CN106292758B - 一种液压压砖机微动速度的自动调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压压砖机微动速度的自动调整方法，包括步骤：步骤一：预测布料装置和下模的运动趋势，以确定布料装置和下模的运动主、从轴的对应关系，以及确定主、从轴的输出速度和触发位置；步骤二：根据布料装置和下模的主、从轴的对应关系，以及主、从轴的速度和位置，实现下模与布料装置的运动协调性。相比于现有技术，本发明通过对布料装置和下模的运动趋势进行预测和判断，确定布料装置和下模的运动参数，消除了由于下模的信号延迟而导致微动调整的滞后，保证了下模与布料装置的运动的协调性。

Description

一种液压压砖机微动速度的自动调整方法

技术领域

本发明涉及一种自动调整方法，特别是一种液压压砖机微动速度的自动调整方法。

背景技术

液压压砖机主要是用于将粉煤灰、砂子、石粉、矿渣等原料和水泥按合理的比例配比，压制成砖的设备。请参阅图1，其为液压压砖机的移动落料方式的结构示意图。现有的液压压砖机包括工作台面7、下模机构、设置在下模机构上的冲压机构和布料机构；所述下模机构包括下模芯4、设置在工作台面上的模框3、用于驱动下模芯4的下模油缸6以及用于记录下模芯4位移的下模芯位移传感器5。所述冲压装置包括一冲压活塞10，其下方正对模框3开口。所述布料机构包括一布料装置1，用于驱动布料装置的驱动装置9，用于记录布料装置的运动行程的旋转编码器总成8。所述布料装置1将待压制粉料2分布在模框3的内部。

具体工作过程如下：所述布料装置1装盛粉料向回程方向(图示由左向右)运动，下模油缸6驱动下模芯4向下做直线运动，达到改变模芯与模框3构成的容积空间的目的；该空间可以盛放由布料装置1落下的待压制粉料。布料完成后布料装置需要向后撤离至其极限后位，以便于冲压活塞10向下运动压制待压制粉料2；布料装置1在运动过程中，其实时位置由布料装置旋转编码器总成实时传递到控制系统中，下模芯4运动过程中，其实时位置由下模位移传感器总成实时传递到控制系统中。

由于布料装置后撤的过程中，布料装置对模框3内的待压制粉料2的后部有一个持续的挤压力，同时布料装置还会将待压制粉料2的前部粉料带入后部。造成布料完毕后，模框3内部的待压制粉料呈现一个前端粉料酥松后端粉料密实，前端粉料少后端粉料多的现象。如果不加以处理，冲压活塞10压制成型完毕后，砖坯出现前部厚度薄后部厚度厚的“大小头”砖坯，导致砖坯良品率下降。

目前处理该问题，采用的是当布料装置运行至后部区域时，由操作人员根据经验，以某个布料装置的位置作为发讯点，当布料装置运动到该点时，下模油缸6微微上升一段距离，达到把后部粉料刮掉的目的。

请参阅图2，其为现有技术的压砖机的控制方法流程图。所述布料装置的位移数据由旋转编码器8经模数转换模块传入控制系统内。

首先，判断是否使下模具备微动的使能，如果使能则判断布料装置后撤时，如果布料装置到达了操作人员设定的下模启动微动调整位置，判断在下模微动调整前的闭环动作是否完成，如果完成了即可执行该微动调整动作，达到刮平后部粉料的目的。如果在执行微动调整前下模尚未完成相关的运动，则报警停机。

接着，微动调整可多次进行，当检测到所有的微动调整执行完毕后，即可进入下一环节。

由于下模运动由控制系统、液压系统及执行器三个个环节组成，在控制系统接收到布料装置旋转编码器发送过来的数据达到发讯点时。控制系统向液压系统发出驱动指令，液压系统驱动执行元件完成下模微动调整。这个过程的滞后出现在液压系统和执行元件环节。这个滞后时间通常是控制系统响应时间的几十倍甚至几百倍。所以按照传统的微动调整方式，布料装置达到发讯点后发出指令，通常都会导致微动调整效果滞后。

经验丰富的操作人员会依据多次试验、观察和归纳，人为提前指定预先将布料装置发讯点。故微动运动的数据设定的合理性与操作人员的主观经验密切相关，当操作人员经验不足或者参数设置不合理时，将导致下模与布料装置运动协调性无法实现，达不到微动调整的目的。

由于存在一次布料回程中多次微动调整的工艺需求，当第一次微动调整尚未完成或无法完成时，第二次微动将不被执行，并停止整机设备运行。导致已经布入料腔内的粉料浪费或降级处理。

发明内容

本发明在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种液压压砖机微动速度的自动调整方法，在数据设置完毕后即可通过计算检测布料装置与下模是否符合该运动数据设置的要求，当无法执行时给予操作人员提示；或者布料装置和下模根据自身的运动特性自行组合出一个可行的运动参数组合。

本发明通过以下的技术方案实现：一种液压压砖机微动速度的自动调整方法，包括以下步骤：

步骤一：预测布料装置和下模的运动趋势，以确定布料装置和下模的运动主、从轴的对应关系，以及确定主从轴的输出速度和触发位置；

步骤二：根据布料装置和下模的主、从轴的对应关系，以及主、从轴的速度和位置，实现下模与布料装置的运动协调性。

相比于现有技术，本发明通过对布料装置和下模的运动趋势进行预测和判断，确定布料装置和下模的运动参数，消除了由于下模的执行延迟而导致微动调整的滞后，保证了下模与布料装置的运动的协调性。

作为本发明的进一步改进，所述步骤一中包括以下步骤：

11)获取布料装置的微动调整距离S_Offset、布料装置的速度设定值V_Charger、下模的启动时间t_Response、下模的最大速度V_Mould_Max、冗余时间t_Safe，以及布料装置微动截止位置Pos_Stop；

12)计算获取布料装置的微动补偿时间t_Repair和计算获取布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset；所述补偿时间t_Repair＝S_Offset/V_Charger；所述布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset＝Pos_Stop+S_Offset；

13)判断布料装置的微动补偿时间t_Repair与下模的启动时间t_Response的大小关系；当t_Repair＞t_Response+t_Safe，执行步骤14)；如果t_Repair≤t_Response+t_Safe，执行步骤15)；

14)将布料装置的速度设定值V_Charger赋值给下模速度V_Mould；将从轴机构Subshaft定义为下模Mould，主轴机构Spindle定义为布料装置Charger，执行步骤16)；

15)读取布料装置减速增益k，将下模的最大速度V_Mould_Max赋值给布料装置的速度设定值V_Charger，并重新计算布料装置的微动补偿时间t_Repair，t_Repair＝S_Offset/V_Charger，将从轴机构Subshaft定义为布料装置Charger，主轴机构Spindle定义为下模Mould；布料装置刹车距离Charger_Break_Distance等于布料装置速度V_Chager除以布料装置减速增益k；布料装置的减速点位置Charger_Break_Pos等于布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset加上布料装置刹车距离Charger_Break_Distance，Charger_Break_Pos＝Pos_Offset+Charger_Break_Distance，执行步骤16)；

16)计算下模微动调整高度H_Mould，其等于布料装置在微动调整阶段的速度V_Chager乘以布料装置的微动补偿时间t_Repair，H_Mould＝V_Charger*t_Repair；计算下模开始启动时布料装置的发讯位置Charger_Trigger_Pos，所述发讯位置Charger_Trigger_Pos＝Pos_Offset+V_Charger*t_Response。

此步骤目的在于：当布料装置运动速度过快而导致下模无法跟随时，布料装置速度将被减速至下模能够适应同步的速度，所以将下模定义为主轴，布料装置为从轴定义，同时为了不降低生产效率，主轴下模应该以其能达到的最大速度运动。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中，包括以下步骤：

21)读取计算出的主、从轴运动数据，下模实时位置Mould_Real_Pos、布料装置实时位置Charger_Pos_Real；判断下模作为主轴或布料装置作为主轴；

当下模作为主轴时，判断布料装置是否运行到开始刹车位置Charger_Break_Pos，如否，则布料装置按照原设定的速度运行；如是，则按匀加速运动公式计算单位时间增量Δt后的理论位移增量Pos_Incre，并将料车装置运动状态标识为刹车状态；

当布料装置作为主轴运动时，将布料装置运动位移标识为非刹车状态；执行步骤22)；

22)判断布料装置是否运行到微动调整的发讯位置Charger_Trigger_Pos，如否则跳转步骤23)；如是则跳转步骤24)；

23)判断是否处于布料装置是否处于刹车状态,如不处于刹车状态，布料装置按照原设定的速度运行；如布料装置处于刹车状态，则跳转步骤25)；

24)按匀速运动计算单位时间增量Δt后的理论位移增量Pos_Incre，跳转步骤25)；

25)根据旧的理论位置量和理论位移增量获取新的理论位置目标量；将实时位置量与理论位置量的位置偏差为输入，按照PID闭环控制方法获取阀输出指令，输出主、从轴的阀指令。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤25)中，包括以下步骤：

251)所述下模的新的理论位置目标量等于旧的理论目标量与理论位移增量相加，Pos_Theory_Mould_New＝Pos_Theory_Mould_Old+Pos_Incre；对于布料装置其新理论位置目标量等于布料装置其旧理论位置目标量与理论位移增量相加，Pos_Theory_Charger_New＝Pos_Theory_Charger_Old+Pos_Incre；

252)计算上一个Δt执行完毕后实际位置与理论位置的反馈误差值；对于下模，其反馈误差ΔH_Mould＝Mould_Real_Pos-Pos_Theory_Mould_New；对于料车，其反馈误差ΔS_Charger＝Charger_Pos_Real-Pos_Theory_Charger_New；

253)根据下模偏差ΔH_Mould和布料装置偏差ΔS_Charger，并根据PID闭环控制方法，对下一次阀输出的指令进行修正，获得主、从轴的输出。

作为本发明的进一步改进，在步骤25)后，还包括步骤26)：判断是否已完成所有的微动，如完成则结束本方法，如未完成跳转步骤11)。

作为本发明的进一步改进，所述步骤21)中的单位时间增量Δt与控制系统的扫描周期相等；所述步骤24)中的单位时间增量Δt与控制系统的扫描周期相等。

作为本发明的进一步改进，在进行步骤一之前，还包括步骤：判断是否进行微动调整，如是则执行步骤一；若否，则结束本方法流程。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是液压压砖机的移动落料方式的结构示意图。

图2是液压压砖机的控制方法流程图。

图3是本发明的液压压砖机的控制方法流程图。

图4是本发明的Trend模块的处理步骤流程图。

图5是本发明的ECAM模块处理步骤流程图。

具体实施方式

本发明的控制方法应用于使用移动落料方式的结构的液压压砖机。请参阅图1，其为液压压砖机的移动落料方式的结构示意图。所述液压压砖机包括工作台面7、下模机构、设置在下模机构上的冲压机构和布料机构；所述下模机构包括下模芯4、设置在工作台面上的模框3、用于驱动下模芯4的下模油缸6以及用于记录下模芯4位移的下模芯位移传感器5。所述冲压装置包括至少一冲压活塞10，其下方正对模框3开口。所述布料机构包括一布料装置1，用于驱动布料装置的驱动装置9，用于记录布料装置的运动行程的旋转编码器总成8。所述布料装置1将待压制粉料2分布在模框3的内部。

请参阅图2，其为本发明的液压压砖机的控制方法的步骤流程图。本发明的液压压砖机的控制方法，包括以下步骤：

S1：判断是否进行微动调整；若是，则执行步骤S2；若否，则结束本发明的方法流程。

S2：进入运动趋势预测模块Trend，预测布料装置和下模的运动趋势，以确定布料装置和下模的运动主、从轴的对应关系，以及确定主从轴的输出速度和触发位置。具体包括以下步骤：

S21：获取布料装置的微动调整距离S_Offset、布料装置的速度设定值V_Charger；获取下模的启动时间t_Response；下模的最大速度V_Mould_Max、冗余时间t_Safe，以及布料装置微动截止位置Pos_Stop。

在本实施例中，所述下模能够达到的最大速度V_Mould_Max可有试验预先获取；所述下模的启动时间t_Response可有试验预先获取，冗余时间t_Safe用于保证下模启动时间冗余安全，可按照经验确定，譬如30ms。

S22：计算获取布料装置的微动补偿时间t_Repair和计算获取布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset；所述补偿时间t_Repair＝S_Offset/V_Charger；所述布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset＝Pos_Stop+S_Offset。

本方法假设随着布料装置回撤位移的递增，布料装置旋转编码器总成读数递减。

S23：获取下模的启动时间t_Response和冗余时间t_Safe；将微动补偿时间t_Repair与下模的响应时间t_Response和冗余时间t_Safe的和进行比较；当t_Repai_r>t_Response+t_Safe时，执行步骤S24；当t_Repair≤t_Response+t_Safe时，执行步骤S25。

S24：将布料装置的速度设定值V_Charger赋值给下模速度V_Mould，亦即下模以布料装置的速度设定值V_Charger作为目标速度；将从轴机构Subshaft定义为下模Mould，主轴机构Spindle定义为布料装置Charger，跳转步骤S26。

由于在步骤S23中明确了布料装置微动调整时间内，下模能够响应。故以布料小车在微动调整期间的速度作为同步速度。

S25：读取布料装置减速增益k，将下模的最大速度V_Mould_Max赋值给布料装置的速度设定值V_Charger，并重新计算布料装置的微动补偿时间t_Repair，t_Repair＝S_Offset/V_Charger，将从轴机构Subshaft定义为布料装置Charger，主轴机构Spindle定义为下模Mould；布料装置刹车距离Charger_Break_Distance等于布料装置速度V_Chager除以布料装置减速增益k；布料装置的减速点位置Charger_Break_Pos等于布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset加上布料装置刹车距离Charger_Break_Distance，Charger_Break_Pos＝Pos_Offset+Charger_Break_Distance，执行步骤S26；

此步骤目的在于，当布料装置速度过快而导致下模无法跟随时，布料装置速度将被减速至下模能够适应同步的速度，将从轴定义为布料装置。并将布料装置应该提前刹车的位置点计算出。

S26：计算下模微动调整高度H_Mould，并计算下模启动时获取布料装置微动调整的发讯位置Charger_Trigger_Pos；

计算下模微动调整高度H_Mould，其等于布料装置的速度设定值V_Charger乘以下模的启动时间t_Response。H_Mould＝V_Charger*t_Repair；计算下模开始启动时布料装置的发讯位置Charger_Trigger_Pos，Charger_Trigger_Pos＝PoS_Offset+V_Charger*t_Response，跳转步骤S3。

S3：进入ECAM模块，其为速度-位移执行模块，其功用是使布料装置和下模按照指定主、从轴关系以及主从轴速度、位置执行运动，具体包括以下步骤：

S31：读取计算出的主、从轴运动数据，下模实时位置Mould_Real_Pos、布料装置实时位置Charger_Pos_Real；判断下模作为主轴或布料装置作为主轴；

当下模作为主轴时，判断布料装置是否运行到开始刹车位置Charger_Break_Pos，如否，则布料装置按照原设定的速度运行；如是，则按匀加速运动公式计算单位时间增量Δt后的理论位移增量Pos_Incre，并将料车装置运动状态标识为刹车状态；

当布料装置作为主轴运动时，将布料装置运动位移标识为非刹车状态；执行步骤32)；

S32：判断布料装置是否运行到微动调整的发讯位置Charger_Trigger_Pos，如否则跳转步骤S33；如是则跳转步骤S34；

S33)判断是否处于布料装置是否处于刹车状态,如不处于刹车状态，布料装置按照原设定的速度运行；如布料装置处于刹车状态，则跳转步骤S35；

S34按匀速运动计算单位时间增量Δt后的理论位移增量Pos_Incre，跳转步骤S35；

S35根据旧的理论位置量和理论位移增量获取新的理论位置目标量；将实时位置量与理论位置量的位置偏差为输入，按照PID闭环控制方法获取阀输出指令，输出主、从轴的阀指令。

在所述步骤S35中，包括以下步骤：

S351：所述下模的新的理论位置目标量等于旧的理论目标量与理论位移增量相加，Pos_Theory_Mould_New＝Pos_Theory_Mould_Old+Pos_Incre；对于布料装置其新理论位置目标量等于布料装置其旧理论位置目标量与理论位移增量相加，Pos_Theory_Charger_New＝Pos_Theory_Charger_Old+Pos_Incre；

S352：计算上一个Δt执行完毕后实际位置与理论位置的反馈误差值；对于下模，其反馈误差ΔH_Mould＝Mould_Real_Pos-Pos_Theory_Mould_New；对于料车，其反馈误差ΔS_Charger＝Charger_Pos_Real-Pos_Theory_Charger_New；

S353：根据下模偏差ΔH_Mould和布料装置偏差ΔS_Charger，并根据PID闭环控制方法，对下一次阀输出的指令进行修正，获得主、从轴的输出。

S36：判断是否已完成所有的微动，如完成则结束本方法，如未完成跳转步骤S1。

相比于现有技术，本发明通过对布料装置和下模的运动趋势进行预测和判断，确定布料装置和下模的运动参数，消除了由于下模的执行延迟而导致微动调整的滞后，保证了下模与布料装置的运动的协调性。

进一步，为了防止布料装置运动速度过快而导致下模无法跟随，本发明将布料装置速度减速至下模能够适应同步的速度，所以将下模定义为主轴，布料装置为从轴定义，同时为了不降低生产效率，主轴下模应该以其能达到的最大速度运动。

进一步，为了防止布料装置和下模的实际位置和理论计算位置产生偏差，通过计算上一个Δt执行完毕后实际位置与理论位置的反馈误差值，并对下一次阀输出的指令进行修正，获得主、从轴的输出，从而最大限度消除了误差值。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (5)

1.一种液压压砖机微动速度的自动调整方法，包括以下步骤：

步骤一：预测布料装置和下模的运动趋势，以确定布料装置和下模的运动主、从轴的对应关系，以及确定主、从轴的输出速度和触发位置；

步骤二：根据布料装置和下模的主、从轴的对应关系，以及主、从轴的速度和位置，实现下模与布料装置的运动协调性；

所述步骤一中包括以下步骤：

11)获取布料装置的微动调整距离S_Offset、布料装置的速度设定值V_Charger、下模的启动时间t_Response、下模的最大速度V_Mould_Max、冗余时间t_Safe，以及布料装置微动截止位置Pos_Stop；

12)计算获取布料装置的微动补偿时间t_Repair和计算获取布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset；所述补偿时间t_Repair＝S_Offset/V_Charger；所述布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset＝Pos_Stop+S_Offset；

13)判断布料装置的微动补偿时间t_Repair与下模的启动时间t_Response的大小关系；当t_Repair＞t_Response+t_Safe，执行步骤14)；如果t_Repair≤t_Response+t_Safe，执行步骤15)；

14)将布料装置的速度设定值V_Charger赋值给下模速度V_Mould；将从轴机构Subshaft定义为下模Mould，主轴机构Spindle定义为布料装置Charger，执行步骤16)；

15)读取布料装置减速增益k，将下模的最大速度V_Mould_Max赋值给布料装置的速度设定值V_Charger，并重新计算布料装置的微动补偿时间t_Repair，t_Repair＝S_Offset/V_Charger，将从轴机构Subshaft定义为布料装置Charger，主轴机构Spindle定义为下模Mould；布料装置刹车距离Charger_Break_Distance等于布料装置速度V_Chager除以布料装置减速增益k；布料装置的减速点位置Charger_Break_Pos等于布料装置微动调整的启动位置Pos_Offset加上布料装置刹车距离Charger_Break_Distance，Charger_Break_Pos＝Pos_Offset+Charger_Break_Distance，执行步骤16)；

16)计算下模微动调整高度H_Mould，其等于布料装置在微动调整阶段的速度V_Chager乘以布料装置的微动补偿时间t_Repair，H_Mould＝V_Charger*t_Repair；计算下模开始启动时布料装置的发讯位置Charger_Trigger_Pos，所述发讯位置Charger_Trigger_Pos＝Pos_Offset+V_Charger*t_Response；

所述步骤二中，包括以下步骤：

21)读取计算出的主、从轴运动数据，下模实时位置Mould_Real_Pos、布料装置实时位置Charger_Pos_Real；判断下模作为主轴或布料装置作为主轴；

当下模作为主轴时，判断布料装置是否运行到开始刹车位置Charger_Break_Pos，如否，则布料装置按照原设定的速度运行；如是，则按匀加速运动公式计算单位时间增量Δt后的理论位移增量Pos_Incre，并将料车装置运动状态标识为刹车状态；

当布料装置作为主轴运动时，将布料装置运动位移标识为非刹车状态；执行步骤22)；

22)判断布料装置是否运行到微动调整的发讯位置Charger_Trigger_Pos，如否则跳转步骤23)；如是则跳转步骤24)；

23)判断是否处于布料装置是否处于刹车状态,如不处于刹车状态，布料装置按照原设定的速度运行；如布料装置处于刹车状态，则跳转步骤25)；

24)按匀速运动计算单位时间增量Δt后的理论位移增量Pos_Incre，跳转步骤25)；

25)根据旧的理论位置量和理论位移增量获取新的理论位置目标量；将实时位置量与理论位置量的位置偏差为输入，按照PID闭环控制方法获取阀输出指令，输出主、从轴的阀指令。

2.根据权利要求1所述液压压砖机微动速度的自动调整方法，其特征在于：在所述步骤25)中，包括以下步骤：

251)所述下模的新的理论位置目标量等于旧的理论目标量与理论位移增量相加，Pos_Theory_Mould_New＝Pos_Theory_Mould_Old+Pos_Incre；对于布料装置其新理论位置目标量等于布料装置其旧理论位置目标量与理论位移增量相加，Pos_Theory_Charger_New＝Pos_Theory_Charger_Old+Pos_Incre；

252)计算上一个Δt执行完毕后实际位置与理论位置的反馈误差值；对于下模，其反馈误差ΔH_Mould＝Mould_Real_Pos-Pos_Theory_Mould_New；对于料车，其反馈误差ΔS_Charger＝Charger_Pos_Real-Pos_Theory_Charger_New；

253)根据下模偏差ΔH_Mould和布料装置偏差ΔS_Charger，并根据PID闭环控制方法，对下一次阀输出的指令进行修正，获得主、从轴的输出。

3.根据权利要求2所述液压压砖机微动速度的自动调整方法，其特征在于：在步骤25)后，还包括步骤26)：判断是否已完成所有的微动，如完成则结束本方法，如未完成跳转步骤11)。

4.根据权利要求1所述液压压砖机微动速度的自动调整方法，其特征在于：所述步骤21)中的单位时间增量Δt与控制系统的扫描周期相等；所述步骤24)中的单位时间增量Δt与控制系统的扫描周期相等。

5.根据权利要求1所述液压压砖机微动速度的自动调整方法，其特征在于：在进行步骤一之前，还包括步骤：判断是否进行微动调整，如是则执行步骤一；若否，则结束本方法流程。