伺服控制系统在管排锯中的应用.pdf

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1、重型机械·29·伺服控制系统在管排锯中的应用董波，佟冰，区兴华，曹永恒，赵锋辉，商亚丹(中国重型机械研究院有限公司，陕西西安710032)摘要：本文针对管排锯在生产中伺服电机的进给速度波动较大的问题，通过控制规律运算、利用仿真软件Matlab的手段，得出最优的PID参数，达到了改善伺服系统动态性能，提高了系统刚度的目的，使无缝钢管成品的长度偏差量、管头端面的质量及粗糙度得到极大的提高，从而实现了管排锯设备的国产化。关键词：SINAMICS伺服控制系统；系统刚度；PID；仿真软件Matlab中图分类号：TM762文献标识码：A文章编号

2、：1001—196X(2012】02—0029—03ApplicationofservocontrolsystemintuberowsawDONGBo，TONGBing，OUXing—hua．CAOYong-fu，ZHA0Feng—hui，SHANGYa—dan(ChinaNationalHeavyMachineryResearchInstituteCo．，Ltd．，Xi’au710032，China)Abstract：InordertosolvetheproblemthattheSel'VOmotorfeedratehasfluc

3、tuationintheproductionprocessofthetuberowsaw，thecontrollingru]ewasanalyzedandthesimulationsoftwareMatlabwasadopted．Theop—timalPIDparameterswereobtainedwithacommoneffort．Finally，theservosystemdynamicperformanceandthestiffnessofthewholesystemwereimproved，SOthatthefinishe

4、dproductlengthdeviation，headsurfacequalityandaccuracyoftheseamlesssteelpipesareimprovedgreatly．Themanufacturerdomesticationoftuberowsawswasrealized．Keywords：SINAMICSservocontrolsystem；stiffnessofsystem；PID；simulationsoftwareMaflab0引言排锯的国产化。l管排锯伺服控制系统的组成与特点管排锯设备是用于将矫直后成

5、排的毛坯钢管进行锯头、锯尾、锯定尺。管排锯具有效率高、管排锯电气控制系统结构图如图1所示。精度高、自动化程度高、生产节奏快、智能化等伺服控制系统是整个管排锯电气控制系统的特点。随着国内外市场对无缝钢管成品的长度偏核心，由电源模块、电机模块、控制单元模块、差量、管头端面的质量及粗糙度等要求不断提高。伺服电机等硬件组成。管排锯中由伺服控制系统生产厂家对管排锯电气控制系统的实时动态响应驱动的定尺装置和主锯进给装置能否精确运行，和位置精度要求极高，因此管排锯长期依赖进口。直接关系着最终产品的质量——即成品钢管长度中国重型机械研究院有限公司为

6、巨能特钢设偏差量、管头端面的质量及粗糙度。计供货的+325管排锯，其主轴进给装置和定尺1．1电源模块和电机模块挡板装置控制系统采用了西门子SINAMICS伺服电源模块即整流／回馈单元，将三相交流电控制器，完全达到了设备的工艺要求，实现了管整流成直流电，供给电机模块。如果钢管生产车间电网不稳定，电源模块能自动补偿电网的波动，增强了管排锯工作可靠性和安全性；较高和收稿日期：2012一Ol一29；修订日期：2012—02—13作者简介：董波(1979一)，男，中国重型机械研究院有限公司稳定的直流母线电压也进一步保证了尺挡板定位工程师。电机

7、和主轴箱进给定位电机运行的稳定性，提高·30·重型机械了电机的利用率。电机模块即逆变单元，将直流的电缆具有良好的屏蔽作用，即使在电缆敷设回电逆变成驱动伺服电机的三相交流电。路附近有强烈的电磁干扰，也能保证伺服电机的精确运行和编码器信号的准确反馈。2进给速度波动较大原因分析在锯切过程中观察发现，伺服系统定位很准，误差小于±0．01mm，但进给伺服电机在向给定位置运行时，进给速度波动较大，误差在±10ram／rain。而进给速度波动较大则会影响管头端面的质量、粗糙度，更会大大缩短锯片的使用寿命。管排锯的进给过程控制由CPU、伺服控制器、

8、伺服电机和电机内置光电编码器等四部分完成。CPU通过PROFIBUS—DP总线通讯电缆向伺控制单元模块发送进给位置和进给速度命令信号，进给位置命令信号经过电机模块驱动伺服电图1管排锯电气控制系统图机。伺服电机内置的编码器向控制单元提供