CN112809692A - 一种型钢锯机夹持臂控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种型钢锯机夹持臂控制方法，包括以下功能模块：夹持臂自动夹紧使能控制单元；夹持臂自动夹紧速度选择单元；夹持臂夹紧压力选择单元；夹持臂自动打开开度控制单元；夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元；夹持臂手动操作控制单元。采用上述技术方案，针对型钢锯机夹持臂夹紧液压缸位置检测编码器在恶劣环境下难以稳定工作的问题，提供一种型钢锯机夹持臂无位置检测编码器的控制方法(或控制程序)，该方法仅基于夹持臂夹紧液压回路中的压力开关对锯机夹持臂夹头打开和夹紧的位置进行控制，这样，大大地提高了型钢锯机夹持臂的运行可靠性。

Description

一种型钢锯机夹持臂控制方法

原案申请号：2017112411018

原案申请日：2017年11月30日

原案申请名称：一种型钢锯机夹持臂控制方法

技术领域

本发明属于冶金工业设备的技术领域，涉及型钢轧制技术。更具体地，本发明涉及一种型钢锯机夹持臂控制方法。

背景技术

现有技术中的大H型钢锯机及其夹持臂机构如图1所示：

该大H型钢锯机夹持臂机构主要由夹持臂机构固定底座1、夹持臂升降框架2、夹持臂升降框架驱动液压缸3、夹持臂夹头4、夹持臂夹紧杆5、夹持臂夹紧杆支撑轮6以及夹持臂夹紧液压缸7等构成。

锯机夹持臂夹紧液压系统如图2所示。

在生产过程中，该锯机夹持臂升降框架及其所承载的夹持臂(即夹持臂夹紧杆5与夹持臂夹头4的组合体)处于水平位置，并且夹紧臂夹紧杆5处于打开状态。

当待锯切的型钢在锯前辊道定位完毕后，夹持臂夹紧杆5在夹持臂夹紧液压缸7的驱动下开始型钢夹紧操作。这样，夹持臂夹头4将推动待锯切型钢并使其以设定的压力圧靠锯机侧辊道侧挡板29；

待型钢锯切完毕后，夹持臂夹头4打开至设定位置，或打开至最大位置，等待下一次锯切；夹持臂夹头4打开和夹紧的位置控制是通过安装在夹持臂夹紧液压缸内部的线性编码器以及锯机控制器所构成的闭环位置控制系统来完成的。

对于型钢锯机，其工作环境相当恶劣，锯机在锯切的过程中，其锯片周围不仅存在浓密的水雾，而且还伴有大量的金属粉末飞溅；除此之外，锯机在锯切的过程中有时还存在剧烈的震动。

正是由于上述原因，导致锯机夹持臂夹紧液压缸7的位置检测线性编码器时常出现问题。

发明内容

本发明提供型钢锯机夹持臂控制方法，其目的是解决型钢锯机夹持臂夹紧液压缸位置检测编码器在恶劣环境下难以稳定工作的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的型钢锯机夹持臂控制方法，包括以下功能模块：

1、由功能块XJJWBC01～XJJWBC05、XJJWBC08、XJJWBC09、XJJWBC26以及XJJWBC68构成的夹持臂自动夹紧使能控制单元；

2、由功能块XJJWBC10～XJJWBC16以及功能块XJJWBC22～XJJWBC25构成的夹持臂自动夹紧速度选择单元；

3、由功能块XJJWBC17～XJJWBC21以及XJJWBC28构成的夹持臂夹紧压力选择单元；

4、由功能块XJJWBC29～XJJWBC43以及功能块XJJWBC55构成的夹持臂自动打开开度控制单元；

5、由功能块XJJWBC47～XJJWBC54以及功能块XJJWBC56～XJJWBC66构成的夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元；

6、由功能块XJJWBC06、XJJWBC07、XJJWBC26、XJJWBC27、XJJWBC44～XJJWBC46、XJJWBC67以及XJJWBC68构成的夹持臂手动操作控制单元。

所述的夹持臂自动夹紧使能控制单元的控制方式是：

当夹持臂在低位、夹持臂已处于微开位或全开位、锯前辊道速度为零，以及夹持臂自动夹紧启动指令发出时，功能块XJJWBC03输出端Q将产生一个‘1’态脉冲，功能块XJJWBC09输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，同时，程序中控制夹持臂液压回路液控单向阀开/闭的功能块XJJWBC68输出端Q将由‘0’态变为‘1’态；这样，夹持臂液压回路液控单向阀在夹持臂自动夹紧启动指令发出后，处于双向导通状态，即夹持臂自动夹紧使能处于释放状态。

所述的夹持臂自动夹紧速度选择单元的控制方式是：

当功能块XJJWBC09输出端Q由‘0’态变为‘1’态，夹持臂自动夹紧使能处于释放状态时，夹持臂将进行快速自动夹紧操作，快速自动夹紧速度(即夹持臂比例控制阀的控制电压)由功能块XJJWBC23输出端X1设定(如-10V)，并由功能块XJJWBC25输出端Q输出至夹持臂比例控制阀，同时，通过“计时器”功能块XJJWBC10输出端ET对夹持臂自动夹紧移动操作的时间进行计时；

基于夹持臂液压控制的响应时间约为0.27秒，以及快速自动夹紧移动速度为475毫米/秒(对应夹持臂比例控制阀控制电压为-10V)，由此可知，在锯机夹持臂无位置检测编码器的情况下，通过功能块XJJWBC10～XJJWBC12可计算出夹持臂快速自动夹紧移动的距离；

当夹持臂快速夹紧移动达到夹持臂自动夹紧快/慢速切换的距离值时，功能块XJJWBC16输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，由此功能块XJJWBC25输出端Q输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将由快速自动夹紧移动时的-10V，切换至慢速自动夹紧移动时的-4V(夹持臂大夹紧力操作方式)或-7V(夹持臂小夹紧力操作方式)；

夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值通过功能块XJJWBC14和XJJWBC15计算获得；

功能块XJJWBC14输入端X1和X2分别为夹持臂最大夹紧(或打开)移动距离输入值(1450毫米)和型钢宽度输入值(该值在HMI操作画面上设定)；

功能块XJJWBC15输入端X2为夹持臂慢速自动夹紧(或打开)移动距离输入值(如150毫米)；当夹持臂由全开(或夹紧)位置自动夹紧(或打开)移动的距离值达到功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值(即夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值)时，夹持臂自动夹紧(或打开)速度将由快速切换至慢速；

当夹持臂已将型钢夹紧时，功能块XJJWBC24和XJJWBC25输入端I将分别由‘0’态变为‘1’态和由‘1’态变为‘0’态，这样，功能块XJJWBC25输出端Q输出至夹持臂比例控制阀的控制电压为功能块XJJWBC24输入端X2的设定值(如-1.25V)，该值很小，仅用于夹持臂夹紧后的压力保持。

当夹持臂不在自动夹紧使能状态时，功能块XJJWBC24和XJJWBC25输入端I将均为‘0’态，这样，功能块XJJWBC25输出端Q输出的控制电压为0V，即夹持臂自动夹紧速度选择单元输出的夹持臂比例控制阀的控制电压为0V。

所述的夹持臂夹紧压力选择单元的控制方式是：

当锯机夹持臂选择大夹紧力操作方式时，夹持臂夹紧压力选择单元中功能块XJJWBC20输出端Q将始终为‘0’态，功能块XJJWBC21输出端Y的输出值(即夹持臂液压回路比例减压阀控制电压)等于其输入端X1的设定值6V(即夹持臂大夹紧力设定值)，这样，锯机夹持臂将以大夹紧力对型钢进行夹紧操作直到锯机达到锯切终位；

当锯机夹持臂选择小夹紧力操作方式，并且夹持臂快速自动夹紧移动达到夹持臂自动夹紧快/慢速切换的距离值时，或当锯机夹持臂选择小夹紧力操作方式并且夹持臂已处于微开位时，夹持臂夹紧压力选择单元中功能块XJJWBC19输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC20输出端Q也将由‘0’态变为‘1’态，这样，功能块XJJWBC21输出端Y的输出值等于其输入端X2的设定值2V(即夹持臂小夹紧力设定值)，锯机夹持臂夹紧操作时将以小夹紧力对型钢进行夹紧操作直到锯机达到锯切终位。

所述的夹持臂自动打开开度控制单元的工作方式是：

当锯机锯切至终位时，功能块XJJWBC30输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，同时，夹持臂自动夹紧使能控制单元中功能块XJJWBC68输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，由此使夹持臂自动夹紧使能处于释放状态；

当锯机锯切方式不为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将为‘0’态，这样，功能块XJJWBC40输出端Y输出至“加法器”功能块XJJWBC41输入端X1的数值，等于其输入端X1的设定值0V；

当锯机锯切至终位并且锯机锯切方式不为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC33输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC34输出端Q将输出一个宽度为0.9秒的‘1’态脉冲，由此“加法器”功能块XJJWBC41的X2输入端将获得持续时间为0.9秒的6.7V控制电压；

由于此时“加法器”功能块XJJWBC41输入端X1的数值等于0V，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y将输出一个持续时间为0.9秒的6.7V控制电压至夹持臂比例控制阀，使得夹持臂由夹紧状态，以6.7V所对应的打开速度持续打开0.9秒，由此使夹持臂处于微开状态(或微开位)，并在夹持臂微开操作的1.2秒后，夹持臂自动打开开度控制单元通过功能块XJJWBC43的QN端输出一个程序循环周期长度的“夹持臂微开到位”脉冲信号；

当锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，为了防止下一根待锯型钢轧件在进入锯前辊道时撞击锯机夹持臂，锯机夹持臂将以快速(如209毫米/秒，对应的夹持臂比例控制阀的控制电压为6.7V)进行打开操作：

当夹持臂打开移动的距离达到夹持臂自动打开快/慢速切换的距离值时，夹持臂将由快速切换至慢速(即对应的夹持臂比例控制阀控制电压将由快速时的6.7V切换至慢速时的较低电压值如4V)直到夹持臂达到最大打开位；

待锯机夹持臂到达最大打开位后，下一根待锯型钢才允许进入锯前辊道进行锯切定位；

故此，为了在无位置检测编码器的情况下对锯机夹持臂的全开操作进行控制，本单元通过功能块XJJWBC36和XJJWBC37获得夹持臂自动快速打开操作期间的移动距离；

当夹持臂快速打开移动的距离小于夹持臂自动夹紧速度选择单元中功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值(即夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值)时，功能块XJJWBC38输出端QL将为‘1’态；

由于在锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，直到夹持臂处于全开位，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将等于功能块XJJWBC39输入端X2的数值等于6.7V，夹持臂进行快速打开操作；

当夹持臂快速打开移动的距离大于或等于夹持臂自动夹紧速度选择单元中功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值(即夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值)时，本单元中功能块XJJWBC38输出端QL将由‘1’态变为‘0’态，由于在锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将由‘0’态变为‘1’态直到夹持臂处于全开位，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将等于功能块XJJWBC39输入端X1的数值等于4V，夹持臂进行慢速打开操作直到达到全开位。

所述的夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元的控制方式是：

本单元中功能块XJJWBC47～XJJWBC54构成夹持臂已全开状态判定子单元；功能块XJJWBC56～XJJWBC66构成夹持臂已夹紧状态判定子单元；

对于夹持臂已全开状态判定子单元：

当安装在夹持臂液压缸无杆腔管线接口处压力开关PS2(简称压力开关PS2)在夹持臂打开操作的过程中，由压力检得变为压力检失时，该单元功能块XJJWBC49的输出端QN将产生一个循环周期的‘1’脉冲，在1.5秒后，功能块XJJWBC51的输出端Q将输出持续0.5秒的‘1’脉冲；

若压力开关PS2在出现压力检失的1.5秒后，仍然处于压力检失状态并且锯机无故障(如锯机无紧停以及液压系统故障等)，则“RS触发器”功能块XJJWBC54的输出端Q被置为‘1’，由此该夹持臂已全开状态判定子单元判定夹持臂已处于全开状态，并发出夹持臂已全开的状态信息；

对于夹持臂已夹紧状态判定子单元：

当安装在夹持臂液压缸有杆腔管线接口处压力开关PS1(简称压力开关PS1)在夹持臂夹紧操作的过程中，由压力检得变为压力检失时，该单元功能块XJJWBC56的输出端QN将产生一个循环周期的‘1’脉冲，在1.5秒后，功能块XJJWBC58的输出端Q将输出持续0.5秒的‘1’脉冲；

若压力开关PS1在出现压力检失的1.5秒后仍然处于压力检失状态、同时，压力开关PS2处于压力检得状态，并且锯机无故障，则“RS触发器”功能块XJJWBC61的输出端Q被置为‘1’，由此，该夹持臂已夹紧状态判定子单元判定夹持臂已处于夹紧状态，并发出夹持臂已夹紧的状态信息；

在夹持臂进行夹紧操作的过程中，当夹持臂快速打开移动的距离大于夹持臂自动夹紧快/慢速切换的距离值，并且在2.5秒后夹持臂仍然不在夹紧状态，则该夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元通过功能块XJJWBC66的输出端Q输出“夹持臂无钢夹紧操作”故障信息。

所述的夹持臂手动操作控制单元控制方式是：

当锯机夹持臂的操作方式为手动方式、锯机无故障(如锯机无紧停以及液压系统故障等)，以及夹持臂手动夹紧指令给出时，该单元中功能块XJJWBC07输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC26以及功能块XJJWBC68输出端Q也将由‘0’态变为‘1’态，这样，夹持臂处于使能状态(即夹持臂液压回路液控单向阀处于双向导通状态)；同时，功能块XJJWBC27将其输入端X2设定的控制电压值(如-6V)输出至“加法器”功能块XJJWBC67，这样，夹持臂将以-6V所对应的夹紧移动速度进行夹紧操作；

在夹持臂正常手动夹紧操作状态下，夹持臂的夹紧操作由夹持臂手动夹紧指令控制；

当锯机夹持臂的操作方式为手动方式、锯机无故障(如锯机无紧停以及液压系统故障等)，以及夹持臂手动打开指令给出时，该单元中功能块XJJWBC45输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC68输出端Q也将由‘0’态变为‘1’态，这样，夹持臂处于使能状态；同时，功能块XJJWBC46将其输入端X2设定的控制电压值(如6V)输出至“加法器”功能块XJJWBC67，这样，夹持臂将以6V所对应的打开移动速度进行打开操作；

在夹持臂正常手动打开操作状态下，夹持臂的打开操作由夹持臂手动打开指令控制。

本发明采用上述技术方案，针对型钢锯机夹持臂夹紧液压缸位置检测编码器在恶劣环境下难以稳定工作的问题，提供一种型钢锯机夹持臂无位置检测编码器的控制方法(或控制程序)，该方法仅基于夹持臂夹紧液压回路中的压力开关对锯机夹持臂夹头打开和夹紧的位置进行控制，这样，大大地提高了型钢锯机夹持臂的运行可靠性。

附图说明

附图所示内容及图中的标记简要说明如下：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中液压传动系统的结构示意图；

图3为本发明的型钢锯机夹持臂的控制程序结构图；

图4为图3中的左上部分放大的示意图；

图5为图3中的右上部分放大的示意图；

图6为图3中的左中部分放大的示意图；

图7为图3中的右中部分放大的示意图；

图8为图3中的左下部分放大的示意图；

图9为图3中的右下部分放大的示意图。

图中标记为：

1、固定底座，2、夹持臂升降框架，3、夹持臂升降框架驱动液压缸，4、夹持臂夹头，5、夹持臂夹紧杆，6、夹紧杆支撑轮，7、夹持臂夹紧液压缸，8、夹持臂夹紧液压缸固定支座，9、伞齿轮箱，10、锯片，11、锯片罩，12、锯片罩开闭液压缸，13、电机，14、上滑座，15、配重板，16、润滑泵及阀组，17、稀油箱，18、导轨，19、末端承载轮，20、H型钢轧件，21、带辊道的倾翻台，22、液压缸，23、第一压力开关，24、换向阀，25、减压阀，26、比例控制阀，27、液控单向阀，28、第二压力开关，29、锯机侧辊道侧挡板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1、图2所表达的本发明的结构，为一种型钢锯机。

针对型钢锯机夹持臂夹紧液压缸位置检测编码器在恶劣环境下难以稳定工作的问题，本发明提供了一种型钢锯机夹持臂无位置检测编码器的控制方法(或控制程序)。

该方法仅基于夹持臂夹紧液压回路中的压力开关对锯机夹持臂夹头打开和夹紧的位置进行控制，这样，大大地提高了型钢锯机夹持臂的运行可靠性。

由型钢锯机锯切工艺可知，对于一根需要多次锯切的型钢，当型钢在锯前辊道上第一次锯切定位完毕后，夹持臂夹头将由最大打开位置快速向型钢夹紧的方向移动。

第一次锯切：

当待锯型钢(H型钢轧件20)移动到距锯机侧辊道侧挡板29小于待锯型钢宽度与150mm之和的间距时，夹持臂夹头4将由快速切换至慢速，最终使待锯型钢以设定的压力圧靠锯机侧辊道侧挡板29，之后锯机开始锯切；

对于待锯型钢的第二次锯切(非最后一次锯切)：

在待锯型钢第一次锯切完毕后，夹持臂夹头4将由夹紧状态，快速打开一个较小的间距(简称夹持臂夹头微开)；然后锯前辊道对型钢进行第二次锯切定位；

待定位完毕后，夹持臂夹头4快速向型钢夹紧的方向移动，最终使待锯型钢以设定的压力圧靠锯机侧辊道侧挡板29，之后锯机开始锯切；

最后一次锯切结束后：

在待锯型钢最后一次锯切完毕后，夹持臂夹头4将由夹紧状态快速打开，当移动到距最大打开位置的间距小于150mm时，夹持臂夹头4将由快速切换至慢速，直至达到最大打开位置(简称夹持臂夹头全开)，至此当前型钢锯切完毕。

由上述型钢锯切过程中，锯机夹持臂夹头4的工作状态可知，现有技术中采用的夹持臂夹紧液压缸位置编码器，仅用于夹持臂夹头4夹紧或打开的快慢速切换点的检测，以及夹持臂夹头4微开的间距检测。

鉴于夹持臂夹头4夹紧或打开的快慢速切换点，以及夹持臂夹头4微开的间距，均可通过夹持臂夹头4设定的快速移动速度以及所需的移动时间来间接获得，正是基于此，本发明了提供了型钢锯机夹持臂无位置检测编码器的控制程序(或控制方法)，该控制程序结构图如图3至图9所示。

在图3至图9中：

NSW为“数字转换开关”功能块；当I＝‘1’时，Y＝X2；当I＝‘0’态时，Y＝X1。

NCM为“数值比较”功能块；当X1＞X2时，QU为‘1’态；当X1＝X2时，QE为‘1’态；当X1＜X2时，QL为‘1’态。

RSR为“复位端R优先的RS触发器”功能块；当S为‘1’态，R为‘0’态时，Q为‘1’态，QN为‘0’态；当S为‘1’态，R为‘1’态时，Q为‘0’态，QN为‘1’态；当S为‘0’态，R为‘0’态时，Q和QN保持原态；当S为‘0’态，R为‘1’态时，Q为‘0’态QN为‘1’态。

TON为“计时器”功能块；当输入端I由‘0’态变为‘1’态时，计时时间输出端ET开始从零计时；当输入端I由‘0’态变为‘1’态所持续的时间大于或等于T端设定时间时，输出端Q由‘0’态变为‘1’态，并且计时时间输出端ET等于T端设定时间；当输入端I由‘1’态变为‘0’态时，输出端Q以及计时时间输出端ET分别被复位至‘0’态以及零；

ETE为“前后沿设别”功能块；当输入端I由‘0’态变为‘1’态时，QP端仅输出长度为1个循环周期的正向脉冲，在其余状态下QP端保持为‘0’态。当输入端I由‘1’态变为‘0’态时，QN端仅输出长度为1个循环周期的正向脉冲，在其余状态下QN端保持为‘0’态；

MFP为“固定宽度脉冲发生器”功能块；当输入端I由‘0’态变为‘1’态时，Q端将输出1个时间长度为T的正向脉冲，并且在Q端输出正向脉冲期间，输入端I的状态变化对Q端输出状态不再产生影响；

PCL为“最大脉冲宽度受限的脉冲发生器”功能块；当输入端I由‘0’态变为‘1’态并且持续时间大于或等于T端设定时间时，Q端将输出1个时间长度为T的正向脉冲；当输入端I由‘0’态变为‘1’态并且持续时间小于T端设定时间时，Q端将输出1个时间长度等于输入端I由‘0’态变为‘1’态所持续时间的正向脉冲；

ADD为“加法器”功能块；

SUB为“减法器”功能块；

MUL为“乘法器”功能块；

PDE为“前沿延时”功能块；

ADD为“加法器”功能块；

OR为“或门”；

AND为“与门”；

NOT为“非门”。

该型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序的设计及控制思想如下：

一、所述的型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序主要由六个控制单元组成：

1、夹持臂自动夹紧使能控制单元：

该控制单元由功能块XJJWBC01～XJJWBC05、XJJWBC08、XJJWBC09、XJJWBC26以及XJJWBC68构成；

2、夹持臂自动夹紧速度选择单元：

该选择单元由功能块XJJWBC10～XJJWBC16以及功能块XJJWBC22～XJJWBC25构成；

3、夹持臂夹紧压力选择单元：

该选择单元由功能块XJJWBC17～XJJWBC21以及XJJWBC28构成；

4、夹持臂自动打开开度控制单元：

该控制单元由功能块XJJWBC29～XJJWBC43以及功能块XJJWBC55构成；

5、夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元：

该判定单元由功能块XJJWBC47～XJJWBC54以及功能块XJJWBC56～XJJWBC66构成；

6、夹持臂手动操作控制单元：

该控制单元由功能块XJJWBC06、XJJWBC07、XJJWBC26、XJJWBC27、XJJWBC44～XJJWBC46、XJJWBC67以及XJJWBC68构成。

二、夹持臂自动夹紧使能控制单元

由上图2锯机夹持臂夹紧液压系统图可知：夹持臂夹紧与打开操作必须在夹持臂液压回路液控单向阀处于双向导通，以及比例控制阀有控制电压的情况下才能实现。

鉴于夹持臂液压回路液控单向阀的双向导通是夹持臂夹紧与打开操作的先决条件，因此，将夹持臂液压回路液控单向阀的双向导通控制称之为夹持臂使能控制。

这样，对于夹持臂的自动夹紧操作，该型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序设置了夹持臂自动夹紧使能控制单元。

当夹持臂在低位、夹持臂已处于微开位或全开位、锯前辊道速度为零，以及夹持臂自动夹紧启动指令发出时，功能块XJJWBC03输出端Q将产生一个‘1’态脉冲，功能块XJJWBC09输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，同时，程序中控制夹持臂液压回路液控单向阀开/闭的功能块XJJWBC68输出端Q将由‘0’态变为‘1’态；这样，夹持臂液压回路液控单向阀在夹持臂自动夹紧启动指令发出后，处于双向导通状态，即夹持臂自动夹紧使能处于释放状态。

三、夹持臂自动夹紧速度选择单元：

当功能块XJJWBC09输出端Q由‘0’态变为‘1’态，夹持臂自动夹紧使能处于释放状态时，夹持臂将进行快速自动夹紧操作，快速自动夹紧速度(即夹持臂比例控制阀的控制电压)由功能块XJJWBC23输出端X1设定(如-10V)，并由功能块XJJWBC25输出端Q输出至夹持臂比例控制阀，同时，通过“计时器”功能块XJJWBC10输出端ET对夹持臂自动夹紧移动操作的时间进行计时；

基于夹持臂液压控制的响应时间约为0.27秒，以及快速自动夹紧移动速度为475毫米/秒(对应夹持臂比例控制阀控制电压为-10V)，由此可知，在锯机夹持臂无位置检测编码器的情况下，通过功能块XJJWBC10～XJJWBC12可计算出夹持臂快速自动夹紧移动的距离；

当夹持臂快速夹紧移动达到夹持臂自动夹紧快/慢速切换的距离值时，功能块XJJWBC16输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，由此功能块XJJWBC25输出端Q输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将由快速自动夹紧移动时的-10V，切换至慢速自动夹紧移动时的-4V(夹持臂大夹紧力操作方式)或-7V(夹持臂小夹紧力操作方式)。

夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值通过功能块XJJWBC14和XJJWBC15计算获得；

功能块XJJWBC14输入端X1和X2分别为夹持臂最大夹紧(或打开)移动距离输入值(1450毫米)和型钢宽度输入值(该值在HMI操作画面上设定)；

功能块XJJWBC15输入端X2为夹持臂慢速自动夹紧(或打开)移动距离输入值(如150毫米)；当夹持臂由全开(或夹紧)位置自动夹紧(或打开)移动的距离值达到功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值(即夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值)时，夹持臂自动夹紧(或打开)速度将由快速切换至慢速。

当夹持臂已将型钢夹紧时，功能块XJJWBC24和XJJWBC25输入端I将分别由‘0’态变为‘1’态和由‘1’态变为‘0’态，这样，功能块XJJWBC25输出端Q输出至夹持臂比例控制阀的控制电压为功能块XJJWBC24输入端X2的设定值(如-1.25V)，该值很小，仅用于夹持臂夹紧后的压力保持。

当夹持臂不在自动夹紧使能状态时，功能块XJJWBC24和XJJWBC25输入端I将均为‘0’态，这样，功能块XJJWBC25输出端Q输出的控制电压为0V，即夹持臂自动夹紧速度选择单元输出的夹持臂比例控制阀的控制电压为0V。

四、夹持臂夹紧压力选择单元：

在小规格型钢锯切时，为了防止锯机夹持臂夹紧力过大而导致型钢出现变形，锯机夹持臂通常采用小夹紧力操作方式；

在大规格型钢锯切时，由于型钢断面大其锯切阻力也大，为了防止锯切过程中因型钢出现位移而导致型钢锯斜，锯机夹持臂通常采用大夹紧力操作方式。

为此，在该型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序中设置了夹持臂夹紧压力选择单元。

当锯机夹持臂选择大夹紧力操作方式时，夹持臂夹紧压力选择单元中功能块XJJWBC20输出端Q将始终为‘0’态，功能块XJJWBC21输出端Y的输出值(即夹持臂液压回路比例减压阀控制电压)等于其输入端X1的设定值6V(即夹持臂大夹紧力设定值)，这样，锯机夹持臂将以大夹紧力对型钢进行夹紧操作直到锯机达到锯切终位。

当锯机夹持臂选择小夹紧力操作方式并且夹持臂快速自动夹紧移动达到夹持臂自动夹紧快/慢速切换的距离值时，或当锯机夹持臂选择小夹紧力操作方式并且夹持臂已处于微开位时，夹持臂夹紧压力选择单元中功能块XJJWBC19输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC20输出端Q也将由‘0’态变为‘1’态，这样，功能块XJJWBC21输出端Y的输出值等于其输入端X2的设定值2V(即夹持臂小夹紧力设定值)，锯机夹持臂夹紧操作时将以小夹紧力对型钢进行夹紧操作直到锯机达到锯切终位。

五、夹持臂自动打开开度控制单元：

基于型钢生产工艺的需求，部分型钢生产线上的锯机需要对一根型钢轧件进行多次锯切(如轧件头尾以及定尺的锯切)，在这种情况下，为了缩短锯机夹持臂打开和夹紧的操作时间，以提高锯机的使用效率，锯机夹持臂在一根型钢轧件非最后一段的锯切后仅打开一个较小的间隙(简称夹持臂微开)，待该根型钢轧件新的锯切定位完毕后，夹持臂由微开位置对型钢轧件进行锯切前的夹紧操作。

为此，在该型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序中设置了夹持臂自动打开开度控制单元，

当锯机锯切至终位时，功能块XJJWBC30输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，同时，夹持臂自动夹紧使能控制单元中功能块XJJWBC68输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，由此使夹持臂自动夹紧使能处于释放状态；

当锯机锯切方式不为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将为‘0’态，这样，功能块XJJWBC40输出端Y输出至“加法器”功能块XJJWBC41输入端X1的数值，等于其输入端X1的设定值0V；

当锯机锯切至终位并且锯机锯切方式不为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC33输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC34输出端Q将输出一个宽度为0.9秒的‘1’态脉冲，由此“加法器”功能块XJJWBC41的X2输入端将获得持续时间为0.9秒的6.7V控制电压。

由于此时“加法器”功能块XJJWBC41输入端X1的数值等于0V，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y将输出一个持续时间为0.9秒的6.7V控制电压至夹持臂比例控制阀，使得夹持臂由夹紧状态，以6.7V所对应的打开速度持续打开0.9秒，由此使夹持臂处于微开状态(或微开位)，并在夹持臂微开操作的1.2秒后，夹持臂自动打开开度控制单元通过功能块XJJWBC43的QN端输出一个程序循环周期长度的“夹持臂微开到位”脉冲信号。

当锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，为了防止下一根待锯型钢轧件在进入锯前辊道时撞击锯机夹持臂，锯机夹持臂将以快速(如209毫米/秒，对应的夹持臂比例控制阀的控制电压为6.7V)进行打开操作：

当夹持臂打开移动的距离达到夹持臂自动打开快/慢速切换的距离值时，夹持臂将由快速切换至慢速(即对应的夹持臂比例控制阀控制电压将由快速时的6.7V切换至慢速时的较低电压值如4V)直到夹持臂达到最大打开位；

待锯机夹持臂到达最大打开位后，下一根待锯型钢才允许进入锯前辊道进行锯切定位。

故此，为了在无位置检测编码器的情况下对锯机夹持臂的全开操作进行控制，本单元通过功能块XJJWBC36和XJJWBC37获得夹持臂自动快速打开操作期间的移动距离。

当夹持臂快速打开移动的距离小于夹持臂自动夹紧速度选择单元中功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值(即夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值)时，功能块XJJWBC38输出端QL将为‘1’态；

由于在锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，直到夹持臂处于全开位，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将等于功能块XJJWBC39输入端X2的数值等于6.7V，夹持臂进行快速打开操作；

当夹持臂快速打开移动的距离大于或等于夹持臂自动夹紧速度选择单元中功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值(即夹持臂自动夹紧(或打开)快/慢速切换的距离值)时，本单元中功能块XJJWBC38输出端QL将由‘1’态变为‘0’态，由于在锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将由‘0’态变为‘1’态直到夹持臂处于全开位，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将等于功能块XJJWBC39输入端X1的数值等于4V，夹持臂进行慢速打开操作直到达到全开位。

六、夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元：

由上图2所示的马钢大H型钢锯机夹持臂夹紧液压系统图可知：

当锯机夹持臂进行夹紧操作时，在夹持臂未夹紧待锯型钢前，安装在夹持臂驱动液压缸有杆腔管线接口处压力开关PS1(其压力门槛值约为10bar左右)应处在压力检得状态；而在夹持臂已夹紧待锯型钢后，压力开关PS1则由压力检得状态变为压力检失状态；

同样，当夹持臂进行打开操作时，在夹持臂未全开到位前，安装在夹持臂驱动液压缸无杆腔管线接口处压力开关PS2(其压力门槛值约为10bar左右)应处在压力检得状态；

而在夹持臂全开到位后，压力开关PS2则由压力检得状态变为压力检失状态。

由此，通过安装在夹持臂驱动液压缸进出管线接口处压力开关的状态变化，即可间接且准确地对夹紧臂已夹紧状态以及已全开状态进行判定。

正是基于此，在该型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序中设置了夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元。

本单元中功能块XJJWBC47～XJJWBC54构成夹持臂已全开状态判定子单元；功能块XJJWBC56～XJJWBC66构成夹持臂已夹紧状态判定子单元。

对于夹持臂已全开状态判定子单元：

当安装在夹持臂液压缸无杆腔管线接口处压力开关PS2(简称压力开关PS2)在夹持臂打开操作的过程中，由压力检得变为压力检失时，该单元功能块XJJWBC49的输出端QN将产生一个循环周期的‘1’脉冲，在1.5秒后，功能块XJJWBC51的输出端Q将输出持续0.5秒的‘1’脉冲。

若压力开关PS2在出现压力检失的1.5秒后，仍然处于压力检失状态并且锯机无故障(如锯机无紧停以及液压系统故障等)，则“RS触发器”功能块XJJWBC54的输出端Q被置为‘1’，由此该夹持臂已全开状态判定子单元判定夹持臂已处于全开状态，并发出夹持臂已全开的状态信息。

对于夹持臂已夹紧状态判定子单元：

当安装在夹持臂液压缸有杆腔管线接口处压力开关PS1(简称压力开关PS1)在夹持臂夹紧操作的过程中，由压力检得变为压力检失时，该单元功能块XJJWBC56的输出端QN将产生一个循环周期的‘1’脉冲，在1.5秒后，功能块XJJWBC58的输出端Q将输出持续0.5秒的‘1’脉冲。

若压力开关PS1在出现压力检失的1.5秒后仍然处于压力检失状态、同时，压力开关PS2处于压力检得状态，并且锯机无故障，则“RS触发器”功能块XJJWBC61的输出端Q被置为‘1’，由此，该夹持臂已夹紧状态判定子单元判定夹持臂已处于夹紧状态，并发出夹持臂已夹紧的状态信息。

在夹持臂进行夹紧操作的过程中，当夹持臂快速打开移动的距离大于夹持臂自动夹紧快/慢速切换的距离值，并且在2.5秒后夹持臂仍然不在夹紧状态，则该夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元通过功能块XJJWBC66的输出端Q输出“夹持臂无钢夹紧操作”故障信息。

七、夹持臂手动操作控制单元：

当锯机夹持臂的操作方式为手动方式、锯机无故障(如锯机无紧停以及液压系统故障等)，以及夹持臂手动夹紧指令给出时，该单元中功能块XJJWBC07输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC26以及功能块XJJWBC68输出端Q也将由‘0’态变为‘1’态，这样，夹持臂处于使能状态(即夹持臂液压回路液控单向阀处于双向导通状态)；同时，功能块XJJWBC27将其输入端X2设定的控制电压值(如-6V)输出至“加法器”功能块XJJWBC67，这样，夹持臂将以-6V所对应的夹紧移动速度进行夹紧操作。

在夹持臂正常手动夹紧操作状态下，夹持臂的夹紧操作由夹持臂手动夹紧指令控制。

当锯机夹持臂的操作方式为手动方式、锯机无故障(如锯机无紧停以及液压系统故障等)，以及夹持臂手动打开指令给出时，该单元中功能块XJJWBC45输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC68输出端Q也将由‘0’态变为‘1’态，这样，夹持臂处于使能状态；同时，功能块XJJWBC46将其输入端X2设定的控制电压值(如6V)输出至“加法器”功能块XJJWBC67，这样，夹持臂将以6V所对应的打开移动速度进行打开操作。

在夹持臂正常手动打开操作状态下，夹持臂的打开操作由夹持臂手动打开指令控制。

本发明的上述型钢锯机夹持臂无位置检测编码器控制程序(或方法)在马钢大H型钢1号冷锯控制系统中投入了使用，实际使用效果很好。该项技术成果每年可创造十几万元的经济效益。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种型钢锯机夹持臂控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括以下功能模块：

1)、由功能块XJJWBC01～XJJWBC05、XJJWBC08、XJJWBC09、XJJWBC26以及XJJWBC68构成的夹持臂自动夹紧使能控制单元；

2)、由功能块XJJWBC10～XJJWBC16以及功能块XJJWBC22～XJJWBC25构成的夹持臂自动夹紧速度选择单元；

3)、由功能块XJJWBC17～XJJWBC21以及XJJWBC28构成的夹持臂夹紧压力选择单元；

4)、由功能块XJJWBC29～XJJWBC43以及功能块XJJWBC55构成的夹持臂自动打开开度控制单元；

5)、由功能块XJJWBC47～XJJWBC54以及功能块XJJWBC56～XJJWBC66构成的夹持臂自动夹紧和打开状态判定单元；

6)、由功能块XJJWBC06、XJJWBC07、XJJWBC26、XJJWBC27、XJJWBC44～XJJWBC46、XJJWBC67以及XJJWBC68构成的夹持臂手动操作控制单元；

所述的夹持臂自动打开开度控制单元的工作方式是：

当锯机锯切至终位时，功能块XJJWBC30输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，同时，夹持臂自动夹紧使能控制单元中功能块XJJWBC68输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，由此使夹持臂自动夹紧使能处于释放状态；

当锯机锯切方式不为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将为‘0’态，这样，功能块XJJWBC40输出端Y输出至“加法器”功能块XJJWBC41输入端X1的数值，等于其输入端X1的设定值0V；

当锯机锯切至终位并且锯机锯切方式不为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC33输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，功能块XJJWBC34输出端Q将输出一个宽度为0.9秒的‘1’态脉冲，由此“加法器”功能块XJJWBC41的X2输入端将获得持续时间为0.9秒的6.7V控制电压；

由于此时“加法器”功能块XJJWBC41输入端X1的数值等于0V，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y将输出一个持续时间为0.9秒的6.7V控制电压至夹持臂比例控制阀，使得夹持臂由夹紧状态，以6.7V所对应的打开速度持续打开0.9秒，由此使夹持臂处于微开状态或微开位，并在夹持臂微开操作的1.2秒后，夹持臂自动打开开度控制单元通过功能块XJJWBC43的QN端输出一个程序循环周期长度的“夹持臂微开到位”脉冲信号；

当锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，为了防止下一根待锯型钢轧件在进入锯前辊道时撞击锯机夹持臂，锯机夹持臂将以快速进行打开操作：

当夹持臂打开移动的距离达到夹持臂自动打开快/慢速切换的距离值时，夹持臂将由快速切换至慢速直到夹持臂达到最大打开位；

待锯机夹持臂到达最大打开位后，下一根待锯型钢才允许进入锯前辊道进行锯切定位；

故此，为了在无位置检测编码器的情况下对锯机夹持臂的全开操作进行控制，本单元通过功能块XJJWBC36和XJJWBC37获得夹持臂自动快速打开操作期间的移动距离；

当夹持臂快速打开移动的距离小于夹持臂自动夹紧速度选择单元中功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值时，功能块XJJWBC38输出端QL将为‘1’态；

由于在锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将由‘0’态变为‘1’态，直到夹持臂处于全开位，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将等于功能块XJJWBC39输入端X2的数值等于6.7V，夹持臂进行快速打开操作；

当夹持臂快速打开移动的距离大于或等于夹持臂自动夹紧速度选择单元中功能块XJJWBC15输出端Y所给出的距离值快/慢速切换的距离值)时，本单元中功能块XJJWBC38输出端QL将由‘1’态变为‘0’态，由于在锯机锯切至终位并且锯机锯切方式为“型钢轧件最后一段锯切方式”时，功能块XJJWBC31输出端Q将由‘0’态变为‘1’态直到夹持臂处于全开位，这样，“加法器”功能块XJJWBC41输出端Y输出至夹持臂比例控制阀的控制电压将等于功能块XJJWBC39输入端X1的数值等于4V，夹持臂进行慢速打开操作直到达到全开位。

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