不锈钢焊管切割机控制技术的发展现状

传统的切割机需要人工的及时调控，自动化水平低。不锈钢焊管的切割长度需要人工校正，切割过程由人工控制等。这些导致不锈钢焊管在生产过程中切割机切割速度慢，切割精度低，生产效率非常低。大部分切割好的不锈钢焊管还需要二次加工才能投入使用，严重制约了不锈钢焊管在生产生活中的应用。随着计算机技术的发展，应用于工业领域的微机控制技术发展也日趋成熟。与此同时，人们对定长切割生产线的生产效率及所生产的成品质量要求也越来越高，由此各种高自动、高速度、高精度的切割机装置迅速发展壮大，比如玻璃切割机、纸板横切机、钢板切割机等，基本都已经达到高自动化，高速、高精度和稳定性好的技术要求，切割的速度与精度也来到了较高的水平。切割机的自动控制系统有单片机控制，PLC控制和工控机控制等方案，它融合了自控原理，理论调速，机电传动等机电一体化控制理论，市场上不锈钢焊管的需求有硬有软，有细有粗，针对不同的硬度需求，切割机组采用的切割方式也各有不同。如对于硬度较低的不锈钢焊管，使用剪刀随动剪切，不锈钢焊管匀速运行，切割机随着不锈钢焊管一同运行时将其剪断；对于硬度相对高，管壁相对厚的不锈钢焊管，一般是采用硬度高的锯片，不锈钢焊管运行达到要求长度，不锈钢焊管停止后开始切割；对于大部分普通硬度和厚度的不锈钢焊管，切割方式和第一组一样，只是由剪切变成切割即可。

不锈钢焊管切割作为生产线所必需的一道工序，其自动化程度对整条生产线的生产效率起着不可忽视的作用，特别是对提高原料的利用率和成品质量，一次成型，减少二次加工。因此，作为生产线的一部分，全自动、高速高精度是切割机的发展方向，同时也是整条生产线的发展方向。

我国切割机的发展历程，要从上世纪80年代说起，那时我们以引进国外的设备为主，其中较为先进的是由西门子公司研制生产的数控切割机全闭环控制系统。由于当时的技术水平有限，导致大部分电气元件都没有模块化和标准化，都是相互孤立的，同时脉冲当量也比较大，致使不锈钢焊管切割精度不高，切割机运行的稳定性也不好。九十年代以来，我国切割机控制技术开始逐步走向成熟，然而大多数传动装置采用气动式传动，此种切割机的缺点是耗能大，机械寿命短。同时期的发达国家也在使用气动式切割机。气动式切割机位置检测信号是由切割机电机上的光电编码器检测得到，由于编码器安装在电机上而不是移动工作台上，所以组成的控制系统是半闭环控制系统，这样虽然给安装和调试带来了很大的便利，并且可以获得了一定的稳定性能。但是半闭环系统对于切割机位移的测量是间接实现的，这样就无法消除机械传动之间的传动间隙误差了。由于发达国家的机械制造精度比较高，所以传动部件之间的机械误差就比较小，在很长一段时间内也可以保持高精度，而国内机械加工精度还不是很高，这就会产生很大的机械间隙误差，并且难以消除，日常维护起来也不方便。

随着计算机技术的发展和经典控制理论的成熟，将比例积分微分（PID）调节方法引入不锈钢焊管切割装置中，来实现不锈钢焊管的全自动闭环切割，不仅将工人从高强度的生产一线中解脱出来，而且更重要的是，减少了人的主观干预，为不锈钢焊管切割质量和效率的提高打下了坚实的基础[1目前，PID调节仍是不锈钢焊管生产中闭环调节的基础。但是，随着科学技术的不断发展，对成型不锈钢焊管的质量要求也越来越高；随着城市化的深入，对不锈钢焊管的需求量也越来越大。因此进一步要求不锈钢焊管生产企业提高不锈钢焊管切割机的速度，同时在切割机运行和切割过程中实现更高的控制精度。

但是，在不锈钢焊管生产过程中，由于现场条件复杂，会有许多复杂输入输出特性，这些很难实现对不锈钢焊管生产线物理规律的提取或是用简洁有效数学模型来代替，甚至有些过程都没有可靠的检测手段或工具对切割过程中状态的变化作准确的监测，以至无法应用经典的数学的方法获取不锈钢焊管切割机的数学模型，没有强有力的理论基础，导致如何提高不锈钢焊管切割机的稳定性和切割精度一直徘徊不前，针对这些情况，具有良好的自适应，自学习能力的模糊控制脱颖而出，虽然是一门新兴的学科，但是在面临传统的，建立在精确物理数学模型基础上的经典控制控制理论难以解决的控制问题时，却能很好的解决，并收到较好的控制效果。目前在啤酒厂，水泥厂，供热厂等很多生产企业和工程领域中得到了较广泛的应用。