CN102155446B - 分段控制集成式电液数字阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段控制集成式电液数字阀，它包括并联连接的电磁换向阀、电磁球阀和电磁球阀，所述的电磁换向阀与并联连接的液控单向阀和液控单向阀串联连接，所述的电磁球阀与液控单向阀串联连接，所述的电磁球阀与液控单向阀串联连接，所述的电磁换向阀、电液控单向可调节流阀、电磁球阀和电磁球阀均与PWM放大器连接。它解决了需要分阶段控制不同流量的工业应用问题，具有工作可靠、精度高、响应快的优点。

Description

分段控制集成式电液数字阀

技术领域

本发明是一种由电磁换向阀、电磁球阀、电液控单向可调节流阀等集成并联多段结构的电液数字阀，每段均能接受微机信号，自动适应调节量的变化，有效实现执行元件“启”与“停”的分段控制集成式电液数字控制系统。

背景技术

现有的各种数字阀流量小，难以满足工业上需要的高速控制应用要求；日本研制的增量式数字阀，虽然流量可以达到很大，但其结构复杂，而且加工精度和配合精度与伺服阀的要求一样，难以达到工业应用的要求；特别是在需要分阶段控制不同流量的工业应用中，如在工业生产中，需要完成一套动作，既包括快速或中速前进(或后退)，又包括慢速接近，还包括微动以准确定位，一般伺服阀、比例阀等难以解决这一问题。而分段控制集成式电液数字阀，能满足生产要求，工作运行可靠，故障率为零，是一种较理想的新型电液数字阀。

发明内容

本发明的目的就是要解决分阶段控制不同流量的工业应用问题，而提供一种工作可靠、精度高、响应快的分段控制集成式电液数字阀。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：分段控制集成式电液数字阀包括并联连接的电磁换向阀7、电磁球阀I 8和电磁球阀II 9，所述的电磁换向阀7与并联连接的液控单向阀I 3和液控单向阀II 4串联连接，所述的电磁球阀I 8与液控单向阀III 5串联连接，所述的电磁球阀II 9与液控单向阀IV 6串联连接，所述的电磁换向阀7、电磁球阀I 8、电磁球阀II 9和电液控单向可调节流阀10均与PWM放大器2连接。

在上述技术方案中，所述一种分段控制集成式电液数字阀还包括电液控单向可调节流阀10，所述的电磁换向阀7与油源11连接的油路上连接有电液控单向可调节流阀10。

在上述技术方案中，所述的电磁换向阀7的进油口P与电液控单向可调节流阀10的输出口连接，电液控单向可调节流阀10的进油口连接油源11，所述的电磁球阀I 8和电磁球阀II 9的进油口P连接在油源11的压力油管路上，电磁换向阀7的回油口T连接回油箱12，电磁球阀I 8和电磁球阀II 9的回油口T连接回油箱12的回油管路上。

进一步地，所述的电磁球阀I 8和电磁球阀II 9为常闭式电磁球阀。

在上述技术方案中，所述的PLC控制器1的控制方法为：

开始：PLC控制器1初始化，检测被控元件的位置信号，得到信号输入到PLC控制器，进行比较、校正；

然后，将信号检测元件移动至被控制点中间确认为基点，移动被控元件；

最后，计算被控元件控制点与基点的偏差值Δu，进行比例积分计算，确定被控元件的位移量。

进一步地，所述的被控元件的位移量具体确定方法为：当Δu＞A时，PLC控制器输出信号给电磁换向阀7、电液控单向可调节流阀10和电磁球阀I 8同时动作，控制被控元件快速运动，减小大偏差，并将减小后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当B＜Δu＜A时，PLC控制器输出信号给电磁换向阀7和电液控单向可调节流阀10，控制被控元件中速运动，减小偏差并将减小后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当C＜Δu＜B时，PLC控制器输出信号给电磁球阀I 8，控制被控元件低速运动，减小偏差并将消除后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当Δu＜C时，PLC控制器输出信号给电磁球阀II 9，PLC控制器输出PWM脉宽调制信号，驱动电磁球阀II 9输出微小流量，控制执行元件的微小移动使Δu逼近为零，达到准确控制被控元件的位移，上述的A、B、C是预先设定的位移值，其中，A＞B＞C。

上述的PLC控制器发出的信号，控制电液控单向可调节流阀10的不同开度状态，使电液控单向可调节流阀10输出不同流量控制被控元件的位移速度

本发明通过控制单元PLC控制器发出控制指令，经由PWM放大器放大后，分别或同时控制电磁换向阀、电液控单向可调节流阀、电磁球阀的动作，可以使多个阀同时动作，以大流量油液供给执行元件快速动作；也可使两个阀同时动作，调节油液较小流量供给执行元件实现较慢速动作；可单独控制阀的动作使执行元件慢速动作；还可以可通过液控单向可调节流阀的调节，以控制流量平稳微量变化，从而改善数字阀的动态性能，实现了每个流量阶段的控制，实现了执行元件位移的精确控制，工作运行可靠性高，零故障率，满足了生产要求。

附图说明

图1是本发明的结构组成框图；

图2是本发明的结构应用示意图；

图3是本发明的分段控制原理图；

图4是本发明的PLC的控制流程图；

图5某冷轧厂精整机组数控纠偏系统；

图6系统工作原理方框图；

图中：1、PLC控制器，2、PWM放大器，3、液控单向阀I，4、液控单向阀II，5、液控单向阀III，6、液控单向阀IV，7、电磁换向阀，8、电磁球阀I，9、电磁球阀II，10、电液控单向可调节流阀，11、油源，12、回油箱，13、分段控制集成式电液数字阀、14、位置反馈装置、15、执行油缸、16、卷取机、17、钢卷、18、光电检测装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例详细描述本发明分段控制集成式电液数字阀，但它们并不构成对本发明的限定。

参阅图2所示的分段控制集成式电液数字阀，它包括并联连接的电磁换向阀7、电磁球阀I 8和电磁球阀II 9，所述的电磁换向阀7与油源11连接的油路上连接有电液控单向可调节流阀10，所述的电磁换向阀7与并联连接的液控单向阀I 3和液控单向阀II 4串联连接，所述的电磁球阀I 8与液控单向阀III 5串联连接，所述的电磁球阀II 9与液控单向阀IV 6串联连接，所述的电磁换向阀7、电液控单向可调节流阀10、电磁球阀I 8、电磁球阀II 9和电液控单向可调节流阀10均与PWM放大器2连接。

具体实施例中，所述的电磁换向阀7的进油口P与电液控单向可调节流阀10的输出口连接，电磁换向阀7的回油口T连接回油箱12，电液控单向可调节流阀10的进油口直接连接在油源11上的压力油管路上，电磁换向阀7的输出口连接液控单向阀I 3和液控单向阀II 4的控制油口，液控单向阀I 3和液控单向阀II 4的出油口分别连接于执行元件(例如油缸)上。所述的电磁球阀I 8和电磁球阀II9的进油口P连接在油源11的压力油管路上，电磁球阀I 8和电磁球阀II 9的回油口T连接在回油箱12的回油管路上，所述的电磁球阀I 8和电磁球阀II 9的输出口分别连接液控单向阀III 5和液控单向阀IV 6的控制油口，液控单向阀III 5和液控单向阀IV 6的出油口分别连接于执行元件上。通常，电磁球阀I 8和电磁球阀II 9采用常闭式电磁球阀。

参阅图2可知，本发明分段控制集成式电液数字阀中，PLC控制器1发出的控制信号直接进入PWM放大器2，经过PWM放大器2放大后可控制电磁换向阀7、电液控单向可调节流阀10、电磁球阀I 8和电磁球阀II 9的单独动作或联合动作，电磁换向阀7的输入端连接电液控单向可调节流阀10，电磁换向阀7的输出端通过液控单向阀I 3和液控单向阀II 4连接执行元件，电磁球阀I 8和电磁球阀II 9的输出端通过控单向阀5和液控单向阀IV 6连接执行元件。

参阅图4，所述的PLC控制器1的控制方法为：

开始：PLC控制器1初始化，检测被控元件的位置信号，得到信号输入到PLC控制器，进行比较、校正；

然后，将信号检测元件移动至被控制点中间确认为基点，移动被控元件；

最后，计算被控元件控制点与基点的偏差值Δu，进行比例积分计算，确定被控元件的位移量。

被控元件的位移量具体确定方法为：当Δu＞A时，PLC控制器输出信号给电磁换向阀7、电液控单向可调节流阀10和电磁球阀I 8同时动作，控制被控元件快速运动，减小大偏差，并将减小后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当B＜Δu＜A时，PLC控制器输出信号给电磁换向阀7和电液控单向可调节流阀10，控制被控元件中速运动，减小偏差并将减小后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当C＜Δu＜B时，PLC控制器输出信号给电磁球阀I 8，控制被控元件低速运动，减小偏差并将消除后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当Δu＜C时，PLC控制器输出信号给电磁球阀II 9，PLC控制器输出PWM脉宽调制信号，驱动电磁球阀II 9输出微小流量，控制执行元件的微小移动使Δu逼近为零，达到准去控制被控元件的位移，上述的A、B、C预先设定的位移值，其中，A＞B＞C。

参阅图3，在控制对象开始偏差量很大时的快速阶段，PLC控制器1发出信号经PWM放大器2放大后，控制电磁换向阀7、电液控单向可调节流阀10(开度调节到最大)、电磁球阀I 8或电磁球阀II 9均收到信号，各阀同时向执行元件供油，得到大流量油液，执行元件快速前进，消除大的偏差量；在偏差量低到一定程度的中速阶段，只控制电磁换向阀7、电液控单向可调节流阀10收到信号，执行元件得到中等流量的油液，实现中速快进，此时还可通过调节电液控单向可调节流阀10开度大小来适应偏差量要求；在若偏差量进一步减小的低速阶段，此时只控制电磁球阀I 8和电磁球阀II 9动作，执行元件获得更小的流量，低速前进；在偏差接近于零时的微调阶段，此时由一个电磁球阀I 8或电磁球阀II 9动作，微调供油，使偏差量趋近于零，达到了准确控制的要求。在快速阶段、中速阶段、低速阶段和微调阶段均能接受到PLC控制器1的信号，自动适应调节量的变化，有效实现执行元件“启”与“停”的分段控制，由PLC控制器1结合PWM放大器2控制电液数字阀的动作，其控制精度高，响应快，工作稳定可靠，自适应性强，适用于各种需要分阶段控制的工业应用场合。

本发明试用实例：

本发明用于分段控制集成电液数字阀的电液数控系统中，下面是在某冷轧厂精整机组数控纠偏系统中实验试用情况予以说明：

某冷轧厂精整机组数控纠偏系统，即数控对边卷齐系统，其对边卷齐精度要求小于±1mm，无塔形。该系统由微机PLC 1、放大器2、分段控制集成式电液数字阀13、位置反馈装置14、执行油缸15、卷取机16、钢卷17、光电检测装置18等组成，如图5所示。

工作原理：数控对边卷齐系统采用恒压油源供油；与操作系统之间采用Modbus或Ethernet网络等通讯方式进行数据交换，由操作系统向运行在各个工作点的控制装置发布命令和调整运行参数，各工作点的控制装置在自动卷取过程中，使板带按预定的程序进行对边卷齐控制，即按板带相对预定的偏离量大小，微机(PLC)发出不同的偏差信号，执行元件自适应分段控制，达到板带对边卷齐的目的，图6为该系统工作原理的方框图。

Claims (5)

1.一种分段控制集成式电液数字阀，其特征在于：包括PLC控制器（1）、与PLC控制器（1）连接的PWM放大器（2）和集成阀块，所述的集成阀块包括并联连接的电磁换向阀(7)、电磁球阀Ⅰ(8)和电磁球阀Ⅱ(9)，所述的电磁换向阀(7)与并联连接的液控单向阀Ⅰ(3)和液控单向阀Ⅱ(4)串联连接，所述的电磁球阀Ⅰ(8)与液控单向阀Ⅲ(5)串联连接，所述的电磁球阀Ⅱ(9)与液控单向阀Ⅳ(6)串联连接，所述的电磁换向阀(7)、电磁球阀Ⅰ(8)和电磁球阀Ⅱ(9)均与PWM放大器(2)连接；

它还包括电液控单向可调节流阀(10)，所述的电磁换向阀(7)与油源(11)连接的油路上连接有电液控单向可调节流阀(10)；

所述的电磁换向阀(7)的进油口P与电液控单向可调节流阀(10)的输出口连接，电液控单向可调节流阀(10)的进油口连接油源(11)，所述的电磁球阀Ⅰ(8)和电磁球阀Ⅱ(9)的进油口P连接在油源(11)的压力油管路上，电磁换向阀(7)的回油口T连接回油箱(12)，电磁球阀Ⅰ(8)和电磁球阀Ⅱ(9)的回油口T连接回油箱(12)的回油管路上。

2.根据权利要求1所述的分段控制集成式电液数字阀，其特征在于：所述的电磁球阀Ⅰ(8)和电磁球阀Ⅱ(9)为常闭式电磁球阀。

3.根据权利要求1或2所述的分段控制集成式电液数字阀，其特征在于： PLC控制器(1)的控制方法为：

开始：PLC控制器(1)初始化，检测被控元件的位置信号，得到信号输入到PLC控制器，进行比较、校正；

然后，将信号检测元件移动至被控制点中间确认为基点，移动被控元件；

最后，计算被控元件控制点与基点的偏差值⊿u，进行比例积分计算，确定被控元件的位移量。

4.根据权利要求3所述的分段控制集成式电液数字阀，其特 征在于：所述的被控元件的位移量具体确定方法为：当⊿u>A时，PLC控制器输出信号给电磁换向阀(7)、电液控单向可调节流阀(10)和电磁球阀Ⅰ(8)同时动作，控制被控元件快速运动，减小大偏差，并将减小后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当B<⊿u< A时，PLC控制器输出信号给电磁换向阀(7)和电液控单向可调节流阀(10)，控制被控元件中速运动，减小偏差并将减小后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当C<⊿u<B时，PLC控制器输出信号给电磁球阀Ⅰ(8)，控制被控元件低速运动，减小偏差并将消除后的偏差信号反馈到PLC控制器；

当⊿u<C时，PLC控制器输出信号给电磁球阀Ⅱ(9)，PLC控制器输出PWM脉宽调制信号，驱动电磁球阀Ⅱ(9)输出微小流量，控制执行元件的微小移动使⊿u逼近为零，达到准确控制被控元件的位移，上述的A、B、C预先设定的位移值，其中，A>B>C。

5.根据权利要求4所述的分段控制集成式电液数字阀，其特征在于：所述的PLC控制器发出的信号，控制电液控单向可调节流阀(10)的不同开度状态，使电液控单向可调节流阀(10)输出不同流量控制被控元件的位移速度。 

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