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【摘 要】数控激光切割机床在进行切割板材过程中,数控系统需要通过气体阀来准确而稳定地控制气体压力的大小。而在实际使用中,气压的大小和数控系统给定的电压值不是简单的比例关系,不易控制。现给出一种精确控制气体压力大小的解决方式。
【关键词】气体压力 数控系统 精确控制
一、引言
近年来,用于切割金属板材的数控激光切割机床得到快速发展。数控激光切割机床加工金属板材时,需要气体(如氧气、氮气等)来辅助进行切割。这种方式的加工具有高速高效性,辅助气体气压的精确与稳定,直接影响着板材的切割效率与质量。因此数控激光切割机床精确控制气体压力的大小至关重要。
二、气体压力控制描述
气体压力由电磁比例阀通过电信号控制,电信号是系统向模拟量模块发送指令传输出来的。电磁比例阀接收到电压信号后,开启相应量的阀门使气体流过,从而输出气压。理论上气压大小应与电磁比例阀上接收的电压大小成正比,但由于气体受到管路限制和电路内电压的衰减,气体压力与电磁比例阀电压值大小不是简单的比例关系。
尽管如此,但对于一套固定的气路装置来说,管路对气体的限制,电路内电压的衰减都是有规律性的。我们在实际中需要反复多次测量,从而找出气体压力与电磁比例阀电压值之间的关系。
三、原理分析
经过我们的多次测量,发现气体压力与电压具有多线型关系。因此我们可以进行以下研究。
此处假定电磁比例阀内通过的气体压力值是P,其接收的电压V是范围值0-10V。给定电压值V1,V2,…,V10共10个值,使用气压表测定出实际的气压值P1,P2, …,P10。通过对气体压力和电压的实际测量分析,发现两者之间多线型关系图(见图一)。
图一
从图中可以看出,气体压力和电压在局部线段内仍具有线性关系。因此,我们可以得出下面的运算程式,给出相邻两点之间气压P与电压V的关系。
设前点为(P1,V1),后点为(P2,V2)。
两点之间的线段斜率为K,则 K= (V2-V1)/(P2-P1)。
线段的常量为M,则M=V2-(K*P2)。
因此,两点之间气压P与电压V的关系式为,V=(K*P)+M。
四、系统实现方式
我们首先要做的是在数控系统的PLC内编写一个气压函数,此函数需要准确的写出之前得到的气压P与电压V的关系。此函数的调用要具有即时性,当外部变量气体压力P发生变化时,系统快速地会根据此函数计算出指令电压V。
我们在系统数据库内建立一个数据模块,记录实际采集的10组气压与电压的数据值。
表一
我们按照表一所列的内容,实际采集10组数据。而后将这10组数据,录入到数据库内。其中数据库录入条目举例如下:
*gas.table.volt1 : 0.25
*gas.table.pressure1 : 0.3
依次将10组数据写入数据库内,从而完成数据模块的建立。
数控系统从工件程序内读取所需的气压值P,而后系统将气压值P与数据库采集数据进行比较,从而找到P所处于范围的两个端点。下一步系统会从数据库内调用这两个端点的数据,使用气压函数得出所需的电压值V。
系统发出指令信号到模拟电压模块,模拟电压模块根据指令输出相应的电压模拟量信号。此电压信号经过电缆传送到电磁比例阀,从而电磁比例阀输出所需的气压。
五、结论
此种方式具有简单快捷的特点,可操作性比较强,易于推广应用。通过这种方式,数控系统可以快速而准确的控制气体压力,从而保证了板材加工的质量。
【关键词】气体压力 数控系统 精确控制
一、引言
近年来,用于切割金属板材的数控激光切割机床得到快速发展。数控激光切割机床加工金属板材时,需要气体(如氧气、氮气等)来辅助进行切割。这种方式的加工具有高速高效性,辅助气体气压的精确与稳定,直接影响着板材的切割效率与质量。因此数控激光切割机床精确控制气体压力的大小至关重要。
二、气体压力控制描述
气体压力由电磁比例阀通过电信号控制,电信号是系统向模拟量模块发送指令传输出来的。电磁比例阀接收到电压信号后,开启相应量的阀门使气体流过,从而输出气压。理论上气压大小应与电磁比例阀上接收的电压大小成正比,但由于气体受到管路限制和电路内电压的衰减,气体压力与电磁比例阀电压值大小不是简单的比例关系。
尽管如此,但对于一套固定的气路装置来说,管路对气体的限制,电路内电压的衰减都是有规律性的。我们在实际中需要反复多次测量,从而找出气体压力与电磁比例阀电压值之间的关系。
三、原理分析
经过我们的多次测量,发现气体压力与电压具有多线型关系。因此我们可以进行以下研究。
此处假定电磁比例阀内通过的气体压力值是P,其接收的电压V是范围值0-10V。给定电压值V1,V2,…,V10共10个值,使用气压表测定出实际的气压值P1,P2, …,P10。通过对气体压力和电压的实际测量分析,发现两者之间多线型关系图(见图一)。
图一
从图中可以看出,气体压力和电压在局部线段内仍具有线性关系。因此,我们可以得出下面的运算程式,给出相邻两点之间气压P与电压V的关系。
设前点为(P1,V1),后点为(P2,V2)。
两点之间的线段斜率为K,则 K= (V2-V1)/(P2-P1)。
线段的常量为M,则M=V2-(K*P2)。
因此,两点之间气压P与电压V的关系式为,V=(K*P)+M。
四、系统实现方式
我们首先要做的是在数控系统的PLC内编写一个气压函数,此函数需要准确的写出之前得到的气压P与电压V的关系。此函数的调用要具有即时性,当外部变量气体压力P发生变化时,系统快速地会根据此函数计算出指令电压V。
我们在系统数据库内建立一个数据模块,记录实际采集的10组气压与电压的数据值。
表一
我们按照表一所列的内容,实际采集10组数据。而后将这10组数据,录入到数据库内。其中数据库录入条目举例如下:
*gas.table.volt1 : 0.25
*gas.table.pressure1 : 0.3
依次将10组数据写入数据库内,从而完成数据模块的建立。
数控系统从工件程序内读取所需的气压值P,而后系统将气压值P与数据库采集数据进行比较,从而找到P所处于范围的两个端点。下一步系统会从数据库内调用这两个端点的数据,使用气压函数得出所需的电压值V。
系统发出指令信号到模拟电压模块,模拟电压模块根据指令输出相应的电压模拟量信号。此电压信号经过电缆传送到电磁比例阀,从而电磁比例阀输出所需的气压。
五、结论
此种方式具有简单快捷的特点,可操作性比较强,易于推广应用。通过这种方式,数控系统可以快速而准确的控制气体压力,从而保证了板材加工的质量。