、控制工作缸用换向阀DTH4、数字阀DTs5，管长显示部分12、管速显示部分13；所述测速辊GM18，测速轮GM26分别固定在床身上，数字阀DT35的入口接锯车工作缸1的排气口；测速辊GM18上的脉冲发生器经脉冲整形部分a20整形后与系数乘法器b21相接，系数乘法器b21输出端接门电路部分C22光电隔离器输入端接门电路部分c22输出端，其输出端接计算机11；测速轮GM26上的脉冲发生器经脉冲整形部分A25整形后，接系数乘法器B26、辩向器27，辨向后的脉冲信号经光电隔离器D28后入计算机11；计算机11将现场采集的信号送译码器、驱动器后入管长显示部分12，管速显示部分13显示。计算机接到从现场采集的信号，从测速辊GM1，测速轮GM2测来的管脉冲和锯车脉冲信号，及设定好的定尺设定、参数设定，通过计算机的计算处理，当达到启动残长后，计算机送出启动信号打开助推阀，换向阀、数字阀，助推阀控制助推缸、数字阀和换向阀控制工作缸，由它们共同带动锯车启动。如图3、图7本系统数字阀DT35包括截止阀A14、截止阀B15、截止阀C16、截止阀D17；截止阀A14、截止阀D17的入口通过四通管18纵向连通，截止阀B15、截止阀C16通过三通管19纵向连通，所述四通管18横向出口与所述三通管19的横向入口连通。该数字阀依计算机送出的编码信号组合阀的开启以实现压缩空气的流量调节达到调速目的，计算机11根据管速算出数字阀5的编码，数字阀5的单阀5流量按BCD码编码设计，当锯车2启动时，换向阀4本与数字阀同时开启，在工作缸1和助推缸3的作用下，锯车2开始加速运行，经过时间t，助推结束，锯车前进速度受数字阀5流量控制使车、管同速。数字阀安装在工作缸排气口，属排气节流，以加强系统的稳定性，数字阀真值表如下(以4组合为例)</tables>本发明的若干个单阀的排气接头通径按8∶4∶2∶1设计，根据8.4.2.1BCD编码排列，在计算机11控制下，4个排气口经过排列组合，可有15种不同气流量排出，通过选择其中某一种气流量来有效地控制车速，达到气缸调速目的，解决了以往气动式飞锯不能调速的难题。如图1管子从轧机定径后，以VG的速度通过测速辊GM18，测速辊GM18与管子无滑移接触、管子前进，辊转动，辊转动一周，其周长等于管子移动的长度，测速辊GM18上编码器GM1出向计算机发出脉冲，计算机每2ms采样一次，根据编码器GM1发出的脉冲数计算出管子的长度与速度，当到达启动残长后，计算机11送出启动信号，打开助推阀DTz、换向阀DTH及数字阀5，使锯车在助推力F1和工作缸拉力F2作用下，加速追踪管子，经过助推时间t(VG)后，达到和管子同速。此时关闭助推阀，数字阀以编码D(VG)开启，继续保持车和管子同步，由于残长Sq＝(1/2)at2，因此在助推时间t(VG)后，锯车行程正好为Sq，达到位置闭环，此时又是车管同速，固定尺精度很高，可在10-70m/min管速下，定尺精度达10mm以内，锯车走到定尺长度后，锯片落下，然后抬锯、返车，开始下一循环，计算机11显示管长，速度具有落锯，抬锯、夹紧、松夹，阀响应参数设置，定尺长度99.99米内连续可调。如图2，在测速轮GM26的两侧于床身上可分别配有导轮A，导轮B，在锯车2底面上可固定支架A，支架B，端部带有弹簧的钢丝绳一端与支架A相接，另一端绕过导轮A，测速轮GM26，导轮B后与支架B相接，弹簧拉紧的钢丝绳带动测速轮GM26旋转，测速轮GM26的旋转通过弹性连轴器传给脉冲发生器使其与锯车的位移同步旋转，脉冲发生器将脉冲信号最终输入计算机11处理。本系统的计算机11采用了北工大的8801板，又自行设计了FJ-C-1板，FJ-C-2板，显示板、电源板。从测速辊GM18上测来的脉冲信号，经过比较器LM339限幅，整形为相差为90°的两路矩形波经倍频后再将其送入系数乘法器b21(用输入脉冲f乘以一个系数K)来疹正在机加中出现的误差，其中K＝D·π/2P·ρ(D-测速辊直径ρ-当量值P-脉冲发生器每转脉冲数)被修正后的管脉冲又经过门电路的驱动器和光电隔离器、滤除干扰、最后送入计算机11处理。如图6所示，A、A信号互为反相，B、B互为反相，来自管码盘，管码盘通过与钢管的滚动联结从而使管的盘通过送入计算机脉冲的数量及频率使计算机精确的获得钢管的长度及速度。A和B相位差为90°通过比较器，整形为相差90°的两路矩形波，再分别通过74LS123及74LS32的进一步整形，经异或门74LS86倍频后，送入系数乘法器，系数乘法器由四片CD4527组成，通过K1-K4四个拨码开关的控制，使74LS863脚输出脉冲的数量乘以由K1·K4控制的系数(0.0000-0.9999)经四输入与非门进入N3的2脚，当170及74LS736脚为高电平时，N9的12脚才有脉冲输出，再由MC的控制到达MG线，从而进入计算机CTC1端，若170(数字测量)为0，则无管脉冲输出，当183(模拟信号)为1时N8的6脚为0，N9的1脚为0时2、13脚就不起作用，从测速辊GM18来的脉冲信号无效，与此同时4046被选中、产生振荡，模拟管脉冲送给计算机11用于调试。通过测速轮GM26来的锯车脉冲信号，经过比较器LM339后整形，滤除干扰，送入触发器74LS74辨向后经74LS86倍频后送入系数乘法器B26，它的K值为K＝(D+d)π/2P·ρ(D-测速轮直径ρ-当量值P-脉冲发生器每转脉冲数d-钢绳直径)这路脉冲经以上辨向修正后，分为加、减两路脉冲，它们经过光隔TLP521，滤除干扰后，送入计算机11用以检测锯车2的正反转。如图5，锯车脉冲信号A、A，B、B经比较器LM339整形，滤除干扰后送入D触发器74LS74，74LS74Q端为1时74LS86的3端为0，N5的6脚无脉冲输出，此时Q端为0，N4的6脚为1，N5的3脚有脉冲输出，光电隔离器N17的14脚有输出，经非门74LS14驱动进入计算机CTC2端。当Q端为0时，N4的3端为1，N5的6脚有脉冲输出，光隔N17的12有脉冲输出经非门N20去CT3，与此同时Q端为1，N4的6脚为0，N5的3脚无脉冲输出，D1、D2，D3、D4根据脉冲信号的高低电平的变化而内烁，74LS86为倍频器脉冲信号经过倍频后送入系数乘法器，系数乘法器由四片CD4527组成，通过K1-K4四个拨码开关的控制，使74LS378脚输出脉冲的数量乘以由K1-K4控制的系数(0.0000-0.9999)，经四输入与非门N10进入N5的12脚，只有当170为1时锯车脉冲信号才能通过N5输出，经过光隔，驱动后送入CTC。计算机除了采集来自脉冲发生器管脉冲信号和锯车脉冲信号外，还查询来自现场的工作状态信号模拟、测量、废管、短尺、切断、松夹，零位、抬锯、自动等，这些输入信号全部为高有效，它们将决定计算机的工作方式和下一状态的转换。在输入信号中还有一个尺寸设定信号，它控制面板上的五位拨码开关决定，可随时增减设定管长。另外还有参数设定用以设定阀响应时间等参数。计算机从现场采集完信号，经过处理后，分别送到3-8译码器74LS138和74LS48并分别利用8个三极管和MC1413作为驱动器，经过位译码和断译码在显示器上显示出管长，管速。信号的输出电路可输出自动、返回、落锯、夹紧等信号，并利用4个端子输出控制数字阀调节车速。如图4，自动、返回、落锯、夹紧，DT4-DT1这几个信号(Y0-7-Y0-0)为输出信号，其中Y0-6-Y0-1为低有效，当它们为低时，与之相联的发光二极管D14-D21导通，指示灯亮，Y0.5、Y0-4也称作信号JLJ、JJA送给继电回路，74LS123为触发器，由于2、3端接高电平，所以当Y0-7即74LS123的1脚给↓，13脚(Q端)输出一个正脉冲。使得3DG2229导通，自动信号JZZ拉低DT4-DT1为数据阀控制信号，通过控制其通断组合，来实现锯车追踪速度。Y1-0-Y1-3为数据线，Y1-4-Y1-8为选通线，Y1-0-Y1-3送出的数据分别到74LS48的输入脚上74LS48为4-8译码器，它的输出通过驱动片MC1413最后加在LED上，使LED能显示出从0到9，由Y1-4-Y1-8送出三位选通码给74LS138，74LS138为3-8译码器，低有效输出，经选通译码选中要显示的位，同时也选通输入口的预置电路(KP1-KP14)，KP1-KP14为拨码开关，把它们拨到相应值的位置上时所对应的二极管D29-D84导通。这样用同一选通信号同时选通输入回路和显示回路。计算机输入信号控制(高有效)模拟、测量、废管、短尺、切断、松夹、零位、抬锯，自动这些信号为输入信号，24V高有效，图中用D1-D91，D9，10个稳压二极管把它们的电位钳制在5.1V其中松夹，零位为高时经过非门74LS06反向作用使得发光二极管阴极为低，D89、D90导通。计算机电源指示E1、G1，E2、G2、±13.5V为计算机所用电源，以E1，G1为例，稳压二极管D85的稳压值与3V，当E1低于3V时，D85不导通E1无输出，D23不指示当E1高于D85稳压值时，D23指示，W1为D23指示亮度调节电位器。权利要求1.全数字式微机控制气动飞锯调速系统，其特征在于包括锯车(2)、锯车助推缸(3)，锯车工作缸(1)、测速辊GM2(8)，测速轮GM2(6)控制助推缸用助推阀DTz(7)、控制工作缸用换向阀DTH(4)、数字阀DTs(5)，管长显示部分(12)、管速显示部分(13)、计算机(11)；所述测速辊GM1(8)，测速轮GM2(6)分别固定在床身上；所述数字阀DT3(5)的入口接锯车工作缸(1)的排气口；测速辊GM1(8)上的脉冲发生器经脉冲整形部分a(20)整形后与系数乘法器b(21)相接，系数乘法器b(21)输出端接门电路部分c(22)，光电隔离器d(23)输入端接门电路部分c(22)输出端，其输出端接计算机(11)；测速轮GM2(6)上的脉冲发生器经脉冲整形部分A(25)整形后，接系数乘法器B(26)、辫向器(27)，辨向后的脉冲信号经光电隔离器D(28)后入计算机(11)；所述计算机(11)将现场采集的信号运算后送译码器、驱动器后入管长显示部分(12)、管速显示部分(13)显示。2.根据权利要求1所述的全数字式微机控制气动飞锯调速系统，其特征在于所述数字阀DTs(5)包括截止阀A(14)、截止阀B(15)、截止阀C(16)、截止阀D(17)截止阀A(14)、截止阀D(17)的入口通过四通管(18)纵向连通，截止阀B(15)、截止阀C(16)通过三通管(19)纵向连通，所述四通管(18)横向出口与所述三通管(19)的横向入口连通。全文摘要本发明涉及气动锯机切割控制领域,其特点是:包括:锯车(2),锯车助推缸(3),锯车工作缸(1)、测速辊GM1(8)、测速轮GM2(6),控制助推缸用助推阀DT文档编号B23D45/18GK1181291SQ96119518公开日1998年5月13日申请日期1996年10月28日优先权日1996年10月28日发明者赵勇,谷洪波,喻红婕,杨德兴,马介飞申请人:赵勇,谷洪波,喻红婕,杨德兴,马介飞