CN113847308A - 一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,包括:以太网通讯模块、电缆通讯模块以及远程伺服控制模块所述以太网通讯模块连接数字式电液伺服控制器中的可编程控制器,所述以太网通讯模块用于对可编程控制器中的运行参数进行采集;所述电缆通讯模块连接所述以太网通讯模块,所述电缆通讯模块用于对所述以太网通讯模块采集的运行参数进行传输;所述远程伺服控制模块连接所述电缆通讯模块,所述远程伺服控制模块用于处理所述采集的运行参数;并远程控制所述可编程控制器。能够使能用户的操作更加方便、快捷、可视化程度大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及电液伺服系统控制技术领域,特别是涉及一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统及方法。
背景技术
电液伺服系统是指以伺服元件(伺服阀或伺服泵)为控制核心的液压控制系统,它通常由指令装置、控制器、放大器、液压源、伺服元件、执行元件、反馈传感器及负载组成。电液伺服系统又称跟踪系统,是一种自动控制系统,在这种系统中,执行元件能够自动、快速而准确地按照输入信号的变化规律而动作。同时,系统还起到将信号功率放大的作用。这种由电液元件组成的系统称为液压伺服系统。其特点如下:
(1)伺服系统是一个位置跟踪系统。输出位移自动地跟随输入位移的变化规律而变化,体现为位置跟随运动。
(2)伺服系统是一个功率放大系统。推动滑阀阀芯所需的功率很小,而系统的输出功率却可以很大,可带动较大的负载运动。
(3)伺服系统是一个负反馈系统。输出位移之所以能够精确地复现输入位移的变化。是因为控制滑阀的阀体和液压缸体固连在一起,构成了一个负反馈控制通路。液压缸输出位移,通过这个反馈通路回输给滑阀阀体,并与输入位移相比较。从而逐渐减小和消除输出位移和输入位移之间的偏差,直到两者相同为止。因此负反馈环节是液压伺服系统中必不可少的重要环节。负反馈也是自动控制系统具有的主要特征。
虽然电液伺服系统由于上述特点被广泛应用,但随着技术与市场的发展,人们对其易用性以及可操作性的要求也在不断提高。本发明的目的在于提供一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统及方法,用于实现远程对电液伺服控制系统进行监控与操作,提高其易用性和可操作性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统及方法,解决了如何通过网络通讯实现对电液伺服控制系统的远程监控和控制的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一方面,本发明提供一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,包括:以太网通讯模块、电缆通讯模块以及远程伺服控制模块,
所述以太网通讯模块连接数字式电液伺服控制器中的可编程控制器,所述以太网通讯模块用于对可编程控制器中的运行参数进行采集;
所述电缆通讯模块连接所述以太网通讯模块,所述电缆通讯模块用于对所述以太网通讯模块采集的运行参数进行传输;
所述远程伺服控制模块连接所述电缆通讯模块,所述远程伺服控制模块用于处理所述采集的运行参数;并远程控制所述可编程控制器。
可选的,所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统还包括:光电转换模块以及光纤通讯模块;
所述光电转换模块与所述电缆通讯模块连接,所述光电转换模块用于将电缆传输的电信号转换为光信号;
所述光纤通讯模块连接所述光电转换模块,所述光纤通讯模块用于将所述光电转换模块转换得到的光信号进行传输。
可选的,所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,还包括交换机,所述交换机一端的网口通过所述电缆通讯模块与所述以太网通讯模块连接,所述交换机另一端的网口通过所述电缆通讯模块与所述远程伺服控制模块连接。
可选的,所述远程伺服控制模块包括远程工程师控制模块与远程操作员控制模块;所述远程工程师控制模块与远程操作员控制模块均由工控计算机和上位机软件组成。
可选的,所述以太网通讯模块为西门子品牌的6ES7-300系列以太网通讯设备。
可选的,所述电缆通讯模块包括RJ45网络插头以及带屏蔽层的超五类双绞网线。
可选的,所述光纤通讯模块包括带屏蔽单模光纤以及尾纤式光纤终端盒。
可选的,所述以太网通讯模块具备双网口。
可选的,所述远程工程师控制模块用于设置数字式电液伺服控制器的所有参数。
另一方面,本发明还提供一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制方法,包括:
采集数字式电液伺服控制器的运行参数;
利用以太网通讯方式对所述运行参数进行远程传输;
对传输得到的运行参数进行处理并利用以太网通讯方式传输控制参数,利用控制参数远程控制所述数字式电液伺服控制器。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
(1)本发明创新应用以太网做为传输介质,网络传输设备具有传输距离远、抗干扰能力强、传输速度快、传输数据量大及免维护的特点;
(2)本发明创新应用远程伺服控制模块;远程伺服控制模块除了可以接收电液伺服控制器的状态信息、报警信息以及实时数据,还可以将这些信息及数据进行定期定量的存储并且制作成曲线图和柱状图,方便后期的数据采样和数据分析;
(3)本发明创新应用远程控制操作员站,操作员站除了可以接收电液伺服控制器的状态信息、报警信息以及实时数据,还可以由指定的操作员对电液伺服控制器进行远程的操作,同时记录操作员的登录信息和操作指令,可以方便的查询每个操作员的操作过程及时间,帮助日后的事故处理分析和绩效分析,同时在操作员站设置报警界面,电液伺服控制器产生报警的同时,在远程操作员站上同时显示报警指示,提示操作员观察报警信息并做出正确的控制指令。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1为本发明基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统示意图;
图2为本发明远程工程师控制模块中的伺服控制器趋势曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
传统的电液伺服系统不具备远程操作模式,这使得传统的电液伺服系统在易用性以及可操作性方面不能满足人们的需求。为此,本发明的提供了一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统及方法,解决了如何通过网络通讯实现对电液伺服控制系统的远程监控和控制的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示,本实施例提供了一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,包括:以太网通讯模块、电缆通讯模块以及远程伺服控制模块,所述以太网通讯模块连接数字式电液伺服控制器中的可编程控制器,所述以太网通讯模块用于对可编程控制器中的运行参数进行采集;所述电缆通讯模块连接所述以太网通讯模块,所述电缆通讯模块用于对所述以太网通讯模块采集的运行参数进行传输;所述远程伺服控制模块连接所述电缆通讯模块,所述远程伺服控制模块用于处理所述采集的运行参数;并远程控制所述可编程控制器。
其中,所述远程伺服控制模块包括远程工程师控制模块与远程操作员控制模块;所述远程工程师控制模块与远程操作员控制模块均由工控计算机和上位机软件组成。首先我们先在伺服装置原有的可编程控制器模块后增加一块以太网通讯模块,然后将伺服装置上电,同时打开编程软件的硬件编译界面,在界面中加入同型号的以太网通讯模块,并相应的为模块配置硬件地址和网络地址以及网络通讯方式等参数,配置完成后对整体硬件设备进行保存、编译、差错,一切没有问题后将新的硬件配置下传到可编程控制器中;此时观察可编程控制器的状态,如果控制闪红灯报错,则重新检查刚刚下载硬件配置是否和实际的设备一致,如果控制器工作正常,则代表新加入的以太网通讯模块已经被系统配置成功,此时伺服控制装置已经具备网络通讯的硬件条件;之后打开编程软件的软件编译界面,首先编写以太网通讯的通讯命令程序块,之后将要通讯的变量进行计算并赋值,然后将网络通讯的程序块下载到可编程控制器中。
此时打开远程工程师控制模块的编程界面,首先查询远程工程师控制模块是否可以和伺服装置进行以太网通讯,如果出现通讯异常,则首先检查各个网络设备时候正常工作,线路是否通畅,有无断路,如果网络设备都是正常的情况下,再次回到可编程控制器的软件编译界面,监控以太网通讯模块的状态,如果状态异常则检查通讯模块的配置、参数设置是否正确,检查改正后重新下载网络通讯程序块;如果网络通讯正常,远程工程师控制模块可以和伺服装置进行网络连接和数据交换,此时可以同时让远程工程师控制模块及远程操作员控制模块访问伺服装置中要进行通讯的地址和变量,访问成功后远程工程师控制模块和远程操作员控制模块再分别对伺服装置进行各自的显示和控制操作。
等待所有设备正常运行后,首先观察伺服控制装置的工作状态,将工作状态选为远控,此时伺服控制装置将完全接收远程工程师控制模块或远程操作员控制模块的指令工作,并将接收到的变送器数据在设备屏幕上显示的同时上传给远程工程师控制模块和远程操作员控制模块。
此时操作员在远程操作员控制模块除了可以接收电液伺服控制器的状态信息、报警信息以及实时数据,还可以由指定的操作员对电液伺服控制器进行远程的操作,这些操作包括控制变送器动作的命令、自动或手动设置变送器的零点和行程、设置伺服装置的零点和行程、对变送器的正反向操作,远程操作员控制模块同时记录操作员的登录信息和操作指令,可以方便的查询每个操作员的操作过程及时间,帮助日后的事故处理分析和绩效分析,同时在远程操作员控制模块设置报警界面,电液伺服控制器产生报警的同时,在远程操作员控制模块上同时显示报警指示,提示操作员观察报警信息并做出正确的控制指令。
远程工程师控制模块除了可以接收电液伺服控制器的状态信息、报警信息以及实时数据,还可以将这些信息及数据进行定期定量的存储并且制作成曲线图和柱状图,方便后期的数据采样和数据分析。具体体现在远程工程师控制模块可以在设备开始工作之前提前设置伺服控制器报警后的动作选择,可以为伺服控制器设置所有的控制参数,这些参数在设备正式运行过程中将不能更改,如果想再次更改则需要在停机检修的时间段完成,同时远程工程师控制模块可以随时监控调用远程操作员控制模块的所有操作信息,并且制成相应的报表进行存储。
图2为远程工程师控制模块中的伺服控制器趋势曲线图,图中所示横轴为时间,可以根据窗体右侧的按钮选择10分钟—1天为单位的多种显示格式,纵轴为伺服控制器输出的实时电流值,此处由于要显示超过量程报警的输出,所以电流值设定为0—20mA;本曲线图可以同时显示4组数据,分别是伺服控制器的阀电流输出值,指令丢失时的输出电流值,反馈丢失是的输出电流值,跟踪丢失时的输出电流值,工程师也可以根据最右边框体里的选项点选某一个或多个数据进行显示;如果要调取历史数据的时候,可以通过画面上部的时间选择框选择起始时间,调取从该起始时间到现在时刻的历史数据,方便工程师对这段时间伺服控制器的工作状态进行分析和排障。窗体最下端是报警显示栏,在伺服控制器工作的过程中如果产生报警信息,窗体下方的报警显示栏会实时显示报警信息,同时也可以通过拖动窗体右侧的滚动条对所有历史报警信息进行查看。
在具体实施时,以太网通讯模块选用西门子品牌的6ES7-300系列以太网通讯设备。完成将数字式电液伺服控制器接入工业以太网通讯的功能。选用西门子品牌的6ES7-300系列以太网通讯设备的原因在于原有的西门子300系列可编程控制器模块完美兼容,同时该模块具有通讯速度快、故障率低的特点,而且我们选择的通讯模块具有双网口,在某些不方便架设交换机的区域可以实现2台网络设备对伺服控制设备的远程访问。并且,所述电缆通讯模块包括RJ45网络插头以及带屏蔽层的超五类双绞网线。选择屏蔽层的超五类双绞网线是充分考虑到了设备实际使用环境可能出现的高压、大电流、强磁场等外部干扰源对设备通讯的影响,选择屏蔽层的超五类双绞网线能够提高了设备整体的抗干扰性能。
可编程控制器是整套电液伺服控制系统核心控制器,主要作用是通过逻辑和计算实现对下游伺服系统的控制、连锁和反馈。交换机的主要功能是如果当以太网通讯模块需要连接多台远程工程师站和操作员的时候,需要通过交换机实现一对多的网络通讯。此时电缆通讯模块的一端仍然接在远程工程师控制模块与远程操作员控制模块的网络接口上,另一端接在交换机的网口上,同时以太网通讯模块也通过电缆通讯模块连接在交换机上,实现可编程控制器通过以太网通讯模块同时连接多台远程工程师控制模块和远程操作员控制模块的功能。具体的,交换机可以选用220V交流供电的8口交换机。
在具体实施时如果距离过远还可以在系统中设置光电转换模块以及光纤通讯模块;其中所述光电转换模块与所述电缆通讯模块连接,所述光电转换模块用于将电缆传输的电信号转换为光信号;所述光纤通讯模块连接所述光电转换模块,所述光纤通讯模块用于将所述光电转换模块转换得到的光信号进行传输。通过光纤实现信号更远距离的传输。其中光纤通讯模块包括带屏蔽单模光纤以及尾纤式光纤终端盒。带屏蔽单模光纤可以提高设备整体的抗干扰性能。所述的光电转换模块是220V交流供电式光电转换模块,可以将网络电缆设备内的电信号转换为光信号,选用220V交流供电方式具有现场供电方便、功率更高的特点。
实施例2
本实施例提供一种应用于实施例1所提系统的控制方法方法包括:采集数字式电液伺服控制器的运行参数;利用以太网通讯方式对所述运行参数进行远程传输;对传输得到的运行参数进行处理并利用以太网通讯方式传输控制参数,利用控制参数远程控制所述数字式电液伺服控制器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言,由于其与实施例公开的系统相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见系统部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,包括:以太网通讯模块、电缆通讯模块以及远程伺服控制模块
所述以太网通讯模块连接数字式电液伺服控制器中的可编程控制器,所述以太网通讯模块用于对可编程控制器中的运行参数进行采集;
所述电缆通讯模块连接所述以太网通讯模块,所述电缆通讯模块用于对所述以太网通讯模块采集的运行参数进行传输;
所述远程伺服控制模块连接所述电缆通讯模块,所述远程伺服控制模块用于处理所述采集的运行参数;并远程控制所述可编程控制器。
2.根据权利要求1所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,还包括:光电转换模块以及光纤通讯模块;
所述光电转换模块与所述电缆通讯模块连接,所述光电转换模块用于将电缆传输的电信号转换为光信号;
所述光纤通讯模块连接所述光电转换模块,所述光纤通讯模块用于将所述光电转换模块转换得到的光信号进行传输。
3.根据权利要求1所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,还包括交换机,所述交换机一端的网口通过所述电缆通讯模块与所述以太网通讯模块连接,所述交换机另一端的网口通过所述电缆通讯模块与所述远程伺服控制模块连接。
4.根据权利要求1所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,所述远程伺服控制模块包括远程工程师控制模块与远程操作员控制模块;所述远程工程师控制模块与远程操作员控制模块均由工控计算机和上位机软件组成。
5.根据权利要求1所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,所述以太网通讯模块为西门子品牌的6ES7-300系列以太网通讯设备。
6.根据权利要求1所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,所述电缆通讯模块包括RJ45网络插头以及带屏蔽层的超五类双绞网线。
7.根据权利要求2所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,所述光纤通讯模块包括带屏蔽单模光纤以及尾纤式光纤终端盒。
8.根据权利要求1所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,所述以太网通讯模块具备双网口。
9.根据权利要求4所述基于以太网通讯的远程电液伺服控制系统,其特征在于,所述远程工程师控制模块用于设置数字式电液伺服控制器的所有参数。
10.一种基于以太网通讯的远程电液伺服控制方法,其特征在于,包括:
采集数字式电液伺服控制器的运行参数;
利用以太网通讯方式对所述运行参数进行远程传输;
对传输得到的运行参数进行处理并利用以太网通讯方式传输控制参数,利用控制参数远程控制所述数字式电液伺服控制器。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |