CN113757206A - 一种中间罐车比例液压升降系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种中间罐车比例液压升降系统,包括:液压主管路、液压主回路、液压支流回路、位移传感器和控制器;液压主管路连通液压源;液压主回路连通液压箱;每个液压支流回路分别连接在液压主管路和液压主回路之间,每个液压支流回路上分别设置有比例阀和液压缸,液压缸的两端分别与比例阀上的两个调压管口相连通;各个位移传感器分别设置在液压缸的伸出端,用于检测液压缸的伸出长度;控制器根据每两个液压缸上的位移传感器的伸出长度差值直接或间接控制对应的比例阀的开口度,以此调节各个液压缸的伸出长度。本发明还提出一种中间罐车比例液压升降控制方法,采用以上所述的中间罐车比例液压升降系统实施。
Description
技术领域
本发明属于冶金机械流体传动控制技术领域,具体涉及一种中间罐车比例液压升降系统及其控制方法。
背景技术
为解决渣线对浸入式水口腐蚀穿孔而导致的结晶器内钢水液面不稳的问题,自动调渣线技术在实际生产中得到更多的应用,而这也对中间罐车自动升降控制精度提出了更高要求;传统手动变渣线易引起液面波动,流场不稳,且存在调节精度差,安全性差的缺点,在连铸机系统趋于高精度、自动化的环境下,因此需要一种精度和自动化程度更高的中间罐车升降及控制系统。
发明内容
本发明提出了一种中间罐车比例液压升降系统及其控制方法,用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
一种中间罐车比例液压升降系统,包括:
液压主管路,所述液压主管路连通液压源;
液压主回路,所述液压主回路连通液压箱;
多个液压支流回路,每个所述液压支流回路分别连接在所述液压主管路和所述液压主回路之间,每个所述液压支流回路上分别设置有比例阀和液压缸,所述液压缸的无杆腔和有杆腔分别通过管路与所述比例阀上的两个调压管口相连通;
多个位移传感器,各个所述位移传感器分别设置在所述液压缸的伸出端,用于检测所述液压缸的伸出长度;
控制器,所述控制器根据每两个所述液压缸上的所述位移传感器的伸出长度差值直接或间接控制对应的所述比例阀的开口度,以此调节各个液压缸的伸出长度。
本发明的中间罐车比例液压升降系统还具有以下可实施方式。
优选地,每个所述液压缸的无杆腔分别通过管路连接有第一可控单向阀,每个所述比例阀的入口端分别通过管路连接有第二可控单向阀。
优选地,还包括液压控制管路,所述液压控制管路上分别通过管路连接有多个两位四通换向阀,所述第一可控单向阀和所述第二可控单向阀均为液控单向阀,每个所述两位四通换向阀分别与对应的所述液压支流回路上的所述第一可控单向阀和所述第二可控单向阀相连通。
优选地,每个所述液压支流回路上的所述液压缸的无杆腔还通过管路连接有安全阀。
一种中间罐车比例液压升降控制方法,采用以上所述的中间罐车比例液压升降系统实施,包括以下步骤:
S001:控制器读取各个液压缸上的位移传感器的数据值;
S002:对各个液压缸的伸出高度两两进行比对,如果判断出任意两者之间的最大超差大于预设的不正常数值时,则系统断电并报告故障;
S003:在各个液压缸分别伸出的过程中,对所有液压缸的伸出高度进行实时对比,任意两者之间的最大超差大于第一预设数值小于不正常数值时,减小高位置液压缸所在的液压支流回路中的比例阀的开口度,使其他低位置的液压缸所在的液压支流回路中的比例阀的开口度保持不变,当其中任意两个液压缸之间的实际位移差都小于第二预设数值时,恢复高位置的液压缸所在的液压支流回路中的比例阀的开口度,直至所有液压缸的液压杆伸出至目标位移;
S004:在各个液压缸分别缩回的过程中,对所有液压缸的伸出高度进行实时对比,任意两者之间的最大超差大于第一预设数值时,减小低位置液压缸所在的液压支流回路中的比例阀的开口度,使其他高位置的液压缸所在的液压支流回路中的比例阀的开口度保持不变,当其中任意两个液压缸之间的实际位移差都小于第二预设数值时,恢复高位置的液压缸所在的液压支流回路中的比例阀的开口度,直至所有液压缸缩回至目标位移;
S005:在自动调渣线过程中,系统先预设液压缸的升降过程的步长高度a、步长时间b和循环时间T以及中间罐调渣线的高位上限和低位下限。
在步骤S002中,预设的不正常数值为20mm。
在步骤S003和S004中,第一预设数值为10mm。
在步骤S005和S004中,第二预设数值为4mm。
本发明的中间罐车比例液压升降系统及其控制方法是在升降装置中加入比例液压系统,即每个液压缸均由独立的比例阀和位移传感器组成的闭环控制系统来控制油缸实际位移输出值,然后通过算法控制四个液压缸的实际输出位移,解决了目前渣线对浸入式水口腐蚀穿孔而导致的结晶器内钢水液面不稳的问题。
附图说明
图1是本发明的中间罐车比例液压升降系统结构示意图;
图2是本发明的中间罐车比例液压升降控制方法的浸入式水口调渣线目标控制过程图。
在以上附图中,1液压主管路;2液压主回路;3液压支流回路;4比例阀;5液压缸;6位移传感器;7第一可控单向阀;8第二可控单向阀;9液压控制管路;10两位四通换向阀;11安全阀。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
参考图1,本发明提出一种中间罐车比例液压升降系统,包括:液压主管路1、液压主回路2、多个液压支流回路3、多个位移传感器6和控制器;所述液压主管路1连通液压源;所述液压主回路2连通液压箱;每个所述液压支流回路3分别连接在所述液压主管路1和所述液压主回路2之间,每个所述液压支流回路3上分别设置有比例阀4和液压缸5,所述液压缸5的无杆腔和有杆腔分别通过管路与所述比例阀4上的两个调压管口相连通;各个所述位移传感器6分别设置在所述液压缸5的伸出端,用于检测所述液压缸5的伸出长度;所述控制器根据每两个所述液压缸5上的所述位移传感器6的伸出长度差值直接或间接控制对应的所述比例阀4的开口度,以此调节各个液压缸5的伸出长度。
液压主管路1与油箱和液压泵相连接,液压泵可将油箱中的液压油泵入液压主管路1中,液压主回路2与油箱相连通,连接在液压主管路1和液压主回路2之间有四个液压支流回路3,每个液压支流回路3上分别连接有比例阀4和液压缸5,比例阀4的两个管口直接或间接与液压缸5的无杆腔和有杆腔相连接,通过比例阀4可以控制液压缸5的无杆腔和有杆腔的流量,从而调节液压缸5的无杆腔和有杆腔的流量,进而控制液压缸5伸出或缩回。四个液压缸5分别与中间罐车的升降装置相连接,分别设置在四个液压缸5的伸出段上的四个位移传感器6可将每个液压缸5的伸出长度反馈给控制器,控制器可根据各个液压缸5中每两个液压缸5的最大位移差判断是否改变比例阀4的PID参数,即比例阀4的开口度,以此调整改变液压缸5的无杆腔和有杆腔流量,从而使中间罐车在上升或下降时其升降系统中的各个液压缸5的伸出长度达到一致,最终使中间罐车内的液面达到平衡稳定。
实施例2
参考图1,在实施例1的基础上,每个所述液压缸5的无杆腔分别通过管路连接有第一可控单向阀7,每个所述比例阀4的入口端分别通过管路连接有第二可控单向阀8。
第一可控单向阀7和第二可控单向阀8可确保在系统发生断电或者管路破裂时,各个液压支流回路3中不会出现液压油逆流现象,这样可以保证各个液压缸5在中间罐车的重力下不会突然急速回缩下降导致发生事故。
实施例3
参考图1,在实施例2的基础上,还包括液压控制管路9,所述液压控制管路9上分别通过管路连接有多个两位四通换向阀10,所述第一可控单向阀7和所述第二可控单向阀8均为液控单向阀,每个所述两位四通换向阀10分别与对应的所述液压支流回路3上的所述第一可控单向阀7和所述第二可控单向阀8相连通。
第一可控单向阀7的导通方向朝向液压缸5的无杆腔,第二可控单向阀8的导通方向与比例阀4的压力油口相反,系统在正常上升或下降过程中,四个液压支流回路3上的每个两位四通换向阀10一直处于得电状态,可以使每个液压支流回路3上的第一可控单向阀7和第二可控单向阀8保持打开状态,比例液压升降系统可正常运行。在两位四通换向阀10失电时,第一可控单向阀7和第二可控单向阀8处于单向导通状态,可分别阻止液压缸5动作和切断比例阀4的压力油口供油,使比例液压升降系统处于故障停止状态。
实施例4
参考图1,在实施例2的基础上,每个所述液压支流回路3上的所述液压缸5的无杆腔还通过管路连接有安全阀11。
当液压缸5的无杆腔中压力达到安全阀11的额度值时,安全阀11导通,将液压油排出,减少液压缸5的无杆腔中的压力,可以防止发生事故。
实施例5
参考图1,本发明还提出一种中间罐车比例液压升降控制方法,采用以上任一项所述的中间罐车比例液压升降系统实施,包括以下步骤:S001:控制器读取各个液压缸5上的位移传感器6的数据值;S002:对各个液压缸5中两两伸出高度进行比对,如果判断出任意两者之间的最大超差大于预设的不正常数值时,则系统断电并报告故障;S003:在各个液压缸5的液压杆分别伸出的过程中,对所有液压缸5的伸出高度进行实时对比,任意两者之间的最大超差大于第一预设数值小于不正常数值时,减小高位置液压缸5所在的液压支流回路3中的比例阀4的开口度,使其他低位置的液压缸5所在的液压支流回路3中的比例阀4的开口度保持不变,当其中任意两个液压缸5之间的实际位移差都小于第二预设数值时,恢复高位置的液压缸5所在的液压支流回路3中的比例阀4的开口度,直至所有液压缸5的液压杆伸出至目标位移;S004:在各个液压缸5的液压杆分别缩回的过程中,对所有液压缸5的伸出高度进行实时对比,任意两者之间的最大超差大于第一预设数值时,减小低位置液压缸5所在的液压支流回路3中的比例阀4的开口度,使其他高位置的液压缸5所在的液压支流回路3中的比例阀4的开口度保持不变,当其中任意两个液压缸5之间的实际位移差都小于第二预设数值时,恢复高位置的液压缸5所在的液压支流回路3中的比例阀4的开口度,直至所有液压缸5的液压杆缩回至目标位移;S005:在自动调渣线过程中,系统先预设升降液压缸5的升降过程的步长高度a、步长时间b和循环时间T以及中间罐调渣线高位上限和中间罐调渣线低位下限。
在步骤S002中,所预设的不正常数值为20mm。在步骤S003和S004中,第一预设数值为10mm,第二预设数值为4mm。
控制器通过各个液位传感器6对六个液压支流回路3上的各个液压缸5的伸出端进行位移检测,并对各个液压缸5的位移数值两两进行比较,当任意两个液压缸5的位移的最大超差大于预设的不正常数值即20mm时,系统断电并报故障。20mm为中间罐车机械设备装配最大允许误差,超过该范围被认定为液压缸5有可能对设备进行不可逆破坏,此时控制器使四个液压支流回路3上的两位四通换向阀10全部失电,第一可控单向阀7和第二可控单向阀8处于单向导通状态,以切断比例阀4的压力油口供油,同时使液压缸5停止动作,此时系统处于故障停止状态,需要核查相关液压支流回路3或者电气元器件接线是否正常。排除故障后,手动调节单个液压支流回路3,即该回路中的两位四通换向阀10得电,调节该回路中的比例阀4的开口度使液压缸5上升或下降,使四个液压缸5中两两之间位移的最大超差在第二预设数值即4mm以内,系统交付控制器自动控制,其中控制器可以是控制盒或者远程云端控制器。
系统在正常上升过程中,两位四通换向阀10为一直得电状态,任意两个液压缸5的伸长量的最大超差大于第一预设数值即10mm时,控制器减小与高位置的液压缸5相关的比例阀4的PID参数,即减小该比例阀4的开口度,同时与低位置的液压缸5相关的比例阀4的开口度保持不变,低位置液压缸5的位移会追上高位置的液压缸5位移,当任意两个液压缸5之间的实际位移差小于第二预设数值即4mm时,控制器恢复与高位置的液压缸5相关的比例阀4的开口度,整个过程中比例阀4的开口度自动调节直至液压缸5运动到目标位移;
系统在正常下降过程中,两位四通换向阀10为一直得电状态,任意两个液压缸5的伸长量的最大超差大于第一预设数值即10mm时,控制器减小与低位置的液压缸5相关的比例阀的PID参数,即减小该比例阀4的开口度,同时与高位置的液压缸5相关的比例阀4的开口度保持不变,高位置液压缸5的位移会降至低位置液压缸5位移,当任意两个液压缸5之间的实际位移差小于第二预设数值即4mm时,控制器恢复与低位置液压缸5相关的比例阀4的开口度,直至整个过程中比例阀4的开口度自动调节直至液压缸5运动到目标位移。
如图2所示,在自动调渣线过程中,系统首先进行步长转换,控制器设定步进虚轴,预设好浸入式水口的虚轴曲线,即液压缸5的升降曲线,在一级PLC中设定步长高度a,步长时间b,循环时间T以及中间罐调渣线的高位上限和低位上限,浸入式水口自动调渣线过程中,中间罐升降慢速进行,系统已预设好此工况比例阀4的PID参数,使液压缸5速度约为10mm/s左右。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种中间罐车比例液压升降系统,其特征在于,包括:
液压主管路(1),所述液压主管路(1)连通液压源;
液压主回路(2),所述液压主回路(2)连通液压箱;
多个液压支流回路(3),每个所述液压支流回路(3)分别连接在所述液压主管路(1)和所述液压主回路(2)之间,每个所述液压支流回路(3)上分别设置有比例阀(4)和液压缸(5),所述液压缸(5)的无杆腔和有杆腔分别通过管路与所述比例阀(4)上的两个调压管口相连通;
多个位移传感器(6),各个所述位移传感器(6)分别设置在所述液压缸(5)的伸出端,用于检测所述液压缸(5)的伸出长度;
控制器,所述控制器根据每两个所述液压缸(5)上的所述位移传感器(6)的伸出长度差值直接或间接控制对应的所述比例阀(4)的开口度,以此调节各个液压缸(5)的伸出长度。
2.根据权利要求1所述的中间罐车比例液压升降系统,其特征在于,每个所述液压缸(5)的无杆腔分别通过管路连接有第一可控单向阀(7),每个所述比例阀(4)的入口端分别通过管路连接有第二可控单向阀(8)。
3.根据权利要求2所述的中间罐车比例液压升降系统,其特征在于,还包括液压控制管路(9),所述液压控制管路(9)上分别通过管路连接有多个两位四通换向阀(10),所述第一可控单向阀(7)和所述第二可控单向阀(8)均为液控单向阀,每个所述两位四通换向阀(10)分别与对应的所述液压支流回路(3)上的所述第一可控单向阀(7)和所述第二可控单向阀(8)相连通。
4.根据权利要求2所述的中间罐车比例液压升降系统,其特征在于,每个所述液压支流回路(3)上的所述液压缸(5)的无杆腔还通过管路连接有安全阀(11)。
5.一种中间罐车比例液压升降控制方法,采用权利要求1至4中任一项所述的中间罐车比例液压升降系统实施,其特征在于,包括以下步骤:
S001:控制器读取各个液压缸(5)上的位移传感器(6)的数据值;
S002:对各个液压缸(5)的伸出高度两两进行比对,如果判断出任意两者之间的最大超差大于预设的不正常数值时,则系统断电并报告故障;
S003:在各个液压缸(5)分别伸出的过程中,对所有液压缸(5)的伸出高度进行实时对比,任意两者之间的最大超差大于第一预设数值小于不正常数值时,减小高位置液压缸(5)所在的液压支流回路(3)中的比例阀(4)的开口度,使其他低位置的液压缸(5)所在的液压支流回路(3)中的比例阀(4)的开口度保持不变,当其中任意两个液压缸(5)之间的实际位移差都小于第二预设数值时,恢复高位置的液压缸(5)所在的液压支流回路(3)中的比例阀(4)的开口度,直至所有液压缸(5)的液压杆伸出至目标位移;
S004:在各个液压缸(5)分别缩回的过程中,对所有液压缸(5)的伸出高度进行实时对比,任意两者之间的最大超差大于第一预设数值时,减小低位置液压缸(5)所在的液压支流回路(3)中的比例阀(4)的开口度,使其他高位置的液压缸(5)所在的液压支流回路(3)中的比例阀(4)的开口度保持不变,当其中任意两个液压缸(5)之间的实际位移差都小于第二预设数值时,恢复高位置的液压缸(5)所在的液压支流回路(3)中的比例阀(4)的开口度,直至所有液压缸(5)缩回至目标位移;
S005:在自动调渣线过程中,系统先预设液压缸(5)的升降过程的步长高度a、步长时间b和循环时间T以及中间罐调渣线的高位上限和低位下限。
6.根据权利要求5所述的中间罐车比例液压升降控制方法,其特征在于,在步骤S002中,预设的不正常数值为20mm。
7.根据权利要求5所述的中间罐车比例液压升降控制方法,其特征在于,在步骤S003和S004中,第一预设数值为10mm。
8.根据权利要求5所述的中间罐车比例液压升降控制方法,其特征在于,在步骤S005和S004中,第二预设数值为4mm。
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