CN110065193A - 一种橡塑压延机moog阀伺服控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，包括液压伺服控制器，液压伺服控制器与橡塑压延机主机和辊距控制器连接；橡塑压延机的单个滚筒的驱动侧和操作侧分别连接一油缸的输出轴，两个油缸的输出轴上分别设有一油缸位移传感器，两个油缸分别连接一MOOG伺服阀，两个油缸位移传感器和两个MOOG伺服阀均与所述辊距控制器连接。本发明提供的装置采用模块式设计，每个辊距控制器负责一组辊距控制，采用PROFINET工业以太网通讯，高速可靠，提高了系统的控制动态性能和精度，提升了系统的传输速度和可靠性，为全数字液压伺服控制器在橡塑压延机调距的应用提供了重要技术依据和设计参考。

Description

一种橡塑压延机MOOG阀伺服控制装置

技术领域

本发明涉及化工机械，尤其涉及橡塑压延机，特别涉及橡塑压延机中液压调距装置MOOG（穆格）阀的液压伺服控制装置，具体的是一种橡塑压延机MOOG阀伺服控制装置。

背景技术

现有技术中，橡塑压延机液压调距装置的控制系统如图1所示，橡塑压延机的滚筒1的驱动侧和操作侧分别连接一油缸2的输出轴，两个油缸2的输出轴上分别设有一SSI油缸位移传感器3，两个油缸2分别连接一MOOG（穆格）伺服阀4（以下简称MOOG阀），两个SSI油缸位移传感器3和两个MOOG阀4均与伺服控制器5连接。

目前，橡塑压延机液压调距装置MOOG阀的伺服控制器5大多数采用MOOG公司的L143-ECA-017 A控制器或者是MOOG公司的 MSC控制器D136-001-007。

其中，MOOG公司的L 143-ECA-017 A控制器采用RS232通讯，MOOG公司的 MSC控制器D136-001-007采用PROFIBUS-DP 工业总线通讯。这两种方式均具有控制性能欠佳，控制精度不够高，传输速度不够快，性能不够可靠等问题。

因此，如何改善橡塑压延机液压调距装置伺服控制系统的控制动态性能和精度，提升系统的传输速度和可靠性，是本领域技术人员致力于解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高橡塑压延机液压调距装置伺服控制系统的控制动态性能和精度，提升系统的传输速度和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：包括液压伺服控制器，所述液压伺服控制器与橡塑压延机主机和辊距控制器连接；橡塑压延机的单个滚筒的驱动侧和操作侧分别连接一油缸的输出轴，两个所述油缸的输出轴上分别设有一油缸位移传感器，两个所述油缸分别连接一MOOG伺服阀，两个所述油缸位移传感器和两个所述MOOG伺服阀均与所述辊距控制器连接。

优选地，所述橡塑压延机主机采用PLC。

优选地，所述液压伺服控制器采用PLC。

优选地，所述辊距控制器采用德国Jetter液压控制器。

优选地，所述油缸位移传感器采用SSI油缸位移传感器。

优选地，所述橡塑压延机主机通过PROFIBUS-DP 工业总线与所述液压伺服控制器通讯。

优选地，所述液压伺服控制通过标准以太网与所述辊距控制器通讯。

优选地，所述橡塑压延机主机给所述液压伺服控制器发送控制信号；所述液压伺服控制器接受所述控制信号，并给所述辊距控制器发送驱动信号；所述辊距控制器接受所述驱动信号，并控制两个所述MOOG伺服阀的电流输出，进而调节两个所述油缸的位移，从而调节橡塑压延机的辊距。

更优选地，两个所述油缸位移传感器获取两个所述油缸的位移并发送给所述辊距控制器，作为实际位移信号反馈。

优选地，所述辊距控制器接收两路所述实际位移信号反馈，进行分析后，对两个所述MOOG伺服阀的电流输出进行微调，以实现更精确的辊距控制。

进一步地，针对N橡塑辊压延机，N为2的整数倍，采用N/2组辊距控制器，每组辊距控制器负责一组辊距控制。

本发明提供的装置采用模块式设计，每个辊距控制器负责一组辊距控制，采用PROFINET工业以太网通讯，高速可靠，解决了橡塑压延机液压调距装置MOOG阀对MOOG公司所生产的伺服控制器的依赖，提高了系统的控制动态性能和精度，提升了系统的传输速度和可靠性，为全数字液压伺服控制器在橡塑压延机调距的应用提供了重要技术依据和设计参考。

附图说明

图1为现有的橡塑压延机液压调距装置控制系统示意图；

图2为本实施例提供的橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置原理图。

具体实施方式

图2为本实施例提供的橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置原理图，所述的橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置包括橡塑压延机主机、液压伺服控制器、辊距控制器等。

本实施例中，橡塑压延机主机采用PLC（型号：CPU 414-3DP），液压伺服控制器采用PLC（型号：CPU 315-2 PN/DP），辊距控制器采用德国Jetter液压控制器（型号：JC-120MC-R）。

橡塑压延机主机PLC（CPU 414-3DP）通过PROFIBUS-DP 工业总线与液压伺服控制器PLC（CPU 315-2 PN/DP）通讯，液压伺服控制PLC（CPU 315-2 PN/DP）与德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）通过标准以太网（TCP）通讯。

橡塑压延机液压调距系统采用德国Jetter公司的JC-120MC-R系列控制器作为辊距控制器，一个辊距控制器连接橡塑压延机的单辊的两个SSI油缸位移传感器和两个MOOG阀，如此，每个辊距控制器能够实现两路伺服同步控制（两路SSI油缸位移传感器的数字位移信号反馈和两路MOOG阀电流输出），正好可以实现单辊的位置控制。

具体而言，橡塑压延机主机PLC（CPU 414-3DP）给液压伺服控制器PLC（CPU 315-2PN/DP）发送控制信号；液压伺服控制器PLC（CPU 315-2 PN/DP）接受所述控制信号，并给德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）发送驱动信号；德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）接受所述驱动信号，并控制两个MOOG伺服阀的电流输出，进而调节单辊两端的两个油缸的位移，从而调节橡塑压延机的辊距。两个SSI油缸位移传感器获取两个油缸的位移并发送给德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R），作为实际位移信号反馈。德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）接收两路实际位移信号反馈，进行分析后，对两个MOOG伺服阀的电流输出进行微调，以实现更精确的辊距控制。

针对4辊压延机系统，可用两组JC-120MC-R辊距控制器，每组辊距控制器负责一组辊距控制，实现整体协调控制。

本实施例所采用的德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）具有如下技术特点：

1、全数字式液压伺服控制；

2、高响应精准伺服控制，控制周期小于2ms；

3、采用PI位置控制，其中积分环节用于消除静态误差；

4、采用位置控制内环，厚度控制为外环的双闭环控制方式；

5、方便的辊距标定功能；

6、辊距定位精确，重复精度高，动态位置偏差小于0.01mm。

德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）的主程序框架如下：

task tCtrlLoop cycle 2 // 保证程序在2ms以内执行一次；

Ds.M_SSI_IN(); // 读取驱动侧SSI油缸位移传感器的位置；

Os.M_SSI_IN(); // 读取加热侧SSI油缸位移传感器的位置；

Ds.pidCtrl(); // 驱动侧PI算法函数；

Ds.M_AO_CONVERT(); // 驱动侧MOOG伺服阀电流输出；

Os.pidCtrl(); // 加热侧PI算法函数；

Os.M_AO_CONVERT(); // 加热侧MOOG伺服阀电流输出；

end_task;

德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）的技术总结如下：

1、采用面向对象的控制思想，每一个MOOG伺服阀为一个被控对象；方便程序的维护的升级；其中类的主要结构如下：

CRubberAxis : class //抽象类（伺服油缸）

#pragma INTELLISENSE(PUSH,OFF)

private fErr : float; //位置给定和位置反馈偏差

private fIncrPerUnit : float; // SSI位移传感器精度0.002mm

private regNumVoltage : int32; //伺服阀驱动输出（电压转电流）

private regNumSSIOffset : int32; // SSI位移传感器偏置

private regNumSSICount : int32; // SSI位移传感器反馈

private regNumSVOffset : int32; //伺服阀零偏

private RTrigClear : R_TRIG; //积分上升沿清零

private FTrigClear : F_TRIG; //积分下降沿清零

#pragma INTELLISENSE(POP)

public fGapDemand : float;// 位置指令

public fGapTarget : float; // 位置给定（经过平滑处理后）

public fGapActual : float;// 位置反馈

public pfPartnerGapActual : pointer to float;// 伙伴轴实际位置

public fVelocity : float;// 油缸速度

public fSSICalibration : float;// 标定位置

public fPGain : float; //PID环节比例增益

public fIGain : float; //PID环节积分增益

public bIEnable : bool; //PID环节积分使能

public bIEnableClear : bool; //PID环节积分清零

public fIntegral : float;// PID环节积分叠加

public fPoutput : float; // PID环节比例部分输出

public fIoutput : float; //PID环节积分部分输出

public fOutput : float;// PID环节最终输出

public function CRubberAxis( // 液压伺服阀类构造函数（初始化）

m_regNumSSIOffset : int32,

m_regNumSVOffset : int32,

m_regNumSSICount : int32,

m_pfPartnerGapActual : pointer to float,

m_regNumVoltage : int32,

m_fIncrPerUnit : float

): int32;

public function M_SSI_IN() : int32; // SSI传感器转换函数

public function M_AO_CONVERT() : int32; // 伺服阀输出转换函数

public function calibration(fSSICalibration:float) : int32;//位移标定函数

public function pidCtrl() : int32; // PID环节（循环位置修正函数）

end_class;

2、动态检测驱动侧和加热侧的辊距实时位置，保证辊距偏差不超过2mm；

3、动态使能的积分算法，当辊距偏差在0.1mm以内是，自动使能积分算法，用于消除稳态偏差；

4、辊距标定，通过一键标定，可以快速而精确的完成辊距标定任务；

5、辊距实时监控，可以实时监控辊距实际值，为上位西门子主PLC服务；

6、位置反馈滤波，消除电气干扰；

7、辊距实际值评估，如果位置反馈是一个明显的异常值，则辊距会强制打开到安全位置，可以需要更换SSI位置传感器。

本实施例所采用的德国Jetter液压控制器（JC-120MC-R）和MOOG公司的L 143-ECA-017 A控制器或者是MOOG公司的 MSC控制器D136-001-007比较，具有如下特点：

1、编程语言：

Jetter控制器面向对象和面向过程，MOOG控制器仅仅支持面向过程。

面向对象的编程语言以被控对象为控制目标，能更好的组织和管理程序，方便程序的维护和升级。而面向过程的编程语言把所有的被控对象交织在一起，容易造成程序组织的混乱。

2、硬件配置：

Jetter控制器采用多模块硬件配置，MOOG控制器采用单模块硬件配置。

多模块组装方式增加了硬件配置的灵活性，MOOG控制器把所有的硬件整合到一个控制器上，如果有任一硬件通道出了问题，就需要更换整个控制器，而Jetter控制器只需要更换有问题的那个模块即可，减小了硬件的维护成本。

3、通讯方式：

Jetter控制器采用标准以太网，MOOG控制器采用ProfibusDP。

现代工业通讯方式以网络通讯为基础，比如SIEMENS的ProfiNet，AB的Ethernet/IP等，基于网络的通讯方式增加了通讯的稳定性和可靠性。

4、应用范围：

Jetter控制器应用范围广，MOOG控制器应用范围比较窄。

MOOG控制器只能适用于液压伺服，而Jetter控制器除了液压伺服外，还涵盖几乎所有的工业自化化，比如：Motion Control。

5、市场应用：

Jetter控制器市场应用大，MOOG控制器市场应用小。

MOOG控制器的应用范围较小，这也导致它的硬件及软件成熟度不足。而Jetter控制器应用范围广，应用于所有工业自动化领域。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：包括液压伺服控制器，所述液压伺服控制器与橡塑压延机主机和辊距控制器连接；橡塑压延机的单个滚筒的驱动侧和操作侧分别连接一油缸的输出轴，两个所述油缸的输出轴上分别设有一油缸位移传感器，两个所述油缸分别连接一MOOG伺服阀，两个所述油缸位移传感器和两个所述MOOG伺服阀均与所述辊距控制器连接。

2.如权利要求1所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述橡塑压延机主机采用PLC。

3.如权利要求1所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述液压伺服控制器采用PLC。

4.如权利要求1所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述辊距控制器采用德国Jetter液压控制器。

5.如权利要求1所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述油缸位移传感器采用SSI油缸位移传感器。

6.如权利要求1所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述橡塑压延机主机通过PROFIBUS-DP 工业总线与所述液压伺服控制器通讯。

7.如权利要求1或6所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述液压伺服控制通过标准以太网与所述辊距控制器通讯。

8.如权利要求1所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：所述橡塑压延机主机给所述液压伺服控制器发送控制信号；所述液压伺服控制器接受所述控制信号，并给所述辊距控制器发送驱动信号；所述辊距控制器接受所述驱动信号，并控制两个所述MOOG伺服阀的电流输出，进而调节两个所述油缸的位移，从而调节橡塑压延机的辊距。

9.如权利要求8所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：两个所述油缸位移传感器获取两个所述油缸的位移并发送给所述辊距控制器，作为实际位移信号反馈；所述辊距控制器接收两路所述实际位移信号反馈，进行分析后，对两个所述MOOG伺服阀的电流输出进行微调，以实现更精确的辊距控制。

10.如权利要求9所述的一种橡塑压延机MOOG阀液压伺服控制装置，其特征在于：针对N辊橡塑压延机，N为2的整数倍，采用N/2组辊距控制器，每组辊距控制器负责一组辊距控制。