CN113958543A - 行走机构控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种行走机构控制系统及其控制方法，行走机构控制系统包括液压驱动系统，连通于液压驱动系统的PLC控制系统和安装于行走机构上的行走编码器，液压驱动系统包括并联设置的前驱液压油路和后驱液压油路，前驱液压油路和后驱液压油路连通于主油路，前驱液压油路和主油路之间设有前驱比例流量阀，后驱液压油路和主油路之间设有后驱比例流量阀，前驱液压油路包括两个并联的前驱液压马达，用于驱动与其对应的第一行走部，后驱液压油路包括两个并联的后驱液压马达，用于驱动与其对应的第二行走部，行走编码器连通于PLC控制系统，PLC控制系统中设有定位控制程序，用于控制前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值。

Description

行走机构控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于锻造技术领域，更具体地涉及一种行走机构控制系统及其控制方法。
背景技术
在传统的锻件生产过程中，由于对锻造设备的行走机构的控制精度偏低，稳定性较差，需要预留较多的锻件毛坯加工余量，浪费材料，毛坯有效利用率不高，甚至由于行走定位精度不高导致锻件毛坯报废。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，在本发明的一个方面，提供了一种行走机构控制系统，所述行走机构控制系统包括液压驱动系统，连通于液压驱动系统的PLC控制系统和安装于行走机构上的行走编码器，所述液压驱动系统包括并联设置的前驱液压油路和后驱液压油路，所述前驱液压油路和所述后驱液压油路连通于主油路，所述前驱液压油路和所述主油路之间设有前驱比例流量阀，所述后驱液压油路和所述主油路之间设有后驱比例流量阀，所述前驱液压油路包括两个并联的前驱液压马达，用于驱动与其对应的第一行走部，所述后驱液压油路包括两个并联的后驱液压马达，用于驱动与其对应的第二行走部，所述行走编码器连通于所述PLC控制系统，所述PLC控制系统中设有定位控制程序，用于控制前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值。
为解决现有技术中存在的上述问题，在本发明的另一个方面，还提供了一种上述行走机构控制系统的控制方法，所述方法包括：
所述行走编码器对所述行走机构的位置信息进行实时测量，并传递至所述PLC控制系统；
所述PLC控制系统根据所述行走机构的实际位置与目标位置的差值通过所述PLC控制系统中的定位控制程序调整所述前驱比例流量阀和所述后驱比例流量阀的输出流量值对行走机构进行定位；
其中，所述PLC控制系统中的定位控制程序包括：
步骤1：对所述行走机构的目标行程划分级别，每个所述级别设定行走速度值和行走加速度值，建立每个所述级别与所述行走速度值和所述行走加速度值呈对应关系的行程背景数据块；
步骤2：根据每个所述级别设定行走速度值计算每个所述级别对应的比例流量阀的输出流量值；
步骤3：建立每个所述级别中设定所述行走速度值与所述比例流量阀的输出流量值呈对应关系的比例流量阀背景数据块；
步骤4：所述PLC控制系统根据所述行走编码器测量的所述行走机构的实际位置与目标位置差值调用所述行程背景数据块，获得所述行走机构的实际位置与目标位置差值对应的所述行走速度值和行走加速度值，根据所述行程背景数据块中行走速度值对应的所述比例流量阀背景数据块，获得所述行走机构实际位置与目标位置差值对应的所述比例流量阀的输出流量值；
步骤5：根据所述行走机构实际位置与目标位置差值对应的所述比例流量阀的输出流量值结合所述行走机构的行走方向，调整所述前驱比例流量阀和所述后驱比例流量阀的输出流量值，使得所述前驱马达驱动与其对应第一行走部行走，所述后驱马达驱动与其对应的第二行走部行走，所述行走机构完成一次行走后，返回步骤4，直至所述行走机构的实际位置信息与目标位置一致。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，根据每个所述级别设定行走速度值计算每个所述级别对应的比例流量阀的输出流量值后，根据比例流量阀特性曲线对每个所述级别设定行走速度值对应的所述比例流量阀的输出流量值进行线性化处理，并建立每个所述级别中设定所述行走速度值与所述比例流量阀的输出流量值线性化后呈对应关系的比例流量阀背景数据块。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，根据比例流量阀特性曲线对每个所述级别设定行走速度值对应的比例流量阀的输出流量值进行线性化处理，包括：根据比例流量阀特性曲线，取三到五条切线描述完整的比例流量阀特性曲线，使比例流量阀输出流量值更加符合比例流量阀运行特性。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，所述行走机构的目标行程划分以100cm为基准。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，每个所述级别的行走速度值通过百分比转化计算每个所述级别对应的所述比例流量阀的输出流量值，所述行走机构的行走速度值从0-100％对应所述比例流量阀的输出流量值从最小输出流量值到最大输出流量值。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，所述PLC控制系统中设有超值过滤，当所述PLC控制系统生成的所述行走机构的行走速度值大于行走速度值100％时，所述行走机构的行走速度值对应所述比例流量阀的最大输出流量值；当所述PLC控制系统生成的所述行走机构速度值大于行走速度值0且小于等于行走速度值100％时，所述行走机构的行走速度值根据百分比转化计算与所述比例流量阀的输出流量值对应。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，根据所述行走机构实际位置与目标位置差值对应的所述比例流量阀的输出流量值结合所述行走机构的行走方向，调整所述前驱比例流量阀和所述后驱比例流量阀输出流量值，若所述行走机构进行前进，则所述前驱比例流量阀输出流量值*90％＝所述后驱比例流量阀输出流量值；若所述行走机构进行后退，则所述后驱比例流量阀输出流量值*90％＝所述前驱比例流量阀输出流量值。
优选地，在上述行走机构控制系统的控制方法中，当所述行走机构的夹持部夹持锻件，且夹持部上砧接触锻件压力＞10bar，所述前驱比例流量阀输出流量值为所述比例流量阀死区值*70％的向后的流量给定，所述后驱比例流量阀输出流量值为所述比例流量阀死区值*80％的向前的流量给定。
本发明的行走机构控制系统结构简单，搭建方便，行走机构控制系统的控制方法采用机电液协同配合，根据行走编码器实时反馈不断地调整比例流量阀输出流量值从而控制行走机构，行走机构以梯形或者三角形斜坡平稳运行，同时在速度位置闭环中对行走机构施加反向阻力，精准控制比例流量阀输出流量值，减小突变冲击，精准运动定位，保证了毛坯的利用率和锻件的成品率。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明行走机构控制系统中行走机构的结构示意图。
图2是本发明行走机构控制系统原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1所示，锻造设备的行走机构包括车体，设置于车体下方的第一行走部和第二行走部，设置于车体侧方的夹持部。如图2所示，本发明的行走机构控制系统包括液压驱动系统，连通于液压驱动系统的PLC控制系统和安装于行走机构上的行走编码器，液压驱动系统包括并联设置的前驱液压油路和后驱液压油路，前驱液压油路和后驱液压油路连通于主油路，前驱液压油路和主油路之间设有前驱比例流量阀，后驱液压油路和主油路之间设有后驱比例流量阀，前驱液压油路包括两个并联的前驱液压马达，用于驱动与其对应的第一行走部，后驱液压油路包括两个并联的后驱液压马达，用于驱动与其对应的第二行走部，行走编码器连通于PLC控制系统，用于将行走机构的位置信息实时传递至PLC控制系统，PLC控制系统中设有定位控制程序，通过定位控制程序控制前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值，进而对行走机构进行定位。
本发明的行走机构控制系统的控制方法包括：行走编码器对行走机构的位置信息进行实时测量，并将行走机构的实际位置信息传递至PLC控制系统；PLC控制系统根据行走机构的实际位置与目标位置的差值通过PLC控制系统中的定位控制程序调整前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值，进而控制前驱液压马达和后驱液压马达，对行走机构进行定位，直至行走机构的实际位置与目标位置一致。具体地，本发明的行走机构控制系统的控制方法中PLC控制系统的定位控制程序包括：
步骤1：对行走机构的目标行程划分级别，每个级别设定行走速度值和行走加速度值，建立每个级别与行走速度值和行走加速度值呈对应关系的行程背景数据块；
步骤2：根据每个级别设定行走速度值计算每个级别对应的比例流量阀的输出流量值；
步骤3：建立每个级别中设定行走速度值与比例流量阀的输出流量值呈对应关系的比例流量阀背景数据块；
步骤4：PLC控制系统根据行走编码器测量的行走机构的实际位置与目标位置差值调用行程背景数据块，获得行走机构的实际位置与目标位置差值对应的行走速度值和行走加速度值，根据行程背景数据块中行走速度值对应的比例流量阀背景数据块，获得行走机构实际位置与目标位置差值对应的比例流量阀的输出流量值；
步骤5：根据行走机构实际位置与目标位置差值对应的比例流量阀的输出流量值结合行走机构的行走方向，调整前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值，使得前驱液压马达驱动与其对应的第一行走部行走，后驱液压马达驱动与其对应的第二行走部行走，行走机构完成一次行走后，返回步骤4，直至行走机构的实际位置与目标位置一致。
优选地，在根据每个级别设定行走速度值计算每个级别对应的比例流量阀的输出流量值后，根据比例流量阀特性曲线对每个级别设定行走速度值对应的比例流量阀的输出流量值进行线性化处理，并建立每个级别设定行走速度值与比例流量阀的输出流量值线性化后呈对应关系的比例流量阀背景数据块。
根据比例流量阀特性曲线对每个级别设定行走速度值对应的比例流量阀的输出流量值进行线性化处理，例如可以是，根据比例流量阀特性曲线取三到五条切线描述完整的比例流量阀特性曲线，使比例流量阀输出流量值更加符合比例流量阀运行特性。
在本发明的行走机构控制系统的控制方法中，在行走机构行走过程中，由于行走机构实际位置与目标位置的差值不断变化，PLC控制系统调用的行程背景数据块不同，不同行程背景数据块中行走速度值和行走加速度值也不同，同时调用对应的比例流量阀背景数据块不同，进而前驱比例流量阀和后驱比例流量阀输出流量值也不同，从而行走机构的实际位置不断发生变化逼近目标位置。
优选地，在本发明的行走机构控制系统的控制方法中，行走机构的目标行程划分以100cm为基准。
优选地，在本发明的行走机构控制系统的控制方法中，每个级别的行走速度值通过百分比转化计算每个级别对应的比例流量阀的输出流量值，行走机构的行走速度值从0-100％对应比例流量阀的输出流量值从最小输出流量值到最大输出流量值。
优选地，在本发明的行走机构控制系统的控制方法中，PLC控制系统中设有超值过滤，当PLC控制系统生成的行走机构的行走速度值大于行走速度值100％时，行走机构的行走速度值对应比例流量阀的最大输出流量值；当PLC控制系统生成的行走机构速度值大于行走速度值0且小于等于行走速度值100％时，行走机构的行走速度值根据百分比转化计算与比例流量阀的输出流量值对应。
优选地，在本发明的行走机构控制系统的控制方法中，根据行走机构实际位置与目标位置差值对应的比例流量阀的输出流量值结合行走机构的行走方向，调整前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值，若行走机构进行前进，则前驱比例流量阀输出流量值*90％＝后驱比例流量阀输出流量值；若行走机构进行后退，则后驱比例流量阀输出流量值*90％＝前驱比例流量阀输出流量值，由此，根据行走机构的行走方向，通过对前驱比例流量阀和后驱比例流量阀实施差值给定对前驱液压马达和后驱液压马达施加反向阻力，使得行走机构在行走过程中定位精确。
在本发明的行走机构控制系统的控制方法中，当行走机构的夹持部夹持锻件时，行走机构承受压力增加，为避免行走机构承压横向移动，使得行走机构精准定位，优选地，当行走机构的夹持部夹持锻件，且夹持部上砧接触锻件压力＞10bar，PLC控制系统中定位控制程序控制前驱比例流量阀和后驱比例流量阀输出流量值也不同，具体地，前驱比例流量阀输出流量值为比例流量阀死区值*70％的向后的流量给定，后驱比例流量阀输出流量值为比例流量阀死区值*80％的向前的流量给定，此时前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的流量给定在比例阀死区，所以行走机构不会产生横向移动，但由于马达和管道里都充满液压油，会产生精准定位的效果，从而避免锻造过程中行走机构的横向移动。
由此，本发明的行走机构控制系统结构简单，搭建方便，行走机构控制系统的控制方法采用机电液协同配合，根据行走编码器实时反馈不断地调整比例流量阀输出流量值从而控制行走机构，行走机构以梯形或者三角形斜坡平稳运行，同时在速度位置闭环中对行走机构施加反向阻力，精准控制比例流量阀输出流量值，减小突变冲击，精准运动定位，保证了毛坯的利用率和锻件的成品率。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (9)

1.一种行走机构控制系统，其特征在于，所述行走机构控制系统包括液压驱动系统，连通于液压驱动系统的PLC控制系统和安装于行走机构上的行走编码器，所述液压驱动系统包括并联设置的前驱液压油路和后驱液压油路，所述前驱液压油路和所述后驱液压油路连通于主油路，所述前驱液压油路和所述主油路之间设有前驱比例流量阀，所述后驱液压油路和所述主油路之间设有后驱比例流量阀，所述前驱液压油路包括两个并联的前驱液压马达，用于驱动与其对应的第一行走部，所述后驱液压油路包括两个并联的后驱液压马达，用于驱动与其对应的第二行走部，所述行走编码器连通于所述PLC控制系统，所述PLC控制系统中设有定位控制程序，用于控制前驱比例流量阀和后驱比例流量阀的输出流量值。
2.如权利要求1所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，
所述行走编码器对所述行走机构的位置信息进行实时测量，并传递至所述PLC控制系统；
所述PLC控制系统根据所述行走机构的实际位置与目标位置的差值通过所述PLC控制系统中的定位控制程序调整所述前驱比例流量阀和所述后驱比例流量阀的输出流量值对行走机构进行定位；
所述PLC控制系统中的定位控制程序包括：
步骤1：对所述行走机构的目标行程划分级别，每个所述级别设定行走速度值和行走加速度值，建立每个所述级别与所述行走速度值和所述行走加速度值呈对应关系的行程背景数据块；
步骤2：根据每个所述级别设定行走速度值计算每个所述级别对应的比例流量阀的输出流量值；
步骤3：建立每个所述级别中设定所述行走速度值与所述比例流量阀的输出流量值呈对应关系的比例流量阀背景数据块；
步骤4：所述PLC控制系统根据所述行走编码器测量的所述行走机构的实际位置与目标位置差值调用所述行程背景数据块，获得所述行走机构的实际位置与目标位置差值对应的所述行走速度值和行走加速度值，根据所述行程背景数据块中行走速度值对应的所述比例流量阀背景数据块，获得所述行走机构实际位置与目标位置差值对应的所述比例流量阀的输出流量值；
步骤5：根据所述行走机构实际位置与目标位置差值对应的所述比例流量阀的输出流量值结合所述行走机构的行走方向，调整所述前驱比例流量阀和所述后驱比例流量阀的输出流量值，使得所述前驱马达驱动与其对应第一行走部行走，所述后驱马达驱动与其对应的第二行走部行走，所述行走机构完成一次行走后，返回步骤4，直至所述行走机构的实际位置信息与目标位置一致。
3.如权利要求2所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，根据每个所述级别设定行走速度值计算每个所述级别对应的比例流量阀的输出流量值后，根据比例流量阀特性曲线对每个所述级别设定行走速度值对应的所述比例流量阀的输出流量值进行线性化处理，并建立每个所述级别中设定所述行走速度值与所述比例流量阀的输出流量值线性化后呈对应关系的比例流量阀背景数据块。
4.如权利要求3所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，根据比例流量阀特性曲线对每个所述级别设定行走速度值对应的所述比例流量阀的输出流量值进行线性化处理，包括：根据比例流量阀特性曲线，取三到五条切线描述完整的比例流量阀特性曲线，使比例流量阀输出流量值更加符合比例流量阀运行特性。
5.如权利要求2所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，所述行走机构的目标行程划分以100cm为基准。
6.如权利要求2所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，每个所述级别的行走速度值通过百分比转化计算每个所述级别对应的比例流量阀的输出流量值，所述行走机构的行走速度值从0-100％对应所述比例流量阀的输出流量值从最小输出流量值到最大输出流量值。
7.如权利要求6所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，所述PLC控制系统中设有超值过滤，当所述PLC控制系统生成的所述行走机构的行走速度值大于行走速度值100％时，所述行走机构的行走速度值对应所述比例流量阀的最大输出流量值；当所述PLC控制系统生成的所述行走机构速度值大于行走速度值0且小于等于行走速度值100％时，所述行走机构的行走速度值根据百分比转化计算与所述比例流量阀的输出流量值对应。
8.如权利要求2所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，根据所述行走机构实际位置与目标位置差值对应的所述比例流量阀的输出流量值结合所述行走机构的行走方向，调整所述前驱比例流量阀和所述后驱比例流量阀输出流量值，若所述行走机构进行前进，则所述前驱比例流量阀输出流量值*90％＝所述后驱比例流量阀输出流量值；若所述行走机构进行后退，则所述后驱比例流量阀输出流量值*90％＝所述前驱比例流量阀输出流量值。
9.如权利要求2所述的行走机构控制系统的控制方法，其特征在于，当所述行走机构的夹持部夹持锻件，且夹持部上砧接触锻件压力＞10bar，所述前驱比例流量阀输出流量值为所述比例流量阀死区值*70％的向后的流量给定，所述后驱比例流量阀输出流量值为所述比例流量阀死区值*80％的向前的流量给定。
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