CN100369684C - 光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统 - Google Patents

Abstract

一种光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，它包括PLC调节器(1)、放大器(2)、主油缸(3)、开卷机带卷(4)、光电检测装置(5)、A/D转换器(6)，光电检测装置(5)用于检测开卷机带卷(4)的偏差，并将信号经A/D转换器(6)转换后输入PLC调节器(1)，PLC调节器(1)将脉冲信号输入放大器(2)、三位四通电液数字阀(7)、主油缸(3)，用主油缸(3)控制开卷机带卷(4)的纠偏；本发明采用了微机控制液压脉宽调制的模式(即数字模式)，电液数字阀具有抗污染能力高、抗干扰性好、稳定性高，维护管理方便等优点。

Description

光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统

技术领域

本发明涉及一种数字式微机控制的机、电、光、液一体化的钢带自动纠偏控制系统，更具体地说是一种适用于冷轧、热轧板光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统。

背景技术

在冷轧带钢的酸洗机组、镀锌机组、镀锡机组，冷轧硅带钢的酸洗机组、脱炭退火机组、拉伸回火及涂层机组，热轧带钢的重卷、精整机组以及它们的主轧线中，由于机组长、辊系多，速度高，带钢跑偏是不可避免的，带钢跑偏不仅使钢卷无法卷齐，而且会使带钢边缘碰撞折边，拉坏设备并造成断带停产事故，为了解决这个问题，国内外钢带轧制系统全部采用伺服阀(进口产品)控制的自动纠偏模拟式控制系统。该系统存在主要问题是，电液伺服系统对油质过滤精度高，易受外界干扰，由于轧制环境恶劣，污染严重，难以完全满足伺服阀的要求，故存在卡涩、拒动，致使纠编系统运行不可靠，经常产生故障，并且电液伺服系统造价昂贵，加工复杂，不易维护管理。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，而提供一种光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统。它具有结构简单，调整容易、操作方便、稳定性好、抗污染能力强、搞干扰能力强、可靠性高的优点。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：一种光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，它包括PLC调节器1、放大器2、主油缸3、开卷机带卷4、光电检测装置5、A/D转换器6，光电检测装置5用于检测开卷机带卷4的偏差，并将信号经A/D转换后输入PLC调节器1，PLC调节器1将脉冲信号输入放大器2，主油缸3用于控制开卷机带卷4的纠偏；其特征是：所述放大器2和主油缸3之间还有三位四通电液数字阀7，放大器2产生的脉冲电流输入三位四通电液数字阀7，三位四通电液数字阀7产生的脉冲流量输入主油缸3；

所述三位四通电液数字阀7包括开关型数字阀7-1、7-2，第一插装阀8，第二插装阀9，第三插装阀10，第四插装阀11，所述开关电磁阀7-1、7-2进口接压力油，出口分别接在第一插装阀8、第二插装阀9、第三插装阀10、第四插装阀11的控制油路上；第二插装阀9、第三插装阀10的主油路接压力油P，出口分别接在主油缸3的左右腔油路上；第一插装阀8、第四插装阀11的主油路进口接在主油缸3的左右腔油路上，出口接在回油口T上。

所述电液数字阀7-1、7-2，它包括阀体12、杠杆13、盘式电磁铁14，所述盘式电磁铁14通过杠杆1 3经铰链连接在阀体12，推杆16的一端固定在盘式电磁铁14上的圆盘15上，并与杠杆13相连。当线圈通电或断电时，盘式电磁铁14作用于杠杆13可带动阀体12实现二位(第一节流口、第二节流口)三通(供油口P→控制口A或控制口A→回油口T导通)。

在上述技术方案中，所述盘式电磁铁14的输入导线间连接有二极管17。

在上述技术方案中，所述圆盘15上有排气孔18。

在上述技术方案中，所述三位四通电液数字阀7中还设有第一单向阀19，第二单向阀20，第三单向阀21，第四单向阀22，所述第一单向阀19的一端接主油缸3的左腔，另一端经第四单向阀22接压力油路P；第二单向阀20的一端接主油缸3右腔，另一端经第三单向阀21接压力油路P。

本发明完全改变了传统的伺服阀控制的模拟式的调节，采用了微机控制液压脉宽调制的模式(即数字模式)，使其结构简单。本发明采用能接收信号的数字阀，该数字阀制作简单，加工精度高求不高，降低了成本；同时数字阀对油的过滤精度不敏感，抗污染能力高，对温度变化的影响不敏感，抗干扰，因此可靠性高，稳定性好，维护管理方便。该系统在航天、冶金、水电、火电、石油、化工、机床、造纸、注塑机等领域也有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统的结构框图；

图2为本发明控制系统中三位四通电液数字阀的结构示意图；

图3为图2中电液数字阀(二位三通)的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限制，仅作举例而已。

图中1为PLC调节器，2为放大器，3为主油缸，4为开卷机带卷，5为光电检测装置，6为A/D转换器，7为三位四通电液数字阀，7-1、7-2为电液数字阀，8为第一插装阀，9为第二插装阀，10为第三插装阀，11为第四插装阀，12为阀体，13为杠杆，14为盘式电磁铁，15为圆盘，16为推杆，17为二极管，18为排气孔，19第一单向阀，20为第二单向阀，21为第三单向阀，22为第四单向阀，T为回油口、P为压力油路。

参阅附图1可知：本发明光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，它包括PLC调节器1、放大器2、主油缸3、开卷机带卷4、光电检测装置5、A/D转换器6，光电检测装置5用于检测开卷机带卷4的偏差，并将信号经A/D转换器6转换后输入PLC调节器1，PLC调节器1将脉冲信号输入放大器2，主油缸3用于控制开卷机带卷4的纠偏；所述放大器2和主油缸3之间还有三位四通电液数字阀7，放大器2产生的脉冲电流输入三位四通电液数字阀7，三位四通电液数字阀7产生的脉冲流量输入主油缸3；

参阅附图2可知：三位四通电液数字阀7包括电液数字阀7-1、7-2，第一插装阀8，第二插装阀9，第三插装阀10，第四插装阀11，所述电液数字阀7-1、7-2进口接压力油路P，出口分别接在第一插装阀8，第二插装阀9，第三插装阀10，第四插装阀11的控制油路上；第二插装阀9、第三插装阀10的主油路接压力油路P，出口分别接在主油缸3的左、右腔油路上；第一插装阀8、第四插装阀11的主油路进口接在主油缸3的左、右腔油路上，出口接在回油口T上；所述三位四通电液数字阀7中还设有第一单向阀19、第二单向阀20、第三单向阀21、第四单向阀22，所述第一单向阀19的一端接主油缸3的左腔，另一端经第四单向阀22接压力油路P；第二单向阀20的一端接主油缸3右腔，另一端经第三单向阀21接压力油路P(单向阀为压力比较元件，保证该液压调节装置在流量过程中插装阀的正常开启P)。

参阅附图3可知：所述电液数字阀7-1或7-2，它包括阀体12、杠杆13、盘式电磁铁14，所述盘式电磁铁14通过杠杆13连接阀体12，推杆16的一端固定在盘式电磁铁14上的圆盘15上，并与杠杆13相连；所述盘式电磁铁14的输入导线间连接有二极管17(有利于在失电时将电磁铁储蓄的电能迅速释放，保证回程高速)；所述圆盘15上有排气孔18(这种结构能够减少回程时的空气阻力，保证回程高速)。

在图1中，当钢带处于对中时，光电检测装置输出的信号为“0”，故PLC调节器输出的信号为“0”，放大器、三位四通电液数字阀、主油缸、开卷机带卷均处于“0”位；当钢带左偏时，光电检测装置将检测信号(设为“正”)输入PLC调节器，PLC调节器经运算发出一个调制的脉宽信号指令(即带材的偏移误差信号)输入放大器，经处理后输出脉冲电流，再经三位四通电液数字阀到主油缸，主油缸拖动开卷机带卷使钢带右移，同时，右移的反馈信号直接到光电检测装置消除脉冲信号，钢带回到“0”位。当钢带右偏，光电检测装置的输出信号为“负”，同理使钢带左移，消除误差脉冲信号再回到“0”位。

在图2、图3中7-1、7-2为电液数字阀(高速)，电液数字阀7-1控制第一插装阀8、第三插装阀10的开关，电液数字阀7-2控制第二插装阀9、第四插装阀11的开关，电液数字阀7-1、7-2的电磁线圈与放大器连接，当两线圈无电流时，第一插装阀8、第二插装阀9、第三插装阀10、第四插装阀11均处于关闭状态；主油缸中的油液被封闭于主油缸中，这时活塞停在某一位置，开卷机带卷不移动；当电液数字阀7-1获一脉冲电流时，第一插装阀8、第三插装阀10开启，压力油路P经第三插装阀10→主油缸3右端，主油缸3左端的油经第一插装阀8→回油口T活塞左移，拖动开卷机带卷使钢带左移。当电液数字阀7-1失电时，电液数字阀7-2获一脉冲电流，第二插装阀9、第四插装阀11开启，压力油路P经第二插装阀9→主油缸3左端，主油缸3右端的油经第四插装阀11→回油口T活塞右移，拖动开卷机带卷使钢带右移。若电液数字阀7-1、7-2均无电时，则主油缸内的活塞停止。

本发明控制原理是微机(PLC调节器)根据输入的光电传感器的信号，在进行转换后，产生一连串的脉宽可调制脉冲信号，此信号经功率放大，输入脉冲电流，给高速电液数字阀，又转换为脉冲流量输出给主油缸产生相应的位移，因占空比的变化，此位移就近似于一条直线。以上过程连续进行，就可以完成纠编、对中的自动调节。

需要说明的是：对于所属领域的技术人员来说，在不改变本发明原理的前提下还可以对本发明做出若干的改变或变形，这同样属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，它包括PLC调节器(1)、放大器(2)、主油缸(3)、开卷机带卷(4)、光电检测装置(5)、A/D转换器(6)，光电检测装置(5)用于检测开卷机带卷(4)的偏差，并将信号经A/D转换器(6)转换后输入PLC调节器(1)，PLC调节器(1)将脉冲信号输入放大器(2)，主油缸(3)用于控制开卷机带卷(4)的纠偏；其特征是：所述放大器(2)和主油缸(3)之间还有三位四通电液数字阀(7)，放大器(2)产生的脉冲电流输入三位四通电液数字阀(7)，三位四通电液数字阀(7)产生的脉冲流量输入主油缸(3)；

所述三位四通电液数字阀(7)包括电液数字阀(7-1、7-2)，第一插装阀(8)、第二插装阀(9)、第三插装阀(10)、第四插装阀(11)，所述电液数字阀(7-1、7-2)进口接压力油(P)，出口分别接在第一插装阀(8)、第二插装阀(9)、第三插装阀(10)、第四插装阀(11)的控制油路上；第二插装阀(9)、第三插装阀(10)的主油路接压力油路(P)，出口分别接在主油缸(3)的左右腔油路上；第一插装阀(8)、第四插装阀(11)的主油路进口接在主油缸(3)的左右腔油路上，出口接在回油口(T)上；

所述电液数字阀(7-1、7-2)，它包括阀体(12)、杠杆(13)、盘式电磁铁(14)，所述盘式电磁铁(14)通过杠杆(13)经铰链连接在阀体(12)，推杆(16)的一端固定在盘式电磁铁(14)上的圆盘(15)上，并与杠杆(13)相连。

2.如权利要求1所述的光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，其特征是所述盘式电磁铁(14)的输入导线间连接有二极管(17)。

3.如权利要求1所述的光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，其特征是：所述圆盘(15)上有排气孔(18)。

4.如权利要求1所述的光机电液一体化全数字式钢带自动纠偏控制系统，其特征是：所述三位四通电液数字阀(7)中还设有第一单向阀(19)、第二单向阀(20)、第三单向阀(21)、第四单向阀(22)，所述第一单向阀(19)的一端接主油缸(3)的左腔，另一端经第四单向阀(22)接压力油路(P)；第二单向阀(20)的一端接主油缸(3)右腔，另一端经第三单向阀(21)接压力油路(P)。

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