CN113917868A - 电液式起翘器检测设备用的综合控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，本发明的综合控制系统通过PC端的上位机软件进行操作，在耐久检测模式时，实现无人化自动操作，灵活可靠地实现对电液式起翘器综合控制，实现了起翘器电液推杆的快速、精确控制，继而得到稳定的检测压力数据；同时，为减少设备长期运行的机械工装夹具的磨损导致的检测误差，带自学习功能的电液式起翘器前馈电流控制方式，当前馈驱动电流与需求电流值之间的偏差超过阈值后，就进行自学习式的修正，使得测试设备可靠地长期精确运行；本发明综合实现了检测对象电液式起翘器的自动控制、对其的耐久性检测的智能化控制与监控的功能，提高了电液式起翘器产品研发和生产耐久性检测的自动化程度。

Description

电液式起翘器检测设备用的综合控制方法及其控制系统

技术领域

本发明属于智能化检测设备的电控系统技术领域，具体涉及电液式起翘器检测设备用的综合控制方法及其控制系统。

背景技术

目前，快艇、民用船等小型船只往往采用在船后端设置舷外推动设备作为动力机构，其简称为舷外机。舷外机的提拉机身为一种起翘装置，具体为电液式起翘器，目前，电液式起翘器用的检测设备自动化、智能化程度较低，且控制精度不高，若采用手动对产品进行成千上万次的伸缩耐久性测试，不仅耗费人力，效率低下，而且人工测量数据易产生误差，使用不方便，通用性不强。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电液式起翘器检测设备用的综合控制方法及其控制系统，本发明可以精确控制起翘器电液推杆稳定运动，并根据相匹配的起翘器电液推杆对设备的压力反馈值和起翘器驱动电流反馈值，进而实现检测过程的精确电液推杆施压、过流断电保护、检测设备长期可靠运行，以及任意次数的对电液起翘器产品的产线耐久性检测。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，包括以下步骤：

步骤一、控制器分别采集起翘器电机的驱动电流信号、检测设备上的三路压力值模拟信号以及CAN总线通讯握手信号，并判断检测设备及电液式起翘器是否做好检测准备，若已准备就绪，则控制器根据用户选择的工作模式，执行相应的控制过程；

步骤二、若用户选择点动工作模式操作时，控制器通过带自学习的前馈电流控制算法结合压力值闭环控制、电流闭环控制的双闭环PID控制算法，实现精确控制起翘器电液推杆的稳定运动；并通过驱动电流补偿，达到精确控制起翘器电液推杆目的，消除检测设备部件长期运行磨损后产生的误差；

若用户选择耐久性的产品检测工作模式操作时，用户首先通过上位机软件标定检测参数，然后控制器实现标定压力值范围内的自动化、智能化循环耐久测试，并通过上位机软件实时显示耐久测试的状态；

步骤三、上位机软件实时显示三通道的压力值数据变化，并存储相关数据；同时，控制器实时采集驱动通道的电流，并与控制器内预设的安全电流值进行比较，若出现异常，则控制器进入紧急停止模式，立即切断起翘器电机供电电源处的供电继电器。

进一步的，步骤二中标定的检测参数包括但不仅限于产品耐久性循环检测次数、压力值低限报警值、检测压力值高限报警值、紧急停止的报警值、压力提升时间以及循环检测时间间隔。

进一步的，上位机软件还具有扫描条码按钮和数据存储按钮，在起翘器通过耐久测试后，相关条码信息和测试信息存储于本地硬盘，为起翘器产品质量溯源提供基础。

进一步的，该综合控制方法还具有手动工作模式，若用户选择手动工作模式操作时，可通过手动控制终端来改变起翘器电液推杆的运动方向。

进一步的，在通过手动控制终端来改变起翘器电液推杆的运动方向时，起翘器电液推杆的运动状态包括正转伸出、反转缩回以及停止功能。

本发明电液式起翘器检测设备用的综合控制系统，该控制系统包括控制器、用于信号采集的传感器、用于读取产品条码信息的输入设备、用于执行控制器命令的执行器、用于信号传输的通讯模块和控制输出模块；

其中，所述传感器为压力传感器；所述输入设备为条形码扫描枪；所述执行器包括电机正转电磁阀、电机反转电磁阀和电机供电电磁阀；所述通讯模块为CAN通讯模块；控制输出模块为控制器的PWM输出模块和控制器的数字输出模块DO。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的综合控制系统通过PC端的上位机软件进行操作，在耐久检测模式时，实现无人化自动操作，灵活可靠地实现对电液式起翘器的控制和状态显示、检测数据采集存储功能，采用检测的压力闭环、起翘器驱动电流闭环双闭环控制算法以及前馈驱动电流控制相结合的方式，实现了起翘器电液推杆的快速、精确控制，继而得到稳定的检测压力数据；同时，为减少设备长期运行的机械工装夹具的磨损导致的检测误差，带自学习功能的电液式起翘器前馈电流控制方式，当前馈驱动电流与需求电流值之间的偏差超过阈值后，就进行自学习式的修正，使得测试设备可靠地长期精确运行；本发明综合实现了检测对象电液式起翘器的自动控制、对其的耐久性检测的智能化控制与监控的功能，提高了电液式起翘器产品研发和生产耐久性检测的自动化程度。

附图说明

图1是本发明电液式起翘器检测设备用的综合控制方法的流程示意图；

图2是本发明电液式起翘器检测设备用的综合控制系统的原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，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作出创造性劳动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。

本发明电液式起翘器检测设备用的综合控制系统的原理框图如图2所示，其中虚线框内的为控制器本身，虚线外的部分为系统设计的传感器、执行器。左部两个长方形框分为本系统的模拟信号即压力信号采集模块；本系统包括两类通讯模块：串口通讯模块和CAN通讯模块；本系统包括两类输出模块：PWM输出模块和数字输出模块DO。

本发明的实施流程为：首先控制器通过信号采集模块端口采集信号。在连接通讯用CAN卡后，进入上位机界面，点击“设备启动”按钮。控制器读取自学习的电机驱动电流值，并使能数字输出模块DO2，即使能起翘器电机供电继电器，使得电机驱动电源开始供电。然后进行系统初始化判断，如上位机软件等待查询控制器通过CAN模块于CAN总线上反馈的系统连接状态，系统如没有准备就绪，上位机软件一直默认，其它所有按钮为灰色，且底部栏显示系统未连接，并于软件右上角，默认显示系统未连接的红色报警灯点亮。

待系统通过初始化阶段，通过扫码枪扫描产品上的条形码，并通过RS232串口通讯传递给本控制器的串口通信模块，经过读取条形码数据后，控制器通过控制器CAN模块与CAN总线将要测试的电液式起翘器的条形码身份信息，经自定义的CAN通讯协议，传递给PC终端上位机软件。检测系统可利用这一一对应的条形码身份信息，进行质量追溯。如为新产品研发模式，可以忽略条形码扫描工作。本发明测试系统的工作模式开关在PC终端的上位机软件上，在“基本检测工作”和“耐久循环检测”页面进行系统工作模式选择，并于底部状态栏显示工作模式。

当用户选择基本检测工作即点动工作模式操作时，一般为起翘器新产品开发时或临时起翘器动作时使用此模式。控制器通过模拟信号采集模块读取系统三通道压力传感器采集到的信号，即：主电液推杆的压力信号、两个副电液推杆的压力信号。并于旁边的“示波器”实时显示三通道压力值数据。用户在上位机软件点击“正转”按钮，控制器的PWM输出模块以100%占空比输出，数字输出模块DO1输出正向驱动继电器使能而反向驱动继电器不使能，此时三路电液推杆伸出且当推杆接触压力传感器时，可显示、记录相关压力值； 用户在上位机软件点击“反转”按钮，控制器的PWM输出模块以100%占空比输出，数字输出模块DO1输出反向驱动继电器使能而正向驱动继电器不使能，此时三路电液推杆缩回；用户在上位机软件点击“停止”按钮，控制器的PWM输出模块以0%占空比输出，数字输出模块DO1输出反向驱动继电器和正向驱动继电器均不使能，此时三路电液推停止运动。用户在开发电液式起翘器新产品时，可将匹配本发明系统的测试设备设置成点动模式，测试任意时刻、任意电液推杆伸出位移下的工作输出负荷力的大小，以检测产品是否复合开发目标要求。

当用户选择耐久循环检测即耐久循环测试工作模式操作时，一般为起翘器产品生产检测时使用此模式，控制器通过模拟信号采集模块读取系统三通道压力传感器采集到的信号，即：主电液推杆的压力信号、两个副电液推杆的压力信号。并于旁边的“示波器”实时显示三通道压力值数据。控制器通过上位机软件设置耐久性循环检测次数、压力值低限报警值、检测压力值高限报警值、压力提升时间、循环检测时间间隔等参数。在耐久测试时，控制器数字输出模块DO1输出正向驱动继电器使能而反向驱动继电器不使能，三路电液推杆伸出，当其接触到压力传感器，控制器通过读取主电液推杆的压力传感器信号作为反馈控制输入信号，结合本控制系统事先标定设置的主电液推杆目标负荷压力值，计算输出起翘器主电液推杆电机控制电流大小，实现第一阶段的压力闭环控制。同时通过控制器驱动通道精密电阻及A/D采集模块测量起翘器主电液推杆驱动电流，作为电流闭环PID控制输入之一，结合控制器事先标定的目标驱动电流值，计算PID输出的PWM输出模块占空比的值。经过内、外双闭环精确控制实现起翘器电液推杆准确运动到实际位置，从而达到精确检测电液推杆的目的。为减少设备长期运行的机械工装夹具的磨损导致的检测误差，在电液推杆伸出的双闭环控制前，引入了带自学习功能的电液式起翘器前馈电流控制方式，当前馈驱动电流与需求电流值之间的偏差超过阈值后，控制器就进行自学习式地计算出驱动电流的PWM最终的修正系数，使得测试设备可靠地长期精确运行。

在耐久测试时，控制器数字输出模块DO1输出正向驱动继电器不使能而反向驱动继电器使能，PWM输出模块的占空比为100%，三路电液推杆快速缩回。在设置间隔时间后，控制系统自动重复地开始伸出、缩回控制，重复次数为上位机设定值，完成自动化的检测工作。

在所有检测模式下，控制器通过来模拟信号A/D采集模块采集驱动通道的电流，通过比较安全电流值，若出现异常情况，如发生起翘器电机堵转时电流瞬时大于90A，出现此种电流，控制器进入紧急停止模式，立即切断起翘器电机供电电源处的供电继电器，即数字输出模块DO2输出低电平不使能，且此时PWM模块输出占空比为0%，输出输出模块DO1的正向和反向驱动继电器均为不使能输出。同时，上位机软件底部状态栏，显示紧急停止模式，警示灯也点亮。

上位机软件通过CAN总线通讯在实现数据监控、相关控制操作功能外，也可保存响应的检测数据至本地计算机，辅助后续的起翘器产品功能分析。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、控制器分别采集起翘器电机的驱动电流信号、检测设备上的三路压力值模拟信号以及CAN总线通讯握手信号，并判断检测设备及电液式起翘器是否做好检测准备，若已准备就绪，则控制器根据用户选择的工作模式，执行相应的控制过程；

步骤二、若用户选择点动工作模式操作时，控制器通过带自学习的前馈电流控制算法结合压力值闭环控制、电流闭环控制的双闭环PID控制算法，实现精确控制起翘器电液推杆的稳定运动；并通过驱动电流补偿，达到精确控制起翘器电液推杆目的，消除检测设备部件长期运行磨损后产生的误差；

若用户选择耐久性的产品检测工作模式操作时，用户首先通过上位机软件标定检测参数，然后控制器实现标定压力值范围内的自动化、智能化循环耐久测试，并通过上位机软件实时显示耐久测试的状态；

步骤三、上位机软件实时显示三通道的压力值数据变化，并存储相关数据；同时，控制器实时采集驱动通道的电流，并与控制器内预设的安全电流值进行比较，若出现异常，则控制器进入紧急停止模式，立即切断起翘器电机供电电源处的供电继电器。

2.根据权利要求1所述的电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，其特征在于，步骤二中标定的检测参数包括但不仅限于产品耐久性循环检测次数、压力值低限报警值、检测压力值高限报警值、紧急停止的报警值、压力提升时间以及循环检测时间间隔。

3.根据权利要求1所述的电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，其特征在于，上位机软件还具有扫描条码按钮和数据存储按钮，在起翘器通过耐久测试后，相关条码信息和测试信息存储于本地硬盘，为起翘器产品质量溯源提供基础。

4.根据权利要求1所述的电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，其特征在于，该综合控制方法还具有手动工作模式，若用户选择手动工作模式操作时，可通过手动控制终端来改变起翘器电液推杆的运动方向。

5.根据权利要求4所述的电液式起翘器检测设备用的综合控制方法，其特征在于，在通过手动控制终端来改变起翘器电液推杆的运动方向时，起翘器电液推杆的运动状态包括正转伸出、反转缩回以及停止功能。

6.电液式起翘器检测设备用的综合控制系统，其特征在于，该控制系统包括控制器、用于信号采集的传感器、用于读取产品条码信息的输入设备、用于执行控制器命令的执行器、用于信号传输的通讯模块和控制输出模块；

其中，所述传感器为压力传感器；所述输入设备为条形码扫描枪；所述执行器包括电机正转电磁阀、电机反转电磁阀和电机供电电磁阀；所述通讯模块为CAN通讯模块；控制输出模块为控制器的PWM输出模块和控制器的数字输出模块DO。

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