CN106382278A - 一种液压系统的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压系统的控制方法及装置，其特征在于，包括：获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数；根据工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据运行状况调节所述工作条件参数；根据调节后的工作条件参数和液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略；根据调整升级后的控制策略，控制液压系统工作。采用本发明实施例能结合液压系统单个元件的特殊性能，增强液压系统的稳定性，提高生产效率和良品率。

Description

一种液压系统的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及液压系统设备技术领域，尤其涉及一种液压系统的控制方法及装置。

背景技术

在现代工业中，液压系统是十分常见的机械设备，包括挤出机、锻造机、压缩机等。各种型号的液压系统在运行过程中均会巨大的电力，而不同工作条件和控制参数，对压力和电力的需求是不同的，这导致了能耗的不同，甚至有10倍的差距。目前，多少厂家尝试着基于不同的液压原理的应用实现节能，如高压或低压的提升、采用油泵液压系统、多泵系统、多级泵系统、区域差别液压系统等。但是，传统的节能方法只从获得最大节能量去考虑，也就只要求流量很低或为0，使得电机转速在变频器的控制下也很低或者为0。然而，液压系统的每个零部件都有独自的特性要求，当流量过低或者为0时，反而会对整个系统造成影响，使得系统压力不稳定，导致压力阀的波动，降低了产品质量。如当泵流量为3L/min，若泵输出流量为50cc/转，3L/分钟对应的转速为60RPM。但是，事实上一般操作下泵的最小转速需要600RPM。在没有考虑到泵的特殊要求时，60RPM会导致泵泄露或磨损，反过来造成其他设备的低效工作，弱化了稳定性，提高了次品率。

进一步说，在液压系统的一次工作循环中，当压力或流量变化幅度太大时，变频器很难讲电机从极低速提升至全速，或者从全速瞬间降至极低的速度，对整个系统的稳定性和安全性都存在较大的隐患。而且当泵流量为0，电机转速也为0时，将会造成散热困难，即使未来提高响应速度额外装了能量调节单元，电机仍需要克服惯性力在瞬时内达到期望的速度，导致电机温升，长期存在的散热问题会导致绝缘损耗，缩短电机寿命。

发明内容

本发明实施例提出一种液压系统的控制方法及装置，能结合液压系统单个元件的特殊性能，增强液压系统的稳定性，提高生产效率和良品率。

本发明实施例提供一种液压系统的控制方法，包括：

获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数；

根据所述工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据所述运行状况调节所述工作条件参数；

根据调节后的工作条件参数和所述液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，所述控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略；

根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作。

进一步的，所述根据所述工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据所述运行状态调节所述工作条件参数，具体为：

根据所述工作条件参数，检查所述液压系统在整个循环工序中是否正常工作，并记录所述液压系统在各工序中的运行状况，根据所述运行状况调节所述工作条件参数。

进一步的，所述根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作，具体为：

当所述控制策略为节能策略时，控制所述液压系统减少系统流量，并根据减少的所述系统流量，调整所述液压系统的系统压力。

进一步的，所述根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作，具体为：

当所述控制策略为增速策略时，控制所述液压系统增加最大流量。

进一步的，所述根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作，具体为：

当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量，并减少所述液压系统的系统压力；

或者当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量和最大转矩，并减少所述液压系统的系统压力。

相应地，本发明实施例还提供一种液压系统的控制装置，包括：获取模块、检查调节模块、策略升级模块和控制模块；

其中，所述获取模块用于获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数；

所述检查调节模块用于根据所述工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据所述运行状况调节所述工作条件参数；

所述策略升级模块用于根据调节后的工作条件参数和所述液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，所述控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略；

所述控制模块用于根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作。

进一步的，所述检查调节模块包括检查调节单元；

所述检查调节单元用于根据所述工作条件参数，检查所述液压系统在整个循环工序中是否正常工作，并记录所述液压系统在各工序中的运行状况，根据所述运行状况调节所述工作条件参数。

进一步的，控制模块包括第一控制单元；

所述第一控制单元用于当所述控制策略为节能策略时，控制所述液压系统减少系统流量，并根据减少的所述系统流量，调整所述液压系统的系统压力。

进一步的，控制模块包括第二控制单元；

所述第二控制单元用于当所述控制策略为增速策略时，控制所述液压系统增加最大流量。

进一步的，控制模块包括第三控制单元；

所述第三控制单元用于当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量，并减少所述液压系统的系统压力；

或者用于当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量和最大转矩，并减少所述液压系统的系统压力。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的液压系统的控制方法及装置，通过获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数后，检查液压系统的运行状况，并根据运行状况调节工作条件参数，再结合各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略，最后根据升级后的控制策略，控制液压系统工作。相比于现有技术在节能控制时不考虑其他元器件的特殊性能要求，本发明技术方案能结合液压系统单个元件的特殊性能，增强液压系统的稳定性，提高生产效率和良品率。

附图说明

图1是本发明提供的液压系统的控制方法的一种实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的液压系统的控制装置的一种实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的液压系统的控制系统的一种实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的液压系统的控制系统的另一种实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的液压系统的控制系统的又一种实施例的结构示意图；

图6是本发明提供的注塑机的一种实施例的工作条件参数设置示意图。

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作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。

参见图1，是本发明提供的液压系统的控制方法的一种实施例的流程示意图，该方法包括步骤101至步骤104，各步骤具体如下：

步骤101：获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数。

在本实施例中，获取的工作条件参数包含不同阶段不同控制下的压力、流量、转速度、加速时间等参数。

步骤102：根据工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据运行状况调节工作条件参数。

步骤103：根据调节后的工作条件参数和液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略。

在本实施例中，控制策略可以但不限于预先存储在控制器或者其他存储设备中。本步骤中根据调节后的工作条件参数和液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略，以满足不同情况的需要。

其中，液压系统的单个元件包括单个特殊元件或者其内部组合。单个元件包含：引擎、电源、控制阀、压力阀、流量阀、液压管道循环、温度控制单元、其他压力和流量相关元件。电源驱动电机(即引擎)、电机驱动油泵、油泵驱动液压油在管路中循环以给系统提供做功压力，控制阀、压力阀、流量阀、循环回路、滤网、冷却器、终止阀等都设置在油路之中，温度控制单元也设置在油路中用来监控油温。

在本实施例中，引擎可以但不限于是直流驱动的直流电动机，或者交流驱动的交流电机。交流电源可以由变频器提供。以变频器为例，本发明的控制策略可以协调变频器的控制特征与液压系统控制器间的关系，以调节液压系统中的其他元件。

在本实施例中，所述预设的控制策略包括节能策略、增速策略和平衡策略。节能策略旨在适当减少系统流量和协调压力和流量之间的关系。增速策略旨在增大最大流量，确保力矩最大，以提高生产效率。如电机的输出功率＝转矩*转速，增加变频器频率会增加电机转速，从而增加输出功率，而由于电机功率＝电压*电流*功率因素，当变频器输出电压增加后，电机功率也会增加，实现增大功率，从而增速。平衡策略为兼顾节能和增速的策略。

步骤104：根据调整升级后的控制策略，控制液压系统工作。

在本实施例中，步骤104具体为：

当控制策略为节能策略时，控制液压系统减少系统流量，并根据减少的系统流量，调整液压系统的系统压力。

当控制策略为增速策略时，控制液压系统增加最大流量。

当控制策略为平衡策略时，控制液压系统增加最大流量，并减少液压系统的系统压力；或者当控制策略为平衡策略时，控制液压系统增加最大流量和最大转矩，并减少液压系统的系统压力。

相应地，参见图2，图2是本发明提供的液压系统的控制装置的一种实施例的结构示意图。如图2所示，该控制装置包括获取模块201、检查调节模块202、策略升级模块203和控制模块204。

其中，获取模块201用于获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数。

检查调节模块202用于根据工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据运行状况调节工作条件参数。

策略升级模块203用于根据调节后的工作条件参数和液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略。

控制模块204用于根据调整升级后的控制策略，控制液压系统工作。

在本实施例中，检查调节模块202包括检查调节单元。检查调节单元用于根据工作条件参数，检查液压系统在整个循环工序中是否正常工作，并记录液压系统在各工序中的运行状况，根据运行状况调节所述工作条件参数。

在本实施例中，控制模块204包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元。第一控制单元用于当控制策略为节能策略时，控制液压系统减少系统流量，并根据减少的所述系统流量，调整液压系统的系统压力。第二控制单元用于当控制策略为增速策略时，控制液压系统增加最大流量。第三控制单元用于当控制策略为平衡策略时，控制液压系统增加最大流量，并减少液压系统的系统压力；或者用于当控制策略为平衡策略时，控制液压系统增加最大流量和最大转矩，并减少液压系统的系统压力。

作为本实施例的一种举例，图3是本发明提供的液压系统的控制系统的一种实施例的结构示意图。其中，图3中的注塑机是中小型号的，注塑控制器控制压力比例控制阀、流量比例控制阀、变频器、电机和油泵。变频器与注塑机控制器协调，避免低响应和延迟。用户通过输入装置进行工作条件参数的输入。本发明的控制装置安装在注塑机控制器中。

作为本实施例的一种举例，图4是本发明提供的液压系统的控制系统的另一种实施例的结构示意图。其中，图4的注塑机为双色注塑机，由一个主控制器负责主管两个分控制器，每个分控制器控制一个压力比例控制阀、流量比例控制阀、变频器、电机和油泵。变频器可进一步与双色注塑机的主控制器配合，使注塑机的操作运行和变频器一致。本发明的控制装置安装在注塑机控制器中。由于大尺寸注塑机中流量阀对流量的限制，需要两个或多个比例控制阀，控制对流经方向开关或逻辑门道的流量，从而操作油压罐或油压设备。同时，变频器的数量将随着电机和油泵的数量增加。为了操作的稳定性，一般来说，单个变频器独立的控制单台电机，因此多级电机可以同步的驱动油泵在稳定且快速的方式。因此，由一个主控制器控制两个分控制器，该设备可以进一步设置需要的工作条件和操作程序，为了同步的输出流量。

作为本实施例的一种举例，图5是本发明提供的液压系统的控制系统的又一种实施例的结构示意图。其中，图5是大尺寸注塑机，由于注塑机的大流量，需要不止一个流量阀。一个控制器必须掌管两个压力比例控制阀的设置、流量比例阀、变频器、电机和油泵。这两个变频器可进一步与注塑机的主控制器配合，使注塑机的操作运行和变频器一致。本发明的控制装置安装在注塑机控制器中。

在实际操作中，注塑机控制器既控制注塑机又控制变频器。变频器连接电机和油泵。注塑机控制器根据不同的机器型号和不同的工作阶段，设置输出频率，最大流量和最小流量。注塑机控制器也设置电机和油泵转速的上限和下限。当需要的转速或流量小于预设的最小转速或流量，注塑机控制器会重设输出频率到最小转速，以维持合适的电机转速。同时，注塑机控制器掌管流量比例阀。类似的，当所需转速或流量高于预设的最小转速或流量时，实际流量将通过变频器被电机和油泵控制。或者，实际流量也可被流量比例阀控制。当所需压力较低，控制器将自动增加变频器频率(在上下限之间)，以增加电机和油泵转速，也增加输出流量。本发明的控制装置安装在注塑机控制器中，可对注塑机控制器进行控制，以执行相应的控制策略。

为了更好的说明本发明技术方案，以下例子可以帮助理解本发明的控制策略：

(1)节能策略

以注塑机为例，当频率为60Hz时，电机转速为1200RPM，假设油泵输出流量为80l/m，且注塑机需求流量是80l/m，本发明控制装置自动调整频率到600RPM；结果输出流量降至40l/m，从而实现节能。

(2)增速策略

以注塑机为例，当频率为60Hz，电机转速为1200RPM，假定油泵输出流量为80l/m，如注塑机需求流量是90l/m，最大系统压力需要维持在140kg(预设最高压力)，本发明控制装置将自动增加输出电压到247.5V，也增加原始转速从1200RPM到1350RPM，油泵输出流量升至90l/m，此时压力仍然是140kg。

(3)平衡策略(兼顾节能和增速)

以注塑机为例，当频率为60Hz，电机转速为1200RPM，假定油泵输出为80l/m且注塑机需求流量是100l/m，当最大系统压力只需要80kg，控制装置重置最大系统压力于80kg。此时速度调整到1500RPM；输出流量增至100l/m；压力限制在80kg。通过限制系统压力实现节能。

另一个例子，当频率为60Hz，电机转速为1200RPM，假定油泵输出为80l/m且注塑机需求流量是80l/m，最大输出交流电压安全范围内是247.5V。电机最大转速假定1500RPM。注塑机需要的流量是100l。控制装置增加了变频器的原输出电压至247.5V，也增加了转速从1200RPM到1500RPM以加速流量，同时系统压力降低到126kg，从而节能。

另外，在升级控制策略时，由于考虑到各元器件的性能要求参数，可以避免用户工作条件参数的错误输入。以注塑机为例，注塑机压力是100kg，注入速度是7.81l/m；此时频率是60Hz，转速1200RPM，油泵流量78l/m。当注射流量速度只需要7.8l/m；电机转速只需要120RPM时，油泵设置为120RPM。但电机最小转速要求是400RPM，油泵最小转速要求是600RPM。尽管操作者设置控制器注入速度在7.8l/m，对应120RPM，注塑机的控制器将自动检测并增速到600RPM，对应油泵在39l/m，额外流量自动泄流。机器能自动检测转速、流量、压力和在安全范围内提供参数控制变频器输出转速以节能。

图6是本发明提供的注塑机的一种实施例的工作条件参数设置示意图。以注塑机为例，该注塑机的整个循环工序包括：(1)慢合模、(2)快速合模、(3)低压合模、(4)高压合模、(5)合模完成、(6)射胶、(7)注入、I(8)注入II、(9)注入III、(10)注入IV、(11)保压I、(12)保压II、(13)冷却、(14)原料搅动、(15)慢开模、(16)快开模、(17)慢开模、(18)开模完成、(19)模基座进、(20)模基座出、(21)模基完成。

如图6所示，当处于阶段(1)慢合模时，用户设置的压力为30kg，流量为30L，但是由于油泵最小输出流量是39L，因此控制装置将电机转速调整为600RPM，使控制策略与油泵特点相一致，以使油泵输出流量处于最小安全值39L，达到节能目的。额外的9L流量将通过流量比例控制阀泄流，控制阀由本装置控制。同理，阶段(3)和(4)均可以在该策略下执行控制。

在阶段(7)注入I时，预设压力是140kg，预设流量是100L，可计算出对应的电机功率为20.18KW，大于电机额定功率18,5KW。控制装置执行增速策略，增加变频器输出电压至240V，以加强电机功率。同时，控制装置预设一个安全压力水平，用户可以在不改变条件的情况下发出指令，注入流量可以减少到85L，在不放大电机的情况下增加速度。

阶段(8)与阶段(7)一样，由于应用元件的限制，输出流量限制在117L。如果变频器输出频率太大，控制装置将增加变频器输出电压到最大值，并给出报警信号。

在阶段(9)和阶段(10)时，控制装置执行平衡策略。其中，阶段(9)将输出电压调整至240V，流量增加到100L/m，以保证增速所需的流量，同时降低系统压力实现节能。阶段(10)通过增加频率来增加转速，增加油泵输出流量到80L，从而达到增速而节能。

由于从入I到IV阶段的流量需求大，可直接执行增速策略；控制器将反应调整适应速度增加。

由上可见，本发明实施例提供的液压系统的控制方法及装置，通过获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数后，检查液压系统的运行状况，并根据运行状况调节工作条件参数，再结合各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略，最后根据升级后的控制策略，控制液压系统工作。相比于现有技术在节能控制时不考虑其他元器件的特殊性能要求，本发明技术方案能结合液压系统单个元件的特殊性能，增强液压系统的稳定性，提高生产效率和良品率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液压系统的控制方法，其特征在于，包括：

获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数；

根据所述工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据所述运行状况调节所述工作条件参数；

根据调节后的工作条件参数和所述液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，所述控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略；

根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作。

2.根据权利要求1所述的液压系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据所述运行状态调节所述工作条件参数，具体为：

根据所述工作条件参数，检查所述液压系统在整个循环工序中是否正常工作，并记录所述液压系统在各工序中的运行状况，根据所述运行状况调节所述工作条件参数。

3.根据权利要求1所述的液压系统的控制方法，其特征在于，所述根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作，具体为：

当所述控制策略为节能策略时，控制所述液压系统减少系统流量，并根据减少的所述系统流量，调整所述液压系统的系统压力。

4.根据权利要求1所述的液压系统的控制方法，其特征在于，所述根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作，具体为：

当所述控制策略为增速策略时，控制所述液压系统增加最大流量。

5.根据权利要求1所述的液压系统的控制方法，其特征在于，所述根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作，具体为：

当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量，并减少所述液压系统的系统压力；

或者当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量和最大转矩，并减少所述液压系统的系统压力。

6.一种液压系统的控制装置，其特征在于，包括：获取模块、检查调节模块、策略升级模块和控制模块；

其中，所述获取模块用于获取用户输入的整个循环工序的工作条件参数；

所述检查调节模块用于根据所述工作条件参数，检查液压系统的运行状况，并根据所述运行状况调节所述工作条件参数；

所述策略升级模块用于根据调节后的工作条件参数和所述液压系统中各元器件的性能要求参数，调整升级预设的控制策略；其中，所述控制策略包括：节能策略、增速策略和平衡策略；

所述控制模块用于根据调整升级后的控制策略，控制所述液压系统工作。

7.根据权利要求6所述的液压系统的控制装置，其特征在于，所述检查调节模块包括检查调节单元；

所述检查调节单元用于根据所述工作条件参数，检查所述液压系统在整个循环工序中是否正常工作，并记录所述液压系统在各工序中的运行状况，根据所述运行状况调节所述工作条件参数。

8.根据权利要求6所述液压系统的控制装置，其特征在于，控制模块包括第一控制单元；

所述第一控制单元用于当所述控制策略为节能策略时，控制所述液压系统减少系统流量，并根据减少的所述系统流量，调整所述液压系统的系统压力。

9.根据权利要求6所述液压系统的控制装置，其特征在于，控制模块包括第二控制单元；

所述第二控制单元用于当所述控制策略为增速策略时，控制所述液压系统增加最大流量。

10.根据权利要求6所述液压系统的控制装置，其特征在于，控制模块包括第三控制单元；

所述第三控制单元用于当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量，并减少所述液压系统的系统压力；

或者用于当所述控制策略为平衡策略时，控制所述液压系统增加最大流量和最大转矩，并减少所述液压系统的系统压力。