【摘 要】數(shù)控激光切割機(jī)床在進(jìn)行切割板材過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)需要通過(guò)氣體閥來(lái)準(zhǔn)確而穩(wěn)定地控制氣體壓力的大小。而在實(shí)際使用中，氣壓的大小和數(shù)控系統(tǒng)給定的電壓值不是簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，不易控制?，F(xiàn)給出一種精確控制氣體壓力大小的解決方式。

【關(guān)鍵詞】氣體壓力 數(shù)控系統(tǒng) 精確控制

一、引言

近年來(lái)，用于切割金屬板材的數(shù)控激光切割機(jī)床得到快速發(fā)展。數(shù)控激光切割機(jī)床加工金屬板材時(shí)，需要?dú)怏w（如氧氣、氮?dú)獾龋﹣?lái)輔助進(jìn)行切割。這種方式的加工具有高速高效性，輔助氣體氣壓的精確與穩(wěn)定，直接影響著板材的切割效率與質(zhì)量。因此數(shù)控激光切割機(jī)床精確控制氣體壓力的大小至關(guān)重要。

二、氣體壓力控制描述

氣體壓力由電磁比例閥通過(guò)電信號(hào)控制，電信號(hào)是系統(tǒng)向模擬量模塊發(fā)送指令傳輸出來(lái)的。電磁比例閥接收到電壓信號(hào)后，開(kāi)啟相應(yīng)量的閥門(mén)使氣體流過(guò)，從而輸出氣壓。理論上氣壓大小應(yīng)與電磁比例閥上接收的電壓大小成正比，但由于氣體受到管路限制和電路內(nèi)電壓的衰減，氣體壓力與電磁比例閥電壓值大小不是簡(jiǎn)單的比例關(guān)系。

盡管如此，但對(duì)于一套固定的氣路裝置來(lái)說(shuō)，管路對(duì)氣體的限制，電路內(nèi)電壓的衰減都是有規(guī)律性的。我們?cè)趯?shí)際中需要反復(fù)多次測(cè)量，從而找出氣體壓力與電磁比例閥電壓值之間的關(guān)系。

三、原理分析

經(jīng)過(guò)我們的多次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)氣體壓力與電壓具有多線型關(guān)系。因此我們可以進(jìn)行以下研究。

此處假定電磁比例閥內(nèi)通過(guò)的氣體壓力值是P，其接收的電壓V是范圍值0-10V。給定電壓值V1，V2，…，V10共10個(gè)值，使用氣壓表測(cè)定出實(shí)際的氣壓值P1，P2， …，P10。通過(guò)對(duì)氣體壓力和電壓的實(shí)際測(cè)量分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間多線型關(guān)系圖（見(jiàn)圖一）。

圖一

從圖中可以看出，氣體壓力和電壓在局部線段內(nèi)仍具有線性關(guān)系。因此，我們可以得出下面的運(yùn)算程式，給出相鄰兩點(diǎn)之間氣壓P與電壓V的關(guān)系。

設(shè)前點(diǎn)為（P1，V1），后點(diǎn)為（P2，V2）。

兩點(diǎn)之間的線段斜率為K，則 K= （V2-V1）/（P2-P1）。

線段的常量為M，則M=V2-（K*P2）。

因此，兩點(diǎn)之間氣壓P與電壓V的關(guān)系式為，V=（K*P）+M。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

我們首先要做的是在數(shù)控系統(tǒng)的PLC內(nèi)編寫(xiě)一個(gè)氣壓函數(shù)，此函數(shù)需要準(zhǔn)確的寫(xiě)出之前得到的氣壓P與電壓V的關(guān)系。此函數(shù)的調(diào)用要具有即時(shí)性，當(dāng)外部變量氣體壓力P發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)快速地會(huì)根據(jù)此函數(shù)計(jì)算出指令電壓V。

我們?cè)谙到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)建立一個(gè)數(shù)據(jù)模塊，記錄實(shí)際采集的10組氣壓與電壓的數(shù)據(jù)值。

表一

我們按照表一所列的內(nèi)容，實(shí)際采集10組數(shù)據(jù)。而后將這10組數(shù)據(jù)，錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。其中數(shù)據(jù)庫(kù)錄入條目舉例如下：

*gas.table.volt1 ： 0.25

*gas.table.pressure1 ： 0.3

依次將10組數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，從而完成數(shù)據(jù)模塊的建立。

數(shù)控系統(tǒng)從工件程序內(nèi)讀取所需的氣壓值P，而后系統(tǒng)將氣壓值P與數(shù)據(jù)庫(kù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而找到P所處于范圍的兩個(gè)端點(diǎn)。下一步系統(tǒng)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)調(diào)用這兩個(gè)端點(diǎn)的數(shù)據(jù)，使用氣壓函數(shù)得出所需的電壓值V。

系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)到模擬電壓模塊，模擬電壓模塊根據(jù)指令輸出相應(yīng)的電壓模擬量信號(hào)。此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電纜傳送到電磁比例閥，從而電磁比例閥輸出所需的氣壓。

五、結(jié)論

此種方式具有簡(jiǎn)單快捷的特點(diǎn)，可操作性比較強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。通過(guò)這種方式，數(shù)控系統(tǒng)可以快速而準(zhǔn)確的控制氣體壓力，從而保證了板材加工的質(zhì)量。