CN105134684B - 一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统及故障自动诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统及故障自动诊断方法，包括多个电磁开关阀、速度调节器、单向阀、节流器、液压缸和电气控制单元，液压缸内的位移传感器、液压缸的塞腔和杆腔液压回路上连接的压力传感器均通过电缆与电气控制单元相连接，液压缸的塞腔和杆腔液压回路分别通过速度调节器与电磁开关阀的油口连接，液压缸的塞腔和杆腔液压回路分别通过单向阀与节流器及电磁开关阀的油口连接，液压缸杆腔的液压回路通过溢流阀与回油口连接。本发明能准确自动判断某个或者多个电磁开关阀的故障，操作人员可以及时准确地更换发生故障的电磁开关阀，从而大大节省维修时间及提高维修效率，保证设备的可靠运行。

Description

一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统及故障自动诊断方法

技术领域

本发明涉及油路阀门领域，具体是一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统及故障自动诊断方法。

背景技术

电磁开关阀常被用于液压领域的油液通断控制。由于其结构简单、价格低廉，通过多个电磁开关阀的适当组合，能被广泛应用于液压领域的液压缸位置控制系统中。

现有的由多个电磁开关阀组成的液压缸位置控制系统中，由于电磁开关阀数量较多，且由多个电磁开关阀构成的液压油路较为复杂，当某个或者多个电磁开关阀发生故障时，故障查找及排除变得非常困难，大大增加了维修难度和延长了维修时间，造成设备的正常运行受到严重影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统及故障自动诊断方法，通过多个电磁开关阀的组合能够实现对液压缸的位置控制，且能够在由多个电磁开关阀组成的位置控制系统发生故障时，通过该发明能迅速自动判断发生故障的电磁开关阀，保证设备的可靠运行，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统，至少包括第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第三电磁开关阀、第四电磁开关阀、第五电磁开关阀、第一速度调节器、第二速度调节器、第一单向阀、第二单向阀、节流器、溢流阀、液压缸和电气控制单元，液压缸上安装有位移传感器，液压缸的塞腔液压回路连接有第一压力传感器，液压缸的杆腔液压回路连接有第二压力传感器，液压缸的塞腔液压回路通过第一速度调节器分别连接第一电磁开关阀的油口以及第二电磁开关阀的油口，液压缸的杆腔液压回路通过第二速度调节器分别连接第三电磁开关阀的油口以及第四电磁开关阀的油口，液压缸的塞腔液压回路通过第一单向阀、液压缸的杆腔液压回路通过第二单向阀分别与节流器连接，节流器与第五电磁开关阀的油口连接，液压缸杆腔的液压回路通过溢流阀连接回油口，来自液压站的压力油分别连接第一电磁开关阀的油口和第三电磁开关阀的油口，排回液压站回油口分别连接第二电磁开关阀的油口、第四电磁开关阀的油口以及第五电磁开关阀的油口；

第一压力传感器、第二压力传感器及位移传感器分别通过电缆与电气控制单元连接，第一电磁开关阀的电磁铁、第二电磁开关阀的电磁铁、第三电磁开关阀的电磁铁、第四电磁开关阀的电磁铁及第五电磁开关阀的电磁铁分别通过电缆与电气控制单元连接，电气控制单元由外部提供电源。

作为本发明进一步的方案：所述电气控制单元由计算机、PLC或单片机组成。

作为本发明进一步的方案：所述第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第三电磁开关阀以及第四电磁开关阀为被检测的是否发生故障的电磁开关阀。

作为本发明进一步的方案：所述第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第三电磁开关阀、第四电磁开关阀、第一速度调节器及第二速度调节器用于控制液压缸，所述电气控制单元通过检测安装在液压缸上的位移传感器及安装在液压回路上的第一压力传感器及第二压力传感器的实际反馈值，并与设定值相比较，电气控制单元实时根据比较值精准地控制第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第三电磁开关阀以及第四电磁开关阀的通断电时间，并调整第一速度调节器及第二速度调节器的开度，来实现对液压缸的精确控制。

一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统的诊断方法，由电气控制单元预先设定液压缸的运动程序，根据液压缸的运动方向，电气控制单元自动控制由第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第三电磁开关阀、第四电磁开关阀、液压缸及位移传感器构成的闭环控制系统，通过调节电磁开关阀的液压回路来实现液压缸的自动运行，结合位移传感器的位置反馈值以及压力传感器的压力反馈值，电气控制单元能自动判断某个电磁开关阀是否发生故障；液压缸静止时，电气控制单元控制液压缸的塞腔和杆腔的残余压力释放液压回路的第五电磁开关阀，同时检测压力传感器的反馈值，电气控制单元能自动判断某个电磁开关阀是否发生故障，通过设定的程序电气控制单元最终能准确自动判断某个或者多个电磁开关阀是否发生故障。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：液压缸的位置控制由多个电磁开关阀进行控制，控制方式简单，且价格低廉；同时由于电气控制单元按照预先设定的自动控制程序来控制由电磁开关阀、液压缸以及位移传感器组成的闭环控制系统，通过检测位移传感器及压力传感器的反馈值，电气控制单元能准确自动判断某个或者多个电磁开关阀的故障，采用本方法能自动快速判断某个或者多个发生故障的电磁开关阀，大大节省了维修时间及提高了维修准确性，提高了生产率，保证设备的可靠运行。

附图说明

图1为本发明的液压原理图。

图中：101-第一电磁开关阀；102-第二电磁开关阀；103-第三电磁开关阀；104-第四电磁开关阀；105-第五电磁开关阀；201-第一速度调节器；202-第二速度调节器；301-第一单向阀；302-第二单向阀；401-第一压力传感器；402-第二压力传感器；5-节流器；6-溢流阀；7-液压缸；8-位移传感器；9-电气控制单元；P0-主压力管路；T0-主回油管路；A-电磁开关阀油口；a-电磁开关阀的电磁铁；V-外部供电。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统，至少包括第一电磁开关阀101、第二电磁开关阀102、第三电磁开关阀103、第四电磁开关阀104、第五电磁开关阀105、第一速度调节器201、第二速度调节器202、第一单向阀301、第二单向阀302、节流器5、溢流阀6、液压缸7和电气控制单元9；液压缸7上安装有位移传感器8，液压缸7的塞腔液压回路连接有第一压力传感器401，液压缸7的杆腔液压回路连接有第二压力传感器402，液压缸7的塞腔液压回路通过第一速度调节器201分别连接第一电磁开关阀101的油口A1以及第二电磁开关阀102的油口A2，液压缸7的杆腔液压回路通过第二速度调节器202分别连接第三电磁开关阀103的油口A3以及第四电磁开关阀104的油口A4，液压缸7的塞腔液压回路通过第一单向阀301、液压缸7的杆腔液压回路通过第二单向阀302分别与节流器5连接，节流器5与第五电磁开关阀105的油口A5连接，液压缸7杆腔的液压回路通过溢流阀6连接回油口T0，来自液压站的压力油P0分别连接第一电磁开关阀101的油口P1和第三电磁开关阀103的油口P3，排回液压站回油口T0分别连接第二电磁开关阀102的油口P2、第四电磁开关阀104的油口P4以及第五电磁开关阀105的油口P5。

第一压力传感器401、第二压力传感器402及位移传感器8分别通过电缆与电气控制单元9连接，第一电磁开关阀101的电磁铁a1、第二电磁开关阀102的电磁铁a2、第三电磁开关阀103的电磁铁a3、第四电磁开关阀104的电磁铁a4及第五电磁开关阀105的电磁铁a5分别通过电缆与电气控制单元9连接，电气控制单元9由外部提供电源V。

基于液压位置控制系统的电磁开关阀的逻辑油路控制系统的故障自动诊断方法，由电气控制单元9预先设定液压缸7的运动程序，根据液压缸7的运动方向，电气控制单元9自动控制由第一电磁开关阀101、第二电磁开关阀102、第三电磁开关阀103、第四电磁开关阀104、液压缸7及位移传感器8构成的闭环控制系统，通过调节电磁开关阀1的液压回路来实现液压缸7的自动运行，结合位移传感器8的位置反馈值以及压力传感器4的压力反馈值，电气控制单元9能自动判断某个电磁开关阀1是否发生故障。液压缸7静止时，电气控制单元9控制液压缸7的塞腔和杆腔的残余压力释放液压回路的第五电磁开关阀105，同时检测压力传感器4的反馈值，电气控制单元9能自动判断某个电磁开关阀1是否发生故障。通过设定的程序，电气控制单元9最终能准确自动判断某个或者多个电磁开关阀1是否发生故障。

所述第一电磁开关阀101、第二电磁开关阀102、第三电磁开关阀103以及第四电磁开关阀104为被检测的是否发生故障的电磁开关阀。

所述溢流阀6用于防止液压缸7的杆腔压力超过安全值，保护液压缸7的杆腔，起安全溢流作用。

所述电气控制单元9由计算机、PLC或单片机组成。

所述第一速度调节器201和第二速度调节器202用于设定液压缸7的速度，使液压缸7能稳定工作。

所述第一电磁开关阀101、第二电磁开关阀102、第三电磁开关阀103、第四电磁开关阀104、第一速度调节器201及第二速度调节器202用于控制液压缸7，所述电气控制单元9通过检测安装在液压缸7上的位移传感器8及安装在液压回路上的第一压力传感器401及第二压力传感器402的实际反馈值，并与设定值相比较，电气控制单元9实时根据比较值精准地控制第一电磁开关阀101、第二电磁开关阀102、第三电磁开关阀103以及第四电磁开关阀104的通断电时间，并调整第一速度调节器401及第二速度调节器402的开度，来实现对液压缸7的精确控制。

电气控制单元9保持第一电磁开关阀101的电磁铁a1断电、第二电磁开关阀102的电磁铁a2断电、第三电磁开关阀103的电磁铁a3断电、第四电磁开关阀104的电磁铁a4断电、第五电磁开关阀105的电磁铁a5得电，保持时间t0后，电气控制单元9检测位移传感器8的反馈值不变化时，第五电磁开关阀105的电磁铁a5断电，检测压力传感器4的压力反馈值，如果第一压力传感器401的压力反馈值等于系统工作压力值P0，则第一电磁开关阀101故障；如果第二压力传感器402的压力反馈值等于系统工作压力值P0，则第三电磁开关阀103故障；其中时间t0由液压缸7及速度调节阀2的参数确定，P0为来自液压站的系统工作压力值。

电气控制单元9控制第五电磁开关阀105的电磁铁a5断电，第一电磁开关阀101的电磁铁a1、第四电磁开关阀104的电磁铁a4得电，液压缸7将正向运动到位移传感器8的最大位置值Smax，保持时间t1后，如果位移传感器8的实际反馈值小于最大位置值Smax，且第一压力传感器401的压力反馈值小于系统工作压力值P0，则第一电磁开关阀101故障；如果第二压力传感器402的压力反馈值等于系统工作压力值P0，则第四电磁开关阀104故障。液压缸7正向运动到位移传感器8的最大位置值Smax，保持时间t1后，第一电磁开关阀101电磁铁a1通电，第一压力传感器401的压力反馈值等于系统工作压力值P0，第二电磁开关阀102的电磁铁a2通电，如果第一压力传感器401的压力反馈值不变化，则第二电磁开关阀102故障。其中时间t1由液压缸7及速度调节阀2的参数确定，Smax为液压缸7的最大位置值，P0为来自液压站的系统工作压力值。

电气控制单元9控制第五电磁开关阀105的电磁铁a5断电，第二电磁开关阀102电磁铁a2、第三电磁开关阀103的电磁铁a3得电，液压缸7将反向运动到位移传感器8的最小位置值Smin，保持时间t2后，如果位移传感器8的实际反馈值大于最小位置值Smin，且第二压力传感器402的压力反馈值小于系统工作压力值P0，则第三电磁开关阀103故障；如果第一压力传感器401的压力反馈值等于系统工作压力值式中SR为液压缸7的杆腔面积、SP为液压缸7的塞腔面积，则第二电磁开关阀102故障。

液压缸7反向运动到位移传感器8的最小位置值Smax，保持时间t2后，第三电磁开关阀103电磁铁a3通电，第二压力传感器402的压力反馈值等于系统工作压力值P0，第四电磁开关阀104的电磁铁a4通电，如果第二压力传感器402的压力反馈值不变化，则第四电磁开关阀104故障。其中时间t2由液压缸7及速度调节阀2的参数确定，Smin为液压缸7的最小位置值，P0为来自液压站的系统工作压力值。

通过上述程序的自动运行，电气控制单元9能准确判断并显示被检测的某个或者多个电磁开关阀是否发生故障，通过该故障自动诊断系统，操作人员可以及时准确地更换发生故障的电磁开关阀。

完成更换发生故障的电磁开关阀后，通过预先设定的液压缸7的位移，电气控制单元9自动控制由第一电磁开关阀101、第二电磁开关阀102、第三电磁开关阀103、第四电磁开关阀104与液压缸7、位移传感器8构成的位置闭环控制系统，控制液压缸7按照给定的程序运动，通过检测位移传感器8的控制精度来判断维修后的电磁开关阀控制系统是否完成维修工作。

本发明的优点是：液压缸7的位置控制通过多个电磁开关阀1来实现，控制方式简单，且价格低廉；同时由电气控制单元9按照预先设定的自动控制程序来控制电磁开关阀1的通断，通过检测位移传感器8及压力传感器4的反馈值，能准确自动判断某个或者多个电磁开关阀1的故障。通过该故障自动诊断系统，操作人员可以及时准确地更换发生故障的电磁开关阀。所以采用本方法能自动快速判断某个或者多个发生故障的电磁开关阀1，大大节省了维修时间及提高了维修效率，保证设备的可靠运行。

本实施案例中，以四个电磁开关阀控制液压缸的动作为例作了说明，本发明也同样适用于多个电磁开关阀同时控制液压缸运行的液压系统。多个电磁开关阀同时控制液压缸动作时的工作程序及方法与本实施例的运行动作程序及方法一致，这里不一一叙述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种电磁开关阀的逻辑油路控制系统，至少包括第一电磁开关阀(101)、第二电磁开关阀(102)、第三电磁开关阀(103)、第四电磁开关阀(104)、第五电磁开关阀(105)、第一速度调节器(201)、第二速度调节器(202)、第一单向阀(301)、第二单向阀(302)、节流器(5)、溢流阀(6)、液压缸(7)和电气控制单元(9)，其特征在于，液压缸(7)上安装有位移传感器(8)，液压缸(7)的塞腔液压回路连接有第一压力传感器(401)，液压缸(7)的杆腔液压回路连接有第二压力传感器(402)，液压缸(7)的塞腔液压回路通过第一速度调节器(201)分别连接第一电磁开关阀(101)的油口以及第二电磁开关阀(102)的油口，液压缸(7)的杆腔液压回路通过第二速度调节器(202)分别连接第三电磁开关阀(103)的油口以及第四电磁开关阀(104)的油口，液压缸(7)的塞腔液压回路通过第一单向阀(301)、液压缸(7)的杆腔液压回路通过第二单向阀(302)分别与节流器(5)连接，节流器(5)与第五电磁开关阀(105)的油口连接，液压缸(7)杆腔的液压回路通过溢流阀(6)连接回油口，来自液压站的压力油分别连接第一电磁开关阀(101)的油口和第三电磁开关阀(103)的油口，排回液压站回油口分别连接第二电磁开关阀(102)的油口、第四电磁开关阀(104)的油口以及第五电磁开关阀(105)的油口；

第一压力传感器(401)、第二压力传感器(402)及位移传感器(8)分别通过电缆与电气控制单元(9)连接，第一电磁开关阀(101)的电磁铁a1、第二电磁开关阀(102)的电磁铁a2、第三电磁开关阀(103)的电磁铁a3、第四电磁开关阀(104)的电磁铁a4及第五电磁开关阀(105)的电磁铁a5分别通过电缆与电气控制单元(9)连接，电气控制单元(9)由外部提供电源；

所述第一电磁开关阀(101)、第二电磁开关阀(102)、第三电磁开关阀(103)、第四电磁开关阀(104)、第一速度调节器(201)及第二速度调节器(202)用于控制液压缸(7)，所述电气控制单元(9)通过检测安装在液压缸(7)上的位移传感器(8)及安装在液压回路上的第一压力传感器(401)及第二压力传感器(402)的实际反馈值，并与设定值相比较，电气控制单元(9)实时根据比较值精准地控制第一电磁开关阀(101)、第二电磁开关阀(102)、第三电磁开关阀(103)以及第四电磁开关阀(104)的通断电时间，并调整第一速度调节器(401)及第二速度调节器(402)的开度，来实现对液压缸(7)的精确控制，所述电气控制单元(9)由计算机、PLC或单片机组成，所述第一电磁开关阀(101)、第二电磁开关阀(102)、第三电磁开关阀(103)、第四电磁开关阀(104)为被检测的是否发生故障的电磁开关阀。

2.一种如权利要求1所述的电磁开关阀的逻辑油路控制系统的故障自动诊断方法，其特征在于，由电气控制单元(9)预先设定液压缸(7)的运动程序，根据液压缸(7)的运动方向，电气控制单元(9)自动控制由第一电磁开关阀(10)、第二电磁开关阀(102)、第三电磁开关阀(103)、第四电磁开关阀(104)、液压缸(7)及位移传感器(8)构成的闭环控制系统，通过调节电磁开关阀(1)的液压回路来实现液压缸(7)的自动运行，结合位移传感器(8)的位置反馈值以及压力传感器(4)的压力反馈值，电气控制单元(9)能自动判断某个电磁开关阀(1)是否发生故障；液压缸(7)静止时，电气控制单元(9)控制液压缸的塞腔和杆腔的残余压力释放液压回路的第五电磁开关阀(105)，同时检测压力传感器(4)的反馈值，电气控制单元(9)能自动判断某个电磁开关阀(1)是否发生故障，通过设定的程序电气控制单元最终能准确自动判断某个或者多个电磁开关阀(1)是否发生故障。