CN106239971A - 一种液压机电液比例调节控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压机技术领域，尤其是一种液压机电液比例调节控制系统。所述系统采用比例调速阀实现对滑块下行时主缸进油量的控制，从而达到控制坏块下行速度的目的；同时，系统采用比例减压阀实现对顶缸进油口油压的控制，从而控制压边圈所提供的压边力；所述系统滑块位移信息由光栅尺位移传感器进行采集并通过数模转换器反馈给PC；同时，通过流量传感器监测主缸进油口流量，并通过数模转换器反馈给PC；所述系统压边圈提供的压边力信息通过顶缸压力传感器采集并通过数模转换器反馈给PC；同时，主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，此压力控制回路与顶缸压力传感器控制回路一起形成压边力的闭环控制系统。

Description

一种液压机电液比例调节控制系统

技术领域

本发明专利涉及液压机技术领域，尤其是一种液压机电液比例调节控制系统。

背景技术

液压机是进行板料成形的必要设备之一，其通过液压系统提供成形所需要的压力，并作用于模具，以使金属板料成形为各种零件。常规单动液压机只能以匀速控制滑块的运动速度，且无法通过压机实现压边力的控制；而在板料塑性成形中，冲压速度和压边力是影响板料的成形性能的重要因素；当冲压速度过大，加工硬化造成的强度上升尚未达到最大值便被迅速上升的应力超过，从而造成了板料破裂，浪费了板料的成形性能；当冲压速度过小，虽然能充分发挥加工硬化带来的抗拉强度和延仲率增大带来的成形性能变好的优势，但却增大了成形零件所需的时间，降低了加工效率；压边力的大小影响了成形中板料的流动，压边力过大，板料由于过大的摩擦力而难以流动，使得凹模圆角处的拉应力过大，从而易于发生破裂；压边力过小，会使得压边处容易产生起皱。

因此，通过对液压机压边力和冲压速度的合理控制能够提高板料的成形性能，研发能够进行冲压速度和压边力控制的液压机以及对应的控制系统对于提高板料成形技术具有积极的意义。

发明内容

本发明提出了一种液压机电液比例调节控制系统，目的是为了解决现有液压机控制系统无法提供变冲压速度和变压边力控制的问题，该系统能够针对不同工艺条件，按照设定的冲压速度和压边力进行冲压，并通过闭环控制实现对冲压速度和压边力的精确控制。

本发明所述的一种液压机电液比例调节闭环控制系统包括：PC，数模转换器，油箱，泵，主缸压力传感器，流量传感器，比例调速阀，比例减压阀，顶缸压力传感器，主缸，滑块，光栅尺位移传感器，压边圈，顶杆，顶缸；所述PC与数模转换器之间通过并口通信，数据信息为双向传递，PC的调节指令通过数模转换器以电信号形式传递给比例调速阀与比例减压阀，进而调节主缸进油口流量与顶缸进油口压力；所述主缸压力传感器安装于主缸进油口，检测主缸进油口压力，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器；所述顶缸压力传感器安装于顶缸进油口，检测顶缸进油口压力，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器；所述流量传感器安装于比例调节阀与主缸进油口之间，检测该油路的流量信息，并将其检测到的流量信息传递给数模转换器；所述光栅尺位移传感器安装于液压机侧壁，检测滑块的位移信息，并将其检测到的位移信息传递给数模转换器。

所述系统PC用于显示、修改、选择、接收和处理系统中的数据信息，光栅尺位移传感器、流量传感器、顶缸压力传感器及主缸压力传感器所采集的数据信息经由数模转换器通过并口通信方式传递给PC，同时，系统的工作状态及各项参数将通过PC彩色显示屏进行实时显示。

所述系统采用比例调速阀实现对滑块下行时主缸进油口流量的控制，从而达到控制滑块下行速度的目的；同时，系统采用比例减压阀实现对顶缸进油口油压的控制，从而控制压边圈所提供的压边力。

所述系统滑块位移信息由安装于液压机侧壁上的光栅尺位移传感器进行采集并通过数模转换器反馈给PC；同时，通过安装于主缸进油口的流量传感器监测主缸进油口流量，并通过数模转换器反馈给PC，从而形成冲压速度的闭环控制系统。

所述系统压边圈提供的压边力信息通过安装于顶缸进油口处的顶缸压力传感器采集并通过数模转换器反馈给PC；同时，安装于主缸进油口处的主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，从而形成压边力的闭环控制系统。

所述系统根据光栅尺位移传感器采集的位移信息可以得到在该位移处的即时速度，对比预设速度-位移函数中该位移对应的速度值，根据对比结果向比例调速阀发送指令信号，进而调整主缸进油口流量，以此实现对滑块下行速度的调节，从而形成对冲压速度进行闭环控制，保证冲压速度和位移的关系满足预设函数，同时安装于主缸进油口的流量传感器可以将主缸流量信息及时反馈给系统PC，根据流量传感器反馈的流量信息能够有效增强系统的反应速度。

所述系统根据安装于顶缸进油处的压力传感器采集的压力信息可以得到在该位移处的即时压边力，对比预设压边力-位移函数，根据对比结果向比例减压阀发送指令信号，从而调整顶缸进油口压力，以此实现对压边圈压力的调节，同时安装于主缸进油口处的主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，根据主缸压力传感器监测到的主缸进油口压力与顶缸压力传感器采集到的压力信息进行整合分析，从而保证压边力和位移的关系满足预设函数。

所述系统的闭环控制方法如下：

启动系统PC及液压机，通过PC选择系统运行方式，然后进入安装于PC内的控制系统程序，输入冲压速度和压边力的函数关系表达式并保存；冲压开始后，通过PC上的按钮开关，发送滑块下行指令。

在滑块下行过程中，通过安装于液压机侧壁上的光栅尺位移传感器采集的位移信息可以得到在该位移处的即时速度，该位移信息会进过PC处理后显示在PC显示屏上，并且对比预设速度-位移函数中该位移对应的速度值，根据对比结果采取相应措施向比例调速阀发送指令信号，进而调整主缸进油口流量，以此实现对滑块下行速度的调节，从而形成对冲压速度进行闭环控制，保证冲压速度和位移的关系满足预设函数，与此同时，安装于主缸进油口的流量传感器可以将主缸流量信息及时反馈给系统PC，此内嵌控制回路与光栅尺位移传感器控制回路一起形成冲压速度的闭环控制系统，通过该闭环控制系统能够有效增强系统对冲压速度进行调整的速度与精度。

在板料塑性成形过程中，通过安装于顶缸进油处的压力传感器采集的压力信息可以得到在该位移处的即时压边力，对比预设压边力-位移函数，根据对比结果采取相应措施向比例减压阀发送指令信号，从而调整顶缸进油口压力，同时，安装于主缸进油口处的主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，此主缸压力传感器控制回路与顶缸压力传感器控制回路一起形成压边力的闭环控制系统，通过该闭环控制系统能够有效增强系统对压边力的调整。

当冲压完成后，滑块迅速回升至零位移处，压边圈及顶杆下降回原位。

在系统运行的过程中，冲压速度、压边力、滑块位移、主缸进油口流量、主缸进油口压力及顶缸进油口压力会以曲线形式在PC彩色显示屏上进行实时显示，其中，主缸进油口流量、主缸进油口压力及顶缸进油口压力曲线可以隐藏；冲压完成后，各项设置参数、过程参数及结果参数可以以表格形式进行存储和打印，以方便后期进行数据处理与分析。

本发明提供了一种液压机电液比例调节控制系统，相比于普通液压机控制系统，其具有以下优势：

1)调整方便，可直接通过PC输入液压机系统的控制压力及冲压速度，实现系统压力及冲压速度的精确调整，不仅节省了调整时间，而且避免了手动调整的不精确。

2)以光栅尺位移传感器控制回路为主体，通过内嵌流量传感器控制回路，构建了冲压速度的闭环控制系统，有效增强了系统对冲压速度进行调整的响应速度与精度。

3)由安装于顶缸进油口处的顶缸压力传感器与安装于主缸进油口处的主缸压力传感器形成了压边力的闭环控制系统，通过对主缸进油口压力与顶缸进油口的压力信息进行整合分析，能够更为清晰的反应出此时板料成形所受到压边力，提高了系统的控制性能及压边力数据的准确性。

4)压边力参数和冲压速度参数可存储，液压机设定的各种压力参数和冲压速度参数可存储和调入，为制造工艺的合理制定提供数据支持。

附图说明

图1为一种液压机电液比例调节控制系统工作原理图。

图2为一种液压机电液比例调节控制系统框图；(a)冲压速度控制系统框图

(b)压边力控制系统框图。

具体实施方式

下面通过实例对照附图，进一步说明本发明的具体结构及其实施方式。

如图1所示，一种液压机电液比例调节控制系统，所述系统包括：PC1，数模转换器2，油箱3，泵4，主缸压力传感器5，流量传感器6，比例调速阀7，比例减压阀8，顶缸压力传感器9，主缸10，滑块11，光栅尺位移传感器12，压边圈13，顶杆14，顶缸15；PC1与数模转换器2之间通过并口通信，数据信息为双向传递；PC的调节指令通过数模转换器2以电信号形式传递给比例调速阀7与比例减压阀8，进而调节主缸10进油口流量与顶缸14进油口压力；所述主缸压力传感器5安装于主缸10进油口，检测主缸10进油口压力，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器2；所述顶缸压力传感器9安装于顶缸14进油口，检测顶缸15进油口压力，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器2；所属流量传感器6安装于比例调节阀7与主缸10进油口之间，并检测该油路的流量信息，并将其检测到的流量信息传递给数模转换器2；所述光栅尺位移传感器12安装于液压机侧壁，检测滑块11的位移信息，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器2。

所述系统PC1用于显示、修改、选择、接收和处理系统中的数据信息，光栅尺位移传感器12、流量传感器6、顶缸压力传感器9及主缸压力传感器5所采集的数据信息经由数模转换器2通过并口通信方式传递给PC1，系统电器元件动作指令信息也是经由数模转换器2通过并口通信方式与PC1进行交流，同时，系统的工作状态及各项参数将以设定形式通过PC彩色显示屏进行实时显示。

所述系统采用比例调速阀7实现对滑块11下行时主缸10进油口流量的控制，从而达到控制滑块11下行速度的目的；同时，系统采用比例减压阀8实现对顶缸15进油口油压的控制，从而控制压边圈13所提供的压边力。

所述系统滑块11位移信息由安装于液压机侧壁上的光栅尺位移传感器12进行采集并通过数模转换器2反馈给PC1；同时，通过安装于主缸10进油口的流量传感器6监测主缸10进油口流量，并通过数模转换器2反馈给PC1，此内嵌控制回路与光栅尺位移传感器12控制回路一起形成冲压速度的闭环控制系统；根据光栅尺位移传感器12采集的位移信息可以得到在该位移处的即时速度，对比预设速度-位移函数中该位移对应的速度值，根据对比结果采取相应措施向比例调速阀7发送指令信号，进而调整主缸10进油口流量，以此实现对滑块11下行速度的调节，从而形成对冲压速度进行闭环控制，保证冲压速度和位移的关系满足预设函数，同时安装于主缸10进油口的流量传感器6可以将主缸10流量信息及时反馈给系统PC1，根据流量传感器6反馈的流量信息能够有效提高系统对冲压速度进行调整的响应速度。

所述系统压边圈13提供的压边力信息通过安装于顶缸15进油口处的顶缸压力传感器9采集并通过数模转换器2反馈给PC1；同时，安装于主缸10进油口处的主缸压力传感器5监测顶缸10进油口压力，并通过数模转换器2反馈给PC1，此主缸压力传感器5控制回路与顶缸压力传感器9控制回路一起形成压边力的闭环控制系统；根据安装于顶缸10进油处的顶缸压力传感器5采集的压力信息可以得到在该位移处的即时压边力，对比预设压边力-位移函数，根据对比结果采取相应措施向比例减压阀8发送指令信号，从而调整顶缸10进油口压力，以此实现对压边圈13压力的调节，同时安装于主缸10进油口处的主缸压力传感器5监测顶缸15进油口压力，并通过数模转换器2反馈给PC1，根据主缸压力传感器5监测到的主缸10进油口压力与顶缸压力传感器9采集到的压力信息进行整合分析，为板料成形过程中实际所受到压边力提供准确的数据信息。

所述系统的闭环控制工作流程具体如下：

(1)启动系统PC1及液压站泵，通过PC1选择系统运行方式。

(2)然后进入安装于PC1内的控制系统程序，输入冲压速度和压边力的函数表达式并保存。

(3)冲压开始后，通过PC1上的指令开关，发送滑块11下行指令。

(4)在滑块11下行过程中，通过安装于液压机侧壁上的光栅尺位移传感器12采集的位移信息可以得到在该位移处的即时速度，该位移信息会进过PC1处理后显示在PC显示屏上，并且对比预设速度-位移函数中该位移对应的速度值，根据对比结果采取相应措施向比例调速阀7发送指令信号，进而调整主缸10进油口流量，以此实现对滑块11下行速度的调节，从而形成对冲压速度进行闭环控制，保证冲压速度和位移的关系满足预设函数，与此同时，安装于主缸10进油口的流量传感器6可以将主缸10进油口流量信息及时反馈给系统PC1，此内嵌控制回路与光栅尺位移传感器6控制回路一起形成冲压速度的闭环控制系统，通过该闭环控制系统能够有效增强系统对冲压速度进行调整的速度与精度。

(5)在板料塑性成形过程中，通过安装于顶缸10进油处的顶缸压力传感器5采集的压力信息可以得到在该位移处的即时压边力，对比预设压边力-位移函数，根据对比结果采取相应措施向比例减压阀8发送指令信号，从而调整顶缸15进油口压力，同时，安装于主缸10进油口处的主缸压力传感器5监测顶缸10进油口压力，并通过数模转换器2反馈给PC1，此主缸压力传感器5控制回路与顶缸压力传感器9控制回路一起形成压边力的闭环控制系统，通过该闭环控制系统能够有效增强系统对压边力的调整性能。

(6)当冲压完成后，滑块11迅速回升至零位移处，压边圈13及顶杆14下降回原位。

(7)在系统运行的过程中，冲压速度、压边力、滑块位移、主缸进油口流量、主缸进油口压力及顶缸进油口压力会以曲线形式在PC彩色显示屏上进行实时显示，其中，主缸进油口流量、主缸进油口压力及顶缸进油口压力曲线可以隐藏；冲压完成后，各项设置参数、过程参数及结果参数可以以表格形式进行存储和打印。

Claims (8)

1.一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于，所述系统包括：PC，数模转换器，油箱，泵，主缸压力传感器，流量传感器，比例调速阀，比例减压阀，顶缸压力传感器，主缸，滑块，光栅尺位移传感器，压边圈，顶杆，顶缸；所述PC与数模转换器之间通过并口通信，数据信息为双向传递，PC的调节指令通过数模转换器以电信号形式传递给比例调速阀与比例减压阀，进而调节主缸进油口流量与顶缸进油口压力；所述主缸压力传感器安装于主缸进油口，检测主缸进油口压力，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器；所述顶缸压力传感器安装于顶缸进油口，检测顶缸进油口压力，并将其检测到的压力信息传递给数模转换器；所述流量传感器安装于比例调节阀与主缸进油口之间，检测该油路的流量信息，并将其检测到的流量信息传递给数模转换器；所述光栅尺位移传感器安装于液压机侧壁，检测滑块的位移信息，并将其检测到的位移信息传递给数模转换器。

2.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于：所述系统PC用于显示、修改、选择、接收和处理系统中的数据信息，光栅尺位移传感器、流量传感器、顶缸压力传感器及主缸压力传感器所采集的数据信息经由数模转换器通过并口通信方式传递给PC，同时，系统的工作状态及各项参数将通过PC彩色显示屏进行实时显示。

3.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于：所述系统采用比例调速阀实现对滑块下行时主缸进油口流量的控制，从而达到控制滑块下行速度的目的；同时，系统采用比例减压阀实现对顶缸进油口油压的控制，从而控制压边圈所提供的压边力。

4.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于：所述系统滑块位移信息由安装于液压机侧壁上的光栅尺位移传感器进行采集并通过数模转换器反馈给PC；同时，通过安装于主缸进油口的流量传感器监测主缸进油口流量，并通过数模转换器反馈给PC，从而形成冲压速度的闭环控制系统。

5.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于：所述系统压边圈提供的压边力信息通过安装于顶缸进油口处的顶缸压力传感器采集并通过数模转换器反馈给PC；同时，安装于主缸进油口处的主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，从而形成压边力的闭环控制系统。

6.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于：所述系统根据光栅尺位移传感器采集的位移信息可以得到在该位移处的即时速度，对比预设速度-位移函数中该位移对应的速度值，根据对比结果向比例调速阀发送指令信号，进而调整主缸进油口流量，以此实现对滑块下行速度的调节，从而形成对冲压速度进行闭环控制，保证冲压速度和位移的关系满足预设函数，同时安装于主缸进油口的流量传感器可以将主缸流量信息及时反馈给系统PC，根据流量传感器反馈的流量信息能够有效增强系统的反应速度。

7.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统，其特征在于：所述系统根据安装于顶缸进油处的压力传感器采集的压力信息可以得到在该位移处的即时压边力，对比预设压边力-位移函数，根据对比结果向比例减压阀发送指令信号，从而调整顶缸进油口压力，以此实现对压边圈压力的调节，同时安装于主缸进油口处的主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，根据主缸压力传感器监测到的主缸进油口压力与顶缸压力传感器采集到的压力信息进行整合分析，从而保证压边力和位移的关系满足预设函数。

8.如权利要求1所述的一种液压机电液比例调节控制系统的闭环控制方法，其特征在于：

启动系统PC及液压机，通过PC选择系统运行方式，然后进入安装于PC内的控制系统程序，输入冲压速度和压边力的函数关系表达式并保存；冲压开始后，通过PC上的按钮开关，发送滑块下行指令；

在滑块下行过程中，通过安装于液压机侧壁上的光栅尺位移传感器采集的位移信息可以得到在该位移处的即时速度，该位移信息会进过PC处理后显示在PC显示屏上，并且对比预设速度-位移函数中该位移对应的速度值，根据对比结果采取相应措施向比例调速阀发送指令信号，进而调整主缸进油口流量，以此实现对滑块下行速度的调节，从而形成对冲压速度进行闭环控制，保证冲压速度和位移的关系满足预设函数，与此同时，安装于主缸进油口的流量传感器可以将主缸流量信息及时反馈给系统PC，此内嵌控制回路与光栅尺位移传感器控制回路一起形成冲压速度的闭环控制系统，通过该闭环控制系统能够有效增强系统对冲压速度进行调整的速度与精度；

在板料塑性成形过程中，通过安装于顶缸进油处的压力传感器采集的压力信息可以得到在该位移处的即时压边力，对比预设压边力-位移函数，根据对比结果采取相应措施向比例减压阀发送指令信号，从而调整顶缸进油口压力，同时，安装于主缸进油口处的主缸压力传感器监测顶缸进油口压力，并通过数模转换器反馈给PC，此主缸压力传感器控制回路与顶缸压力传感器控制回路一起形成压边力的闭环控制系统，通过该闭环控制系统能够有效增强系统对压边力的调整；

当冲压完成后，滑块迅速回升至零位移处，压边圈及顶杆下降回原位。