CN101125352A - 锻造液压机的超微速闭环控制结构 - Google Patents

锻造液压机的超微速闭环控制结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种锻造液压机的超微速闭环控制结构，包括有工控机，通过工业以太网与工控机相连的用于控制锻造液压机的主控制器PLC，主控制器PLC与由其控制的比例伺服阀组、比例泵组的一端相连，而比例伺服阀组、比例泵组的另一端与由其驱动的锻造液压机的液压缸相连，在液压缸上设置有与主控制器PLC相连并将液压缸的位置信号反馈给主控制器PLC的位置传感器。位置传感器与主控制器PLC中的位置输入模块相连。比例伺服阀与主控制器PLC中的模拟量输出模块相连。本发明控制结构简单，控制效果稳定，达到高度自动化，高精度，高实时性，高可靠性。具有超低速、恒应变的控制效果。实现了在等温锻工艺中，速度在0.002－12mm/s速度范围内任意可调，并且在0.002mm/s－0.03mm/s和0.04－0.06mm/s速度范围内具有恒应变控制功能。

Description

锻造液压机的超微速闭环控制结构
技术领域
本发明属于一种锻造液压机，特别是涉及一种控制结构简单，具有超低速、恒应变的锻造液压机的超微速闭环控制结构。
背景技术
随着航空航天事业飞速发展，近来对钛合金等航空航天材料需求和加工要求日益提高，所以针对钛合金等航空航天材料的特性的具有超低速、恒应变等较高控制要求的液压机需求日益增加。但是，具有超低速、恒应变等较高控制要求的液压机以其极高的控制要求成为目前难以解决的课题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种控制结构简单，具有超低速、恒应变的锻造液压机的超微速闭环控制结构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种锻造液压机的超微速闭环控制结构，包括有工控机，通过工业以太网与工控机相连的用于控制锻造液压机的主控制器PLC，所述的主控制器PLC与由其控制的比例伺服阀组、比例泵组的一端相连，而比例伺服阀组、比例泵组的另一端与由其驱动的锻造液压机的液压缸相连，在液压缸上设置有与主控制器PLC相连并将液压缸的位置信号反馈给主控制器PLC的位置传感器。
所述的位置传感器与主控制器PLC中的位置输入模块相连。
所述的比例伺服阀与主控制器PLC中的模拟量输出模块相连。
所述的工控机通过工业以太网与主控制器PLC中的以太网通讯模块相连。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明的锻造液压机的超微速闭环控制结构采用闭环控制结构，控制结构简单，控制效果稳定，达到高度自动化，高精度，高实时性，高可靠性。具有超低速、恒应变的控制效果。实现了在等温锻工艺中，速度在0.002-12mm/s速度范围内任意可调，并且在0.002mm/s-0.03mm/s和0.04-0.06mm/s速度范围内具有恒应变控制功能。
附图说明
图1是本发明的系统控制结构示意图；
图2是本发明的控制原理示意图；
图3是本发明的恒速控制效果图；
图4是本发明的恒应变速度控制效果图。
图中的标号分别是：
1-工控机；2-主控制器PLC；3-比例伺服阀组；4-比例泵组；5-位置传感器；6-液压缸；7-恒应变控制；8-PID控制软件模块；9-工件高度检测；10-变形速度检测。
具体实施方式
为能进一步了解本发明锻造液压机的超微速闭环控制结构的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，本发明的锻造液压机的超微速闭环控制结构，包括有工控机1，通过工业以太网与工控机1相连的用于控制锻造液压机的主控制器PLC2，所述的主控制器PLC2与由其控制的比例伺服阀组3、比例泵组4的一端相连，而比例伺服阀组3、比例泵组4的另一端与由其驱动的锻造液压机的液压缸6相连，在液压缸6上设置有与主控制器PLC2相连并将液压缸6的位置信号反馈给主控制器PLC2的位置传感器5。
所述的主控制器PLC是采型号为SIEMENS S7-300系列PLC，其上包括有一个CPU模块和一个电源模块和多个输入输出模块及特定模块。
上述的位置传感器5与主控制器PLC2中的位置输入模块相连。在本发明的实施例中，位置输入模块选用型号为SM338的位置输入模块；位置传感器5选用美国MTS高精度直线位移传感器。
上述的比例伺服阀3与主控制器PLC2中的模拟量输出模块相连。在本发明的实施例中，模拟量输出模块选用型号为SM332的模拟量输出模块；比例伺服阀3选用博世力士乐高频响的伺服阀。
上述的工控机1通过工业以太网与主控制器PLC2中的以太网通讯模块相连。在本发明的实施例中，主控制器PLC上的以太网通讯模块的型号为CP343-1。
本发明中的直线位移传感器作为检测部件，经由位移传感器将位移信号送入主控制器PLC，主控制器PLC一方面通过上位机的速度设定值和锻造液压机位移值，经PLC程序运算出负载应变速度，并整定出最佳的PID参数，实时控制具有高频响的比例伺服阀组开口来实现实时控制锻造液压机的速度，达到最优控制。另一方面此控制信号经由主控制器PLC运算传输给上位机，实时显示当前速度，位移值，及位移，速度曲线。
图2所示是本发明的控制原理示意图，包括有设定的恒速和根据被加工材料而设定的应变系数经恒应变控制7所输出的速度，两种速度中的一种与速度反馈信号经运算后进入主控制器PLC中的PID控制软件模块8，PID控制软件模块8通过主控制器PLC2中的模拟量输出模块控制比例伺服电磁阀3，比例伺服电磁阀3又控制液压缸6的行动，通过设置在液压缸6上的位置传感器进行工件高度检测9并将检测信号送入恒应变控制7，恒应变控制7将应变系数ε与得到的工件高度Δh相乘得出变速度Vh；同时通过位置传感器检测到的工件高度信号Δh在变形速度检测10中进行速度变换，即将检测到的变化的高度Δh除以时间t得到变化的速度反馈信号Vt，再与设定的恒速V0或恒应变控制7所输出的变速Vh度两者之一进行计算，结果进入主控制器PLC中的PID控制软件模块8，继续进行上述的过程，如此循环对液压缸进行控制。从而达到了具有超低速、恒应变的控制效果。
图3是本发明的恒速控制效果图。是在等温锻工艺中，超微速分别设定在0.002mm/s，0.02mm/s，0.026mm/s速度段时，速度、压力、位置的时间曲线图。其中，a线为压机滑块速度曲线；b线为压机滑块位置曲线；c红色线为压机滑块压力曲线。
图4是本发明的恒应变速度控制效果图。是等温锻工艺中，恒应变速度-时间曲线图。其中，a蓝色线为压机滑块实时速度曲线；b绿色线为压机滑块设定速度曲线。

Claims (4)

1.一种锻造液压机的超微速闭环控制结构，包括有工控机(1)，通过工业以太网与工控机(1)相连的用于控制锻造液压机的主控制器PLC(2)，其特征是：所述的主控制器PLC(2)与由其控制的比例伺服阀组(3)、比例泵组(4)的一端相连，而比例伺服阀组(3)、比例泵组(4)的另一端与由其驱动的锻造液压机的液压缸(6)相连，在液压缸(6)上设置有与主控制器PLC(2)相连并将液压缸(6)的位置信号反馈给主控制器PLC(2)的位置传感器(5)。
2.根据权利要求1所述的锻造液压机的超微速闭环控制结构，其特征是：所述的位置传感器(5)与主控制器PLC(2)中的位置输入模块相连。
3.根据权利要求1所述的锻造液压机的超微速闭环控制结构，其特征是：所述的比例伺服阀(3)与主控制器PLC(2)中的模拟量输出模块相连。
4.根据权利要求1所述的锻造液压机的超微速闭环控制结构，其特征是：所述的工控机(1)通过工业以太网与主控制器PLC(2)中的以太网通讯模块相连。
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