CN110126342B - 半连续电极液压机的工艺控制系统及控制方法 - Google Patents
半连续电极液压机的工艺控制系统及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种半连续电极液压机的工艺控制系统及控制方法，其特征在于，包括位移传感器、液体压力传感器、泵出口电磁铁、定量泵、比例泵、比例伺服阀和可编程控制器；所述比例溢伺服阀位于滑块油缸进油前端；可编程控制器的输入端口和位移传感器以及液体压力传感器电连接，可编程控制器的输出端口与定量泵出口电磁铁端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例泵的流量控制电路电连接，可编程控制器的输出端口与比例伺服阀端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例插装阀端子电连接。该发明根据可编程控制器输出实时变化的比例泵流量以及比例插装阀开度、比例伺服阀开度从而达到半连续电极液压机中要求的恒速度、恒压力工艺控制的目的。
Description
技术领域
本发明属于半连续电极液压机技术领域，具体涉及一种半连续电极液压机的工艺控制系统及控制方法。
背景技术
近年来，随着我国科技事业，特别是航空事业的飞速发展，超长电极的整体成型件的市场需求越来越广泛，相应电极液压机的应用和市场前景也颇为广阔。传统的锻造液压机智能化控制程度偏低，随着数字化技术的发展和自动化技术的广泛应用，电极液压机也越来越多的引入了自动化控制的方法，为更好的适应以及推动超长电极成型市场的发展，开发一套更加智能以及稳定可靠的半连续电极液压机的工艺控制系统及方法显得尤为重要。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种半连续电极液压机的工艺控制系统及控制方法，该半连续电极液压机的工艺控制系统及控制方法根据可编程控制器输出实时变化的比例泵流量以及比例插装阀开度、比例伺服阀开度从而达到半连续电极液压机中要求的恒速度、恒压力工艺控制的目的。
本发明的第一发明目的是提供一种半连续电极液压机的工艺控制系统，至少包括：
用于采集滑块位置数据的位移传感器；
用于检测各油缸实时压力的液体压力传感器；
用于开启和关闭泵出口的泵出口电磁铁；
用于提供给油缸恒定的油液，进而使得滑块运动的定量泵；
用于提供给油缸可调可控的油液，进而使得滑块实现变速运动的比例泵；
用于提供给滑块油缸可调可控的油液，进而使得滑块加压并稳定在设定压力值附近的比例伺服阀；所述比例溢伺服阀位于滑块油缸进油前端；
用于读取滑块位置数据以及滑块压力数据并计算滑块实时速度、控制输出比例泵的流量大小和控制比例伺服阀的输出值大小的可编程控制器；
其中：可编程控制器的输入端口和位移传感器以及液体压力传感器电连接，可编程控制器的输出端口与定量泵出口电磁铁端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例泵的流量控制电路电连接，可编程控制器的输出端口与比例伺服阀端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例插装阀端子电连接。
本发明的第二发明目的是提供一种半连续电极液压机的工艺控制系统的控制方法，至少包括如下步骤：
步骤一、根据制件的工艺卡片所提供的第一阶段压制位置-工艺速度关系，设置滑块第一阶段快速下行的目标速度v10；
步骤二、可编程控制器根据快速下行目标速度v10调节比例插装阀开度大小，使滑块以恒速v10的速度，依据滑块位置-工艺速度关系完成第一阶段快速下行过程；
步骤三、根据制件的工艺卡片所提供的第二阶段压制位置-工艺速度关系，设置第二阶段压制下行目标速度v20；
步骤四、可编程控制器根据位移传感器数据转换目标速度v10至v20，进入速度转换控制阶段，当快速下行目标速度v10转换压制下行目标速度v20时，比例插装阀开度快速线性的降低到与压制下行目标速度v20对应的开度，压制下行目标速度v20采用PID算法直接控制比例泵输出的方法；
步骤五、滑块根据压制下行目标速度v20的速度完成第二阶段压制过程，定程模式下，第二阶段压制过程结束进入泄压阶段，进而回程到停止位；
步骤六、定压模式下，根据制件的工艺卡片所提供的第三阶段滑块吨位及持压时间，设置滑块持压吨位ton1以及时间t1；
步骤七、可编程控制器根据设置的滑块持压吨位ton1，由压制下行进入持压控制阶段；可编程控制器根据滑块主缸液体压力传感器的数据实时控制比例伺服阀开度输出，使滑块压力在持压时间t1时长内始终稳定在滑块持压吨位设定值ton1的0％-1％范围内波动，滑块持压吨位ton1采用PID算法直接控制比例伺服阀输出的方法；
步骤八、定压模式下，第三阶段结束进入泄压阶段，进而回程到停止位；
步骤九、电极压制完成后，根据工艺卡片所提供的出料装置移动速度，设置出料装置垂直移动速度以及水平移动速度，完成电极的出料。
进一步，通过公式v20＝n1×v1+n2×v2；开启足够数量的泵出口电磁铁以满足速度要求，其中，单个定量泵单位时间提供流量Q，根据Q＝v×S，其中：v为滑块速度，S为缸体面积，单个定量泵提供的速度v1，启动的定量泵泵出口电磁铁数量为n1，开启单个变量泵提供的速度为v2，变量泵泵出口电磁铁数量为n2。
更进一步，所述定量泵提供的速度v1为定值，所述变量泵提供的速度v2为可编程控制器通过PID控制后的实时变化值。
更进一步，所述启动的定量泵泵出口电磁铁数量n1和变量泵泵出口电磁铁数量n2为可编程控制器根据位置-工艺速度关系的实时变化值。
更进一步，根据速度控制，所述滑块快速下行在120-10mm/s无级可调，滑块压制下行在10～0.5mm/s无级可调。
本发明具有的优点和积极效果是：
一、本发明通于采用了定量泵和变量泵的协同控制实现了电极液压机的变速压制工艺的无级调速；
二、本发明通过使用比例泵低速控制的方法，提高了工艺速度的精度以及稳定性；
三、比例泵和比例伺服阀均采用闭环控制算法，可在压制过程中出现吨位不断加大的情况下保持速度可控以及吨位可控，提高了系统抗击扰动时的稳定性和鲁棒性。
四、本发明可将钛合金颗粒一次性压制成为最长六米的钛合金锭，避免了多段压制电极工艺在焊接过程中产生的杂质，极大的提高了钛合金件的纯度。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电路框图；
图2为本发明优选实施例的液压图；
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1和图2所示，一种半连续电极液压机的工艺控制系统，包括：
用于采集滑块位置数据的位移传感器1；
用于检测各油缸实时压力的液体压力传感器2；
用于开启和关闭泵出口的泵出口电磁铁4；
定量泵，所述定量泵用于提供给油缸恒定的油液，进而使得滑块运动；
比例泵，所述比例泵用于提供给油缸可调可控的油液，进而使得滑块等相关部件实现变速无运动；
比例伺服阀5，所述比例溢伺服阀位于滑块油缸进油前端，用于提供给滑块油缸可调可控的油液，进而使得滑块可以加压并稳定在设定压力值附近；
可编程控制器3，所述可编程控制器用于读取滑块位置数据以及滑块压力数据并计算滑块实时速度、控制输出比例泵的流量大小和控制比例伺服阀的输出值大小；
其中：可编程控制器的输入端口和位移传感器以及液体压力传感器电连接，可编程控制器的输出端口与定量泵出口电磁铁端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例泵流量控制电路7电连接，可编程控制器的输出端口与比例伺服阀端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例插装阀6端子电连接。
请参阅图2，其中：BQ1、位移传感器；YD31、调压比例伺服阀；BP21、BP31、BP32、液体压力传感器；YD21、比例插装阀；M01、、、Mn、比例泵以及定量泵；YA1、、、YAn、泵出口电磁铁；YA23、YA23a、电磁换向阀；YA31、YA32、电磁单向阀；
一种等温锻造液压机的工艺控制系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、根据制件的工艺卡片所提供的第一阶段压制位置-工艺速度关系，用户设置滑块第一阶段快速下行的目标速度v10；
步骤二、可编程控制器根据快速下行目标速度v10调节比例插装阀开度大小使滑块以恒速v10的速度，依据滑块位置-工艺速度关系完成第一阶段快速下行过程；
步骤三、根据制件的工艺卡片所提供的第二阶段压制位置-工艺速度关系，用户设置第二阶段压制下行目标速度v20。
步骤四、可编程控制器根据位移传感器数据转换快速下行目标速度v10至压制下行目标速度v20，进入速度转换控制阶段。当快速下行目标速度v10转换压制下行目标速度v20时，比例插装阀开度快速线性的降低到与压制下行目标速度v20对应的开度，实现快速下行向压制下行迅速、平顺的转换。压制下行目标速度v20采用PID算法直接控制比例泵输出的方法。
步骤五、滑块根据压制下行目标速度v20的速度完成第二阶段压制过程，定程模式下第二阶段压制过程结束进入泄压阶段，进而回程到停止位。
步骤六、定压模式下根据制件的工艺卡片所提供的第三阶段滑块吨位及持压时间，用户设置滑块持压吨位ton1以及时间t1。
步骤七、可编程控制器根据滑块持压目标吨位ton1，由压制下行进入持压控制阶段。可编程控制器根据滑块主缸液体压力传感器的数据实时控制比例伺服阀开度输出，使滑块压力在持压时间t1时长内始终稳定在滑块持压吨位设定值ton1的0％-1％范围内波动。滑块持压吨位ton1采用PID算法直接控制比例伺服阀输出的方法。
步骤八、定压模式下第三阶段结束进入泄压阶段，进而回程到停止位。
步骤九、电极压制完成后根据工艺卡片所提供的出料装置移动速度，用户设置出料装置垂直移动速度以及水平移动速度。完成电极的出料。
进一步：通过公式：v20＝n1×v1+n2×v2；开启足够数量的泵出口电磁铁以满足速度要求，其中，单个定量泵单位时间提供流量Q，根据Q＝v×S(流量＝滑块速度×缸体面积)，单个定量泵提供的速度v1，启动的定量泵泵出口电磁铁数量为n1，开启单个变量泵提供的速度为v2，变量泵泵出口电磁铁数量为n2。
进一步：所述定量泵提供的速度v1为定值，所述变量泵提供的速度v2为可编程控制器通过PID控制后的实时变化值。
进一步：所述启动的定量泵泵出口电磁铁数量n1和变量泵泵出口电磁铁数量n2为可编程控制器根据位置-工艺速度关系的实时变化值。
进一步：根据所述的速度控制，所述滑块快速下行在120-10mm/s无级可调，滑块压制下行在10～0.5mm/s无级可调。
本发明根据可编程控制器输出实时变化的定量泵的泵出口电磁铁数量、比例泵流量及比例溢流阀开度值大小，从而达到半连续电极液压机的压制下行恒速度、恒压力以及回程恒速度的目的；输出随设定快速下行速度变化的比例插装阀开度大小实现滑块快速下行的恒速度；输出随设定的电极出料装置水平移动速度以及垂直移动速度而变化的变频器频率大小实现电极出料装置的恒速运动。以上输出的组合实现超长电极成型以及出料的半连续电极液压机的工艺要求。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种半连续电极液压机的工艺控制系统，其特征在于：至少包括：
用于采集滑块位置数据的位移传感器；
用于检测各油缸实时压力的液体压力传感器；所述液体压力传感器包括检测一号油缸和三号油缸下腔室压力信号的第一液体压力传感器、检测二号油缸上腔室压力信号的第二液体压力传感器、检测一号油缸和三号油缸上腔室压力信号的第三液体压力传感器；
用于开启和关闭泵出口的泵出口电磁铁；
用于提供给油缸恒定的油液，进而使得滑块运动的定量泵；
用于提供给油缸可调可控的油液，进而使得滑块实现变速运动的比例泵；
用于提供给滑块油缸可调可控的油液，进而使得滑块加压并稳定在设定压力值附近的比例伺服阀；所述比例伺服阀位于滑块油缸进油前端；
用于读取滑块位置数据以及滑块压力数据并计算滑块实时速度、控制输出比例泵的流量大小和控制比例伺服阀的输出值大小的可编程控制器；
其中：根据可编程控制器输出实时变化的比例泵流量以及比例插装阀开度、比例伺服阀开度从而达到半连续电极液压机中要求的恒速度、恒压力工艺控制；可编程控制器的输入端口和位移传感器以及液体压力传感器电连接，可编程控制器的输出端口与定量泵出口电磁铁端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例泵的流量控制电路电连接，可编程控制器的输出端口与比例伺服阀端子电连接，可编程控制器的输出端口与比例插装阀端子电连接。
2.一种基于权利要求1所述半连续电极液压机的工艺控制系统的控制方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
步骤一、根据制件的工艺卡片所提供的第一阶段压制位置-工艺速度关系，设置滑块第一阶段快速下行目标速度v10；
步骤二、可编程控制器根据快速下行目标速度v10调节比例插装阀开度大小，使滑块以恒速v10的速度，依据滑块位置-工艺速度关系完成第一阶段快速下行过程；
步骤三、根据制件的工艺卡片所提供的第二阶段压制位置-工艺速度关系，设置第二阶段压制下行目标速度v20；
步骤四、可编程控制器根据位移传感器数据转换快速下行目标速度v10至压制下行目标速度v20，进入速度转换控制阶段，当快速下行目标速度v10转换至压制下行目标速度v20时，比例插装阀开度快速线性的降低到与压制下行目标速度v20对应的开度，压制下行目标速度v20采用PID算法直接控制比例泵输出的方法；
步骤五、滑块根据压制下行目标速度v20的速度完成第二阶段压制过程，定程模式下，第二阶段压制过程结束进入泄压阶段，进而回程到停止位；
步骤六、定压模式下，根据制件的工艺卡片所提供的第三阶段滑块吨位及持压时间，设置滑块持压吨位ton1以及时间t1；
步骤七、可编程控制器根据设置的滑块持压吨位ton1，由压制下行进入持压控制阶段；可编程控制器根据滑块主缸液体压力传感器的数据实时控制比例伺服阀开度输出，使滑块压力在持压时间t1时长内始终稳定在滑块持压吨位设定值ton1的0%-1%范围内波动，滑块持压吨位ton1采用PID算法直接控制比例伺服阀输出的方法；
步骤八、定压模式下，第三阶段结束进入泄压阶段，进而回程到停止位；
步骤九、电极压制完成后，根据工艺卡片所提供的出料装置移动速度，设置出料装置垂直移动速度以及水平移动速度，完成电极的出料。
3.根据权利要求2所述半连续电极液压机的工艺控制系统的控制方法，其特征在于，
通过公式v20= n1×v1+ n2×v2；开启足够数量的泵出口电磁铁以满足速度要求，其中，单个定量泵单位时间提供流量Q，根据Q=v×S，其中：v为滑块速度，S为缸体面积，单个定量泵提供的速度v1，启动的定量泵泵出口电磁铁数量为n1，开启单个比例泵提供的速度为v2，比例泵泵出口电磁铁数量为n2。
4.根据权利要求3所述半连续电极液压机的工艺控制系统的控制方法，其特征在于，
所述定量泵提供的速度v1为定值，所述比例泵提供的速度v2为可编程控制器通过PID控制后的实时变化值。
5.根据权利要求4所述半连续电极液压机的工艺控制系统的控制方法，其特征在于，所述启动的定量泵泵出口电磁铁数量n1和比例泵泵出口电磁铁数量n2为可编程控制器根据位置-工艺速度关系的实时变化值。
6.根据权利要求5所述半连续电极液压机的工艺控制系统的控制方法，其特征在于，
根据速度控制，所述滑块快速下行在120-10mm/s无级可调，滑块压制下行在10～0.5mm/s无级可调。
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