CN103089750B - 用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器及其控制方法，包括可编程序控制器、总线接口模块、接口模块，所述可编程序控制器通过总线接口连接有接口模块；所述可编程序控制器是把逻辑控制功能和运动控制功能，传动装置参数化功能融合在一起；所述接口模块分为至少两组接口，每组接口依次连接有比例放大器、比例阀、油缸、传感器；由可编程序控制器，总线接口模块、接口模块、比例放大器、比例阀、油缸、传感器组成了一个用可编程序控制器进行油缸控制的控制器，再连接多个油缸同时驱动的机械运动部件。本发明可实现多组油缸速度控制、多缸精确的位置控制、多缸间精确的位置控制。

Description

用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器及其控制方法
技术领域
本发明属于工业使用液压系统集成的装备制造领域，特别涉及一种采用可编程序控制器对液压系统中多组油缸进行速度、位置进行自动精确控制的方法以及其专用自动控制器。
背景技术
液压系统中对多组油缸进行速度，位置自动精确控制，由于液压油的物理特性决定了其响应速度和动态特性都较低，而且在液压电液比例系统启动、停止以及换向时都会出现大滞后性，导致给定量与执行系统速度之间有非线性区域，该区域恰恰影响液压系统定位精度。如果以控制线性电气轴的模型来控制非线性液压轴，速度会不稳定，而且位置闭环会不停的修正由速度不稳定所带来的位置偏差，液压执行机构不稳定，造成定位误差较大。
目前，国内国外对多组油缸进行速度，位置自动精确控制系统由荷兰DELEM公司，瑞士CBLCLE公司，比利时LVD公司，德国BOSCH-REXROCH等国外几家公司生产。其中荷兰DELEM公司的DA65W系列产品，瑞士CBLCLE公司的MODEVA12系列产品。对多组油缸进行速度，位置自动精确控制系统只有比利时LVD公司，德国BOSCH-REXROCH可以生产，LVD公司不提供商业化产品，BOSCH-REXROCH公司产品先后提供从HNC4系列控制器，MX4系列控制系统到MAC8系列控制系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器及其控制方法，以解决现有技术中多组油缸控制中存在的多组油缸进行速度不稳定、位置不精确的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器，包括可编程序控制器、总线接口模块、接口模块，所述可编程序控制器通过总线接口连接有接口模块；所述可编程序控制器是把逻辑控制功能和运动控制功能，传动装置参数化功能融合在一起；所述接口模块分为至少两组接口，每组接口依次连接有比例放大器、比例阀、油缸、传感器；由可编程序控制器，总线接口模块、接口模块、比例放大器、比例阀、油缸、传感器组成了一个用可编程序控制器进行油缸控制的控制器，再连接多个油缸同时驱动的机械运动部件。
可编程序控制器是双CPU系统，一个是逻辑PLC的CPU,另一个是运动控制的CPU，两CPU之间通过硬件连接。
一种使用上述的用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器的控制方法，具体步骤如下：
由四组油缸同时驱动，机械运动部件五个冲程：
a、快速下行,机械运动部件以85毫米/秒速度快速下行；
b、慢速工进,机械运动部件到快慢速切换位置后转入小于10毫米/秒的慢速工进，在该冲程开始加压；
c、保压，机械运动部件到设定的位置后开始3－5秒的保压；
d、卸压，保压结束后液压系统卸压；
e、快速返程，卸压完成后机械运动部件进入85毫米/秒快速返回；完成机械运动部件的一个运动周期。
本发明的有益效果是：
在用可编程序控制器进行多油缸控制的方法制造成专用控制器，应用到机械运动部件的控制中，其控制性能、控制指标完全达到国外公司同类控制器水平，实现多组油缸速度控制、多缸精确的位置控制、多缸间精确的位置控制，用于工业使用液压系统集成的装备制造行业中。
附图说明
图1-1和图1-2组合成为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发作进一步说明。
一种用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器，包括可编程序控制器101、总线接口模块102、接口模块103，所述可编程序控制器101通过总线接口102连接有接口模块103；所述可编程序控制器101是把逻辑控制功能和运动控制功能，传动装置参数化功能融合在一起；所述接口模块103分为四组接口，每组接口依次连接有比例放大器、比例阀、油缸、传感器；由可编程序控制器，总线接口模块102、接口模块103、比例放大器、比例阀、油缸、传感器组成了一个用可编程序控制器进行油缸控制的控制器，再连接多个油缸同时驱动的机械运动部件104。
总线接口模块102是可编程序控制器101的两个硬件接口,通过DP(DRIVE)接口和接口模块103连接。
接口模块103输出4个独立的模拟量给定信号;编码器类型选择4个TTL增量型编码器，或者4个SSI绝对值编码器;20路I/O点,和可编程序控制器101的同步通讯速率最大到12MBbit/s。
本实施例中，可编程序控制器101采用T-PLC可编程序控制器;总线接口模块102采用PROFIBUS-DP(DRIVE)总线接口；接口模块103采用IM174接口模块。
对T-PLC可编程序控制器;，PROFIBUS-DP(DRIVE)总线接口总线接口，IM174接口模块接口模块功能说明如下：
T-PLC可编程序控制器是把逻辑控制功能和运动控制功能，传动装置参数化功能融合在一起。
T-PLC可编程序控制器是双CPU系统，一个是传统的逻辑PLC的CPU,另一个是运动控制的CPU，两CPU之间通过硬件连接，不需要用户编写程序。
PROFIBUS-DP(DRIVE)总线接口和DP(DRIVE)是T-PLC可编程序控制器的两个硬件接口,通过DP(DRIVE)接口和IM174模块链接。
每个IM174接口模块可以输出4个独立的模拟量给定信号;编码器类型可以选择4个TTL增量型编码器,或者4个SSI绝对值编码器;20路I/O点,和T-PLC的同步通讯速率最大到12MBbit/s。
104是多个油缸同时驱动的机械运动部件。多油缸同时驱动可以减轻机械运动部件的重量，同时机械运动部件可以制造的很长。
如图1所示，Y1、Y2、Y3、Y4是四组油缸；
114是Y1油缸位置和速度反馈传感器；115是Y1轴比例阀放大器；116是比例方向阀；117是Y1油缸。由101控制器，102模块接口，103接口模块，114传感器，115比例放大器，116比例阀，117油缸等组成了一个用可编程序控制器进行Y1油缸控制的专用控制器。
124是Y2油缸位置和速度反馈传感器；125是Y2轴比例阀放大器；126是比例方向阀；127是Y2油缸。由101控制器，102模块接口，103接口模块，124传感器，125比例放大器，126比例阀，127油缸等组成了一个用可编程序控制器进行Y2油缸控制的专用控制器。
134是Y3油缸位置和速度反馈传感器；135是Y3轴比例阀放大器；136是比例方向阀；137是Y3油缸。由101控制器，102模块接口，103接口模块，134传感器，135比例放大器，136比例阀，137油缸等组成了一个用可编程序控制器进行Y3油缸控制的专用控制器。
144是Y4油缸位置和速度反馈传感器；145是Y5轴比例阀放大器；146是比例方向阀；147是Y4油缸。由101控制器，102模块接口，103接口模块，144传感器，145比例放大器，146比例阀，147油缸等组成了一个用可编程序控制器进行Y4油缸控制的专用控制器。
一种上所用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器的控制方法：
104是多个油缸同时驱动的机械运动部件，由四组油缸同时驱动，机械运动部件五个冲程：
a、快速下行,机械运动部件以85毫米/秒速度快速下行；
b、慢速工进,机械运动部件到快慢速切换位置后转入小于10毫米/秒的慢速工进，在该冲程开始加压；
c、保压，机械运动部件到设定的位置后开始3－5秒的保压；
d、卸压，保压结束后液压系统卸压；
e、快速返程，卸压完成后机械运动部件进入85毫米/秒快速返回；完成机械运动部件的一个运动周期。
在用可编程序控制器进行多油缸控制的方法制造成专用控制器，应用到机械运动部件的控制中，其控制性能、控制指标完全达到国外公司同类控制器水平，实现多组油缸速度控制、多缸精确的位置控制、多缸间精确的位置控制，用于工业使用液压系统集成的装备制造行业中。
可编程序控制器T-PLC对液压系统中多组油缸进行速度，位置自动精确控制时，可编程序控制器T-PLC是该系统的主控制器。就单个油缸控制而言，可编程序控制器T-PLC可以通过模拟量输出来控制比例方向阀的开度和方向，从而控制液压缸的运动方向和速度大小；油缸速度和位置反馈传感器（光栅尺或磁栅尺）通过IM174接口模块输入脉冲信号反馈给可编程序控制器T-PLC，油缸实际速度和位置反馈值通过PROFIBUS-DP(DRIVE)从IM174模块传送至T-PLC，由T-PLC控制器计算出的控制设定值传送至IM174模块，传送的控制设定值作为模拟量值从IM174模块输出至电液比例方向阀,电液比例方向阀控制液压油缸运行，组成一个单轴位置闭环电液比例控制系统。
在可编程序控制器T-PLC软件系统中,液压系统中多组油缸进行速度，位置自动精确控制其中，以一个轴的控制数据或以这个轴的实际反馈传感器为主轴，提供控制基准，其它轴均为从轴，按比例系数或按预设的曲线进行同步跟踪，移植液压单轴运动控制功能，多缸间精确的速度及最终位置控制。在该系统中将Y1轴作为“主轴”,其它Y2、Y3、Y4三个轴为“从轴”是主轴的跟随轴，将控制的速度和位置赋值给“主轴”,各“从轴”同时获得速度和位置的所有赋值,在动态控制过程中“从轴”跟随“主轴”的主控值，主控值和从轴的位置之比按照一比一计算。

Claims (2)

1.一种用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器，其特征在于：包括可编程序控制器（101）、总线接口模块（102）、接口模块（103），所述可编程序控制器（101）通过总线接口（102）连接有接口模块（103）；所述可编程序控制器（101）是把逻辑控制功能和运动控制功能，传动装置参数化功能融合在一起；所述接口模块（103）分为至少两组接口，每组接口依次连接有比例放大器、比例阀、油缸、传感器；由可编程序控制器，总线接口模块(102)、接口模块(103)、比例放大器、比例阀、油缸、传感器组成了一个用可编程序控制器进行油缸控制的控制器，再连接多个油缸同时驱动的机械运动部件(104)；可编程序控制器（101）是双CPU系统，一个是逻辑PLC的CPU,另一个是运动控制的CPU，两CPU之间通过硬件连接；总线接口模块（102）是可编程序控制器（101）的两个硬件接口,通过DP(DRIVE)接口和接口模块（103）连接；接口模块（103）输出4个独立的模拟量给定信号;编码器类型选择4个TTL增量型编码器，或者4个SSI绝对值编码器;20路I/O点,和可编程序控制器（101）的同步通讯速率最大到12MBbit/s。
2.一种使用如权利要求1所述的用可编程控制器进行多组油缸控制的控制器的控制方法，其特征在于：具体步骤如下：
由四组油缸同时驱动，机械运动部件五个冲程：
a、快速下行,机械运动部件以85毫米/秒速度快速下行；
b、慢速工进,机械运动部件到快慢速切换位置后转入小于10毫米/秒的慢速工进，在该冲程开始加压；
c、保压，机械运动部件到设定的位置后开始3－5秒的保压；
d、卸压，保压结束后液压系统卸压；
e、快速返程，卸压完成后机械运动部件进入85毫米/秒快速返回；完成机械运动部件的一个运动周期；
以一个轴的控制数据或以这个轴的实际反馈传感器为主轴，提供控制基准，其它轴均为从轴，按比例系数或按预设的曲线进行同步跟踪，移植液压单轴运动控制功能，多缸间精确的速度及最终位置控制；在该系统中将Y1轴作为“主轴”,其它Y2、Y3、Y4三个轴为“从轴”是主轴的跟随轴，将控制的速度和位置赋值给“主轴”,各“从轴”同时获得速度和位置的所有赋值,在动态控制过程中“从轴”跟随“主轴”的主控值，主控值和从轴的位置之比按照一比一计算。
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