CN108407383B - 一种油压机活塞闭环控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油压机活塞闭环控制系统，包括变压器、开关电源模块、PID控制器、用于检测活塞位移量的位移检测模块、伺服电机以及驱动伺服电机运行的电机驱动，所述变压器输出端与开关电源输入端相连，所述开关电源输出端与各个电路模块电性连接，所述位移检测模块输出端与PID控制器输入端相连，所述PID控制器输出端与电机驱动通信连接。本发明通过位移检测模块检测油压机运行过程中活塞的移动距离，计算活塞位置与所设定位置之间的差距，PID控制器以此为依据计算伺服电机的转速，并通过电机驱动对伺服电机转速进行控制，从而形成一个活塞闭环控制回路，提高活塞定位的精准度。本发明创造用于控制油压机活塞位置以及伺服电机转速。

Description

一种油压机活塞闭环控制系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，更具体地说涉及一种应用于油压机的伺服电机闭环控制系统。
背景技术
油压机作为液压机的一种，是以专用液压油作为工作介质，以液压泵作为动力源，靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入活塞，通过单向阀使液压油在油箱循环使活塞循环做功从而完成一定机械动作来作为生产力。
油压机工作过程中，活塞是否能够准确定位成为了油压机对产品加工是否精确的判定标准。现有技术中，油压机中泵所配置的电机主要是采用开环控制的方式，活塞的控制精度较低，导致油压机无法满足产品高精度加工需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种油压机活塞闭环控制系统。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种油压机活塞闭环控制系统，包括变压器、开关电源模块、PID控制器、用于检测活塞位移量的位移检测模块、伺服电机以及驱动伺服电机运行的电机驱动，所述变压器输出端与开关电源输入端相连，所述开关电源输出端与各个电路模块电性连接，所述位移检测模块输出端与PID控制器输入端相连，所述PID控制器输出端与电机驱动通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述位移检测模块包括霍尔位移传感器以及检测电路，所述霍尔位移传感器与检测电路输入端相连，所述检测电路输出端与PID控制器输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述检测电路包括放大器以及模数转换器，所述放大器包括电阻R1～R6以及运放器A1，所述霍尔位移传感器一个输出端通过电阻R1运放器A1同相输入端相连，所述霍尔传感器另一个输出端通过电阻R2与运放器A1反相输入端相连，所述运放器A1反相输入端通过电阻R6接地，所述运放器A1输出端通过电阻R5与模数转换器输入端相连，所述运放器A1同相输入端通过串联的电阻R3以及电阻R4与模数转换器输入端相连，所述电阻R4是可调电阻。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电机驱动为NAS4E系列伺服电机驱动器。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括型号为EM AM03的模拟量输入输出模块以及型号为EM AR02的测温模块，所述PID控制器通过模拟量输入输出模块与电机驱动通信连接，所述测温模块与PID控制器输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述PID控制器是ST40系列的PLC控制芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括触摸屏，所述触摸屏与PID控制器双向通信连接。
本发明的有益效果是：本发明通过位移检测模块检测油压机运行过程中活塞的移动距离，计算活塞位置与所设定位置之间的差距，PID控制器以此为依据计算伺服电机的转速，并通过电机驱动对伺服电机转速进行控制，从而形成一个活塞闭环控制回路，提高活塞定位的精准度。本发明创造用于控制油压机活塞位置以及伺服电机转速。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的电路模块框架图；
图2是本发明的位移检测模块实施例原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的电路结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图2，本发明创造公开了一种油压机活塞闭环控制系统，包括变压器、开关电源模块、PID控制器、用于检测活塞位移量的位移检测模块、伺服电机以及驱动伺服电机运行的电机驱动，所述变压器输出端与开关电源输入端相连，所述开关电源输出端与各个电路模块电性连接，所述位移检测模块输出端与PID控制器输入端相连，所述PID控制器输出端与电机驱动通信连接。具体地，本发明通过位移检测模块检测油压机运行过程中活塞的移动距离，计算活塞位置与所设定位置之间的差距，PID控制器以此为依据计算伺服电机的转速，并通过电机驱动对伺服电机转速进行控制，从而形成一个活塞闭环控制回路，提高活塞定位的精准度，经过多次实验，通过本发明所述活塞闭环控制系统能够是油压机活塞定位误差在0.02mm以内。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述位移检测模块包括霍尔位移传感器以及检测电路，所述霍尔位移传感器与检测电路输入端相连，所述检测电路输出端与PID控制器输入端相连。具体地，本发明创造利用基于霍尔效应的位移传感器检测活塞的位移，检测精度高，实时性强。
作为本发明创造所述检测电路的一个具体实施例，所述检测电路包括放大器以及模数转换器，所述放大器包括电阻R1～R6以及运放器A1，所述霍尔位移传感器一个输出端通过电阻R1运放器A1同相输入端相连，所述霍尔传感器另一个输出端通过电阻R2与运放器A1反相输入端相连，所述运放器A1反相输入端通过电阻R6接地，所述运放器A1输出端通过电阻R5与模数转换器输入端相连，所述运放器A1同相输入端通过串联的电阻R3以及电阻R4与模数转换器输入端相连，所述电阻R4是可调电阻。具体地，由于霍尔位移传感器输出电压值较低，因此为提高检测的可靠性，本实施例所述检测电路需要配置有放大器，对霍尔位移传感器输出电压进行放大操作，再将经过放大的电平信号传输到模数转换器，转换成数字信号，便于PID控制器进行处理。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述电机驱动为NAS4E系列伺服电机驱动器。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，本发明创造还包括型号为EM AM03的模拟量输入输出模块以及型号为EM AR02的测温模块，所述PID控制器通过模拟量输入输出模块与电机驱动通信连接，所述测温模块与PID控制器输入端相连。具体地，本发明创造配置模拟量输入输出模块目的在于方便本系统扩展其他各种硬件设备，同时提高PID控制器对电机驱动的驱动能力；配置测温模块的目的在于在计算伺服电机转速的过程中对霍尔位移传感器受环境温度的影响作出补偿操作，进一步提高伺服电机转速控制的精准度，降低活塞定位误差。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述PID控制器是ST40系列的PLC控制芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括触摸屏，所述触摸屏与PID控制器双向通信连接。通过触摸屏的设置，有效实现人机交互操作。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种油压机活塞闭环控制系统，其特征在于：包括变压器、开关电源模块、PID控制器、用于检测活塞位移量的位移检测模块、伺服电机以及驱动伺服电机运行的电机驱动，所述变压器输出端与开关电源输入端相连，所述开关电源输出端与各个电路模块电性连接，所述位移检测模块输出端与PID控制器输入端相连，所述PID控制器输出端与电机驱动通信连接；
所述位移检测模块包括霍尔位移传感器以及检测电路，所述霍尔位移传感器与检测电路输入端相连，所述检测电路输出端与PID控制器输入端相连；
所述检测电路包括放大器以及模数转换器，所述放大器包括电阻R1～R6以及运放器A1，所述霍尔位移传感器一个输出端通过电阻R1运放器A1同相输入端相连，所述霍尔位移传感器另一个输出端通过电阻R2与运放器A1反相输入端相连，所述运放器A1反相输入端通过电阻R6接地，所述运放器A1输出端通过电阻R5与模数转换器输入端相连，所述运放器A1同相输入端通过串联的电阻R3以及电阻R4与模数转换器输入端相连，所述电阻R4是可调电阻；
油压机活塞闭环控制系统还包括型号为EM AM03的模拟量输入输出模块以及型号为EMAR02的测温模块，所述PID控制器通过模拟量输入输出模块与电机驱动通信连接，所述测温模块与PID控制器输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种油压机活塞闭环控制系统，其特征在于：
所述电机驱动为NAS4E系列伺服电机驱动器。
3.根据权利要求1所述的一种油压机活塞闭环控制系统，其特征在于：
所述PID控制器是ST40系列的PLC控制芯片。
4.根据权利要求1所述的一种油压机活塞闭环控制系统，其特征在于：
还包括触摸屏，所述触摸屏与PID控制器双向通信连接。
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