CN110886732A - 一种基于plc的多级多缸液压同步控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法及系统，所述控制方法包括如下步骤，根据设备运行的目标位置，设定油缸运行的设定速度曲线；选取一个油缸作为主油缸，剩余油缸作为从油缸；实时获取主油缸的当前运行速度，生成主油缸的当前速度曲线；并将当前速度曲线与设定速度曲线对比，以调整主油缸的当前运行速度，令主油缸按照设定速度曲线运行；实时获取从油缸的当前运行速度，并将从油缸的当前运行速度与主油缸的当前运行速度对比，调整从油缸的当前运行速度，令从油缸按照主油缸的当前运行速度运行，以实现主油缸和从油缸的同步运行。优点是：在多级缸体动作时，保证主油缸和从油缸之间的同步运行，避免产生震荡或抖动等突变现象。

Description

一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法及系统

技术领域

本发明涉及舞台设备液压控制领域，尤其涉及一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法及系统。

背景技术

随着工业自动化的推进，液压同步驱动控制技术在舞台机械，金属的加工，重型机械，车辆工程，水利工程等领域的应用也越来越多，同时这些行业对同步控制精度的要求也是越来越高。所以，为满足新世纪各个领域的需求，对于多级多缸液压同步控制系统的研究就有了更重要的理论意义与工程实用价值。PID控制的控制规则非常简洁，拥有良好的鲁棒性，在各个领域都能见到它的身影。但随着科技水平的不断提高，被控对象愈加的复杂，它们中有的被控制对象的参数不为设计者知晓，或者参数是随时变化，有的系统带有延时性且外在干扰杂乱无序，还有一些系统不能用数学模型进行描述等；同时，工业系统对控制性能的要求也越来越严格，一般的PID控制越来越不能适应现代工业发展的要求。

特别是在舞台设备液压控制领域，有的控制系统带有延时性且外在干扰杂乱无序，尤其是多级缸体动作时会产生震荡或抖动等突变现象，一般的PID控制已无法满足严格的定速定位的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，所述控制方法包括如下步骤，

S1、根据设备运行的目标位置，设定油缸运行的设定速度曲线；

S2、选取一个油缸作为主油缸，剩余油缸作为从油缸；

S3、实时获取主油缸的当前运行速度，生成主油缸的当前速度曲线；并将当前速度曲线与设定速度曲线对比，以调整主油缸的当前运行速度，令所述主油缸按照设定速度曲线运行；

S4、实时获取从油缸的当前运行速度，并将从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度对比，调整从油缸的当前运行速度，令所述从油缸按照主油缸的当前运行速度运行，以实现主油缸和从油缸的同步运行。

优选的，步骤S3中，当当前速度曲线与设定速度曲线之间的实时偏差大于第一设定偏差时，控制所述主油缸线性停车。

优选的，所述第一设定偏差为±5mm。

优选的，步骤S4中，当所述从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度之间的偏差大于第二设定偏差时，控制各所述从油缸线性停车。

优选的，所述第二设定偏差为±5mm。

本发明的目的还在于提供一种基于PLC的多级多缸液压同步控制系统，所述控制系统用于实现上述任一所述的控制方法；所述控制系统包括至少两个油缸，设定其中一个油缸为主油缸，剩余油缸为从油缸；所述控制系统还包括，

PID控制器；所述PID控制器用于比较主油缸的当前速度曲线与设定速度曲线，并根据设定速度曲线实时调整主油缸的运行速度；

同步控制器；所述同步控制器用于根据主油缸的当前运行速度，实时调整从油缸的运行速度，以令所述从油缸按照所述主油缸的运行速度运行，实现主油缸和从油缸的同步运行；

同步监控器；所述同步监控器用于监控所述主油缸和所述从油缸的运行状态；在检测到主油缸的当前速度曲线与设定速度曲线之间的实时偏差大于第一设定偏差时，控制所述主油缸线性停车；或者，在检测到所述从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度之间的偏差大于第二设定偏差时，控制各所述从油缸线性停车；

位移传感器；所述位移传感器用于获取各油缸的实时运行速度，并将获取的各油缸的实时运行速度反馈给PID控制器；

液压油源；所述液压油源为各油缸供油；

各所述油缸分别经一供油管与所述液压油源相连，各所述供油管上均设置有一伺服油阀，各所述伺服油阀均与所述同步监控器相连，所述同步监控器与所述同步控制器相连；所述同步控制器与所述PID控制器相连；各油缸上分别连接有一位移传感器，各所述位移传感器均与所述PID控制器相连。

本发明的有益效果是：本发明能够解决传统PID控制中控制系统运行的平稳性、快速性和准确性之间的矛盾，使控制系统在复杂的、动态的和不确定的情况中也能取得较好的控制效果；在多级缸体动作时，保证主油缸和从油缸之间的同步运行，避免产生震荡或抖动等突变现象。

附图说明

图1是本发明实施例中控制方法的流程图；

图2是本发明实施例中控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本实施例中提供了一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，所述控制方法包括如下步骤，

S1、根据设备运行的目标位置，设定油缸运行的设定速度曲线；

S2、选取一个油缸作为主油缸，剩余油缸作为从油缸；

S3、实时获取主油缸的当前运行速度，生成主油缸的当前速度曲线；并将当前速度曲线与设定速度曲线对比，以调整主油缸的当前运行速度，令所述主油缸按照设定速度曲线运行；

S4、实时获取从油缸的当前运行速度，并将从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度对比，调整从油缸的当前运行速度，令所述从油缸按照主油缸的当前运行速度运行，以实现主油缸和从油缸的同步运行。

本实施例中，步骤S3中，当当前速度曲线与设定速度曲线之间的实时偏差大于第一设定偏差时，控制所述主油缸线性停车。

本实施例中，所述第一设定偏差为±5mm。

本实施例中，步骤S4中，当所述从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度之间的偏差大于第二设定偏差时，控制各所述从油缸线性停车。

本实施例中，所述第二设定偏差为±5mm。

实施例二

如图2所示，本实施例中提供了一种基于PLC的多级多缸液压同步控制系统，所述控制系统用于实现控制方法；所述控制系统包括至少两个油缸，设定其中一个油缸为主油缸，剩余油缸为从油缸；所述控制系统还包括，

PID控制器；所述PID控制器用于比较主油缸的当前速度曲线与设定速度曲线，并根据设定速度曲线实时调整主油缸的运行速度；

同步控制器；所述同步控制器用于根据主油缸的当前运行速度，实时调整从油缸的运行速度，以令所述从油缸按照所述主油缸的运行速度运行，实现主油缸和从油缸的同步运行；

同步监控器；所述同步监控器用于监控所述主油缸和所述从油缸的运行状态；在检测到主油缸的当前速度曲线与设定速度曲线之间的实时偏差大于第一设定偏差时，控制所述主油缸线性停车；或者，在检测到所述从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度之间的偏差大于第二设定偏差时，控制各所述从油缸线性停车；

位移传感器；所述位移传感器用于获取各油缸的实时运行速度，并将获取的各油缸的实时运行速度反馈给PID控制器；

液压油源；所述液压油源为各油缸供油；

各所述油缸分别经一供油管与所述液压油源相连，各所述供油管上均设置有一伺服油阀，各所述伺服油阀均与所述同步监控器相连，所述同步监控器与所述同步控制器相连；所述同步控制器与所述PID控制器相连；各油缸上分别连接有一位移传感器，各所述位移传感器均与所述PID控制器相连。

本实施例中，所述同步控制器针对多级缸部分在级与级间变化时，使用变径控制策略使其快速平稳变径运行，变径控制策略是由液压油流量大到流量小变径时提前减速，由液压油流量小到流量大变径时提前加速，通过控制系统及舞台机械特性在调试过程中确定“提前减速量”和“提前加速量”，直至调整到舞台机械运行平稳又快速通过变径区域的目的。

本实施例中，所述同步监控器在多级多缸同步运行过程中，随时要监控各个油缸的运行状态，如各个油缸反馈的运行位置或运行速度超过了舞台机械允许的同步偏差值时，应通过控制油缸通过曲线方式快速平稳的将舞台机械设备停车，确保设备不受损坏。

本实施例中，所述位移传感器即为绝对值拉线编码器SSI，将各油缸的实时位置反馈给PID控制器。

本实施例中，所述液压油源由电机、液压泵、油箱、滤油器、控制阀等组成，是同步控制系统中重要的组成部分，它能够有效供给油缸所需的流量和压力，并能够对同步控制系统的压力、油温、污染度等进行有效的控制。液压油源经伺服比例阀连接在液压管路上，用于调节开度和运行方向。

本实施例中，使用伺服阀调节油缸油量及方向、位移传感器检测油缸位置、PID控制器实现闭环控制，将多个油缸的输出量的高精度同步，控制策略是“主从方式”。选定一个油缸作为主缸，主缸位置通过位移传感器反馈给PID控制器，由PID控制器调节油缸运行的加速运行阶段、匀速运行阶段、减速运行阶段、定位及任意位置停车阶段的运行情况。除了主油缸外的油缸作为从油缸，以3个从油缸为例，从油缸的位置通过位移传感器反馈给PID控制器，由PID控制器调节油缸运行的加速运行阶段、匀速运行阶段、减速运行阶段、定位及任意位置停车阶段的运行情况。

本实施例中，PID控制器和同步控制器实时监测主缸和从缸的位置及速度，完成主、从油缸伺服比例阀的实时调节，从而确保位置和速度的同步，确保同步精度控制在±5mm以内。

本实施例中，当主从油缸位置超过允许的偏差如±5mm后，应将各个油缸线性停车，从而确保油缸所连接的刚性物体如舞台机械设备不被扭伤。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明提供的一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法及系统，同步控制方法及系统能够解决传统PID控制中控制系统运行的平稳性、快速性和准确性之间的矛盾，使控制系统在复杂的、动态的和不确定的情况中也能取得较好的控制效果；在多级缸体动作时，保证主油缸和从油缸之间的同步运行，避免产生震荡或抖动等突变现象。

以上所述仅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，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤，

S1、根据设备运行的目标位置，设定油缸运行的设定速度曲线；

S2、选取一个油缸作为主油缸，剩余油缸作为从油缸；

S3、实时获取主油缸的当前运行速度，生成主油缸的当前速度曲线；并将当前速度曲线与设定速度曲线对比，以调整主油缸的当前运行速度，令所述主油缸按照设定速度曲线运行；

S4、实时获取从油缸的当前运行速度，并将从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度对比，调整从油缸的当前运行速度，令所述从油缸按照主油缸的当前运行速度运行，以实现主油缸和从油缸的同步运行。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，其特征在于：步骤S3中，当当前速度曲线与设定速度曲线之间的实时偏差大于第一设定偏差时，控制所述主油缸线性停车。

3.根据权利要求2所述的基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，其特征在于：所述第一设定偏差为±5mm。

4.根据权利要求1所述的基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，其特征在于：步骤S4中，当所述从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度之间的偏差大于第二设定偏差时，控制各所述从油缸线性停车。

5.根据权利要求1所述的基于PLC的多级多缸液压同步控制方法，其特征在于：所述第二设定偏差为±5mm。

6.一种基于PLC的多级多缸液压同步控制系统，所述控制系统用于实现上述权利要求1至5任一所述的控制方法；所述控制系统包括至少两个油缸，设定其中一个油缸为主油缸，剩余油缸为从油缸；其特征在于：所述控制系统还包括，

PID控制器；所述PID控制器用于比较主油缸的当前速度曲线与设定速度曲线，并根据设定速度曲线实时调整主油缸的运行速度；

同步控制器；所述同步控制器用于根据主油缸的当前运行速度，实时调整从油缸的运行速度，以令所述从油缸按照所述主油缸的运行速度运行，实现主油缸和从油缸的同步运行；

同步监控器；所述同步监控器用于监控所述主油缸和所述从油缸的运行状态；在检测到主油缸的当前速度曲线与设定速度曲线之间的实时偏差大于第一设定偏差时，控制所述主油缸线性停车；或者，在检测到所述从油缸的当前运行速度与所述主油缸的当前运行速度之间的偏差大于第二设定偏差时，控制各所述从油缸线性停车；

位移传感器；所述位移传感器用于获取各油缸的实时运行速度，并将获取的各油缸的实时运行速度反馈给PID控制器；

液压油源；所述液压油源为各油缸供油；

各所述油缸分别经一供油管与所述液压油源相连，各所述供油管上均设置有一伺服油阀，各所述伺服油阀均与所述同步监控器相连，所述同步监控器与所述同步控制器相连；所述同步控制器与所述PID控制器相连；各油缸上分别连接有一位移传感器，各所述位移传感器均与所述PID控制器相连。

Images