本發(fā)明涉及一種500KN恒力壓力機(jī)電液伺服控制系統(tǒng)，適用于液壓領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

恒力壓力機(jī)是為某特殊產(chǎn)品開發(fā)的專用設(shè)備，要求具有普通壓力機(jī)操作方便性、可靠性，同時具備試驗(yàn)機(jī)的性能。要求是加載力、位移及其速率可控、可測，既可保持加載力、位移恒定(恒值方式)，也可保持加載力、位移的速率恒定(恒速率方式)。加載力精度要達(dá)到l級壓力試驗(yàn)機(jī)水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種500KN恒力壓力機(jī)電液伺服控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用的工業(yè)控制常用控制器—PLC和觸摸屏，其可靠性高于工控機(jī)或嵌入式控制器，并且界面友好、操作方便，以通信方式實(shí)現(xiàn)壓力采集也較好地解決了PLC的A/D模塊性能低的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述液壓系統(tǒng)的液壓缸為Ф160柱塞缸，快速上升時由液壓源的大泵供油，小泵卸載，在恒值或恒速率調(diào)節(jié)階段小泵供油，大泵卸載。調(diào)節(jié)階段的加載閥為額定流量5L/min的伺服比例閥，其根據(jù)偏差控制進(jìn)入液壓缸的流量，實(shí)現(xiàn)恒值或恒速率輸出。回程時換向閥的電磁鐵YV3通電，打開液控單向閥，液壓缸靠自重快速下行。

在工作空間調(diào)整上，本壓力機(jī)與試驗(yàn)機(jī)不同，試驗(yàn)機(jī)是通過電機(jī)、減速器、絲桿等一套機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)上壓盤定位，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本壓力機(jī)上橫梁即為上壓盤，液壓缸全行程，利用大泵實(shí)現(xiàn)液壓缸快速上行定位，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化。伺服比例閥出口處加一個液控單向閥，目的是對于要求恒值精度不高的工作場合，可以利用該閥保壓，此時伺服比例閥停止工作，液壓泵卸載，以節(jié)約能源。為了使液控單向閥保壓到伺服比例閥調(diào)節(jié)過程中切換平穩(wěn)，卸荷閥先通電，之后換向閥再通電。在調(diào)節(jié)過程中，換向閥應(yīng)始終通電。需要注意的是選擇卸荷閥時，其卸荷壓力一定要低，以防止電機(jī)起動后換向閥、伺服比例閥的泄漏造成液壓缸自動上行。

所述控制系統(tǒng)由參數(shù)設(shè)定和顯示（觸摸屏）、控制器（PLC）、信號調(diào)理及動力環(huán)節(jié)4部分組成?？刂瞥绦虬ㄟ^程參數(shù)記錄顯示、標(biāo)定、中斷倍頻、反饋調(diào)節(jié)、零點(diǎn)調(diào)整等幾部分，其中最重要的反饋調(diào)節(jié)采用自編的全浮點(diǎn)運(yùn)算、變參數(shù)的PID程序，解決了內(nèi)置PID指令輸入范圍受限，不能實(shí)時控制的問題。信號調(diào)理環(huán)節(jié)含光柵尺和壓力調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊兩部分。光柵尺將壓力機(jī)下壓盤（活動橫梁）的位移轉(zhuǎn)換為AB兩相脈沖，PIE采用中斷方式接受脈沖，實(shí)現(xiàn)計數(shù)功能，再經(jīng)軟件四倍頻，從而提高位移測量精度和分辨率。調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊是提高加載力測量和控制精度的關(guān)鍵。系統(tǒng)采用了高精度、高分辨率的壓力傳感器和調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊。壓力傳感器的滿量程精度為±0.1％，調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊將壓力傳感器的應(yīng)變信號放大，經(jīng)24位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，編碼成浮點(diǎn)數(shù)，通過其ModBus串行總線輸出，最后PLC以通信的方式采集壓力信號，壓力值經(jīng)過標(biāo)定后轉(zhuǎn)換為力值。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)采用的工業(yè)控制常用控制器一PLC和觸摸屏，其可靠性高于工控機(jī)或嵌入式控制器，并且界面友好、操作方便，以通信方式實(shí)現(xiàn)壓力采集也較好地解決了PLC的A/D模塊性能低的問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理。

圖2是本發(fā)明的控制方塊圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，液壓系統(tǒng)的液壓缸為Ф160柱塞缸，快速上升時由液壓源2的大泵供油，小泵卸載，在恒值或恒速率調(diào)節(jié)階段小泵供油，大泵卸載。調(diào)節(jié)階段的加載閥為額定流量5L/min的伺服比例閥13，其根據(jù)偏差控制進(jìn)入液壓缸的流量，實(shí)現(xiàn)恒值或恒速率輸出。回程時換向閥9的電磁鐵YV3通電，打開液控單向閥10，液壓缸靠自重快速下行。在工作空間調(diào)整上，本壓力機(jī)與試驗(yàn)機(jī)不同，試驗(yàn)機(jī)是通過電機(jī)、減速器、絲桿等一套機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)上壓盤定位，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本壓力機(jī)上橫梁即為上壓盤，液壓缸全行程，利用大泵實(shí)現(xiàn)液壓缸快速上行定位，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化。伺服比例閥13出121處加一個液控單向閥12，目的是對于要求恒值精度不高的工作場合，可以利用該閥保壓，此時伺服比例閥停止工作，液壓泵卸載，以節(jié)約能源。為了使液控單向閥保壓到伺服比例閥調(diào)節(jié)過程中切換平穩(wěn)，卸荷閥7先通電，之后換向閥5再通電。在調(diào)節(jié)過程中，換向閥5應(yīng)始終通電。需要注意的是選擇卸荷閥3、7時，其卸荷壓力一定要低，以防止電機(jī)起動后換向閥9、伺服比例閥13的泄漏造成液壓缸自動上行。

在工作空間調(diào)整上，本壓力機(jī)與試驗(yàn)機(jī)不同，試驗(yàn)機(jī)是通過電機(jī)、減速器、絲桿等一套機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)上壓盤定位，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本壓力機(jī)上橫梁即為上壓盤，液壓缸全行程，利用大泵實(shí)現(xiàn)液壓缸快速上行定位，機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化。伺服比例閥出口處加一個液控單向閥，目的是對于要求恒值精度不高的工作場合，可以利用該閥保壓，此時伺服比例閥停止工作，液壓泵卸載，以節(jié)約能源。為了使液控單向閥保壓到伺服比例閥調(diào)節(jié)過程中切換平穩(wěn)，卸荷閥先通電，之后換向閥再通電。在調(diào)節(jié)過程中，換向閥應(yīng)始終通電。需要注意的是選擇卸荷閥時，其卸荷壓力一定要低，以防止電機(jī)起動后換向閥、伺服比例閥的泄漏造成液壓缸自動上行。

如圖2，控制系統(tǒng)由參數(shù)設(shè)定和顯示（觸摸屏）、控制器（PLC）、信號調(diào)理及動力環(huán)節(jié)4部分組成。控制程序包括過程參數(shù)記錄顯示、標(biāo)定、中斷倍頻、反饋調(diào)節(jié)、零點(diǎn)調(diào)整等幾部分，其中最重要的反饋調(diào)節(jié)采用自編的全浮點(diǎn)運(yùn)算、變參數(shù)的PID程序，解決了內(nèi)置PID指令輸入范圍受限，不能實(shí)時控制的問題。信號調(diào)理環(huán)節(jié)含光柵尺和壓力調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊兩部分。光柵尺將壓力機(jī)下壓盤（活動橫梁）的位移轉(zhuǎn)換為AB兩相脈沖，PIE采用中斷方式接受脈沖，實(shí)現(xiàn)計數(shù)功能，再經(jīng)軟件四倍頻，從而提高位移測量精度和分辨率。調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊是提高加載力測量和控制精度的關(guān)鍵。系統(tǒng)采用了高精度、高分辨率的壓力傳感器和調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊。壓力傳感器的滿量程精度為±0.1％，調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊將壓力傳感器的應(yīng)變信號放大，經(jīng)24位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，編碼成浮點(diǎn)數(shù)，通過其ModBus串行總線輸出，最后PLC以通信的方式采集壓力信號，壓力值經(jīng)過標(biāo)定后轉(zhuǎn)換為力值。