CN114274580A - 防止多油缸压机意外合模的安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压机技术领域，具体为防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，包括以下步骤：步骤一，控制器根据下动模的速度V1计算得到单位时间△T内下动模的理论位移量L1，L1＝V1×△T；步骤二，下位移传感器实时检测下动模的位置，并将下动模的位置信息发送至控制器，控制器计算单位时间△T内下动模的位移量L2；步骤三，计算L3＝|L1|‑|L2|，将|L3|与允许偏差值L4进行对比，如果|L3|＞L4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。本发明可避免由于下位移传感器数据与实际数据的偏差造成意外合模的情况发生，保证生产过程的正常进行和工作人员的人身安全。

Description

防止多油缸压机意外合模的安全控制方法

技术领域

本发明涉及液压机技术领域，具体为防止多油缸压机意外合模的安全控制方法。

背景技术

随着技术进步，数字控制的人机界面使用因其操控便捷性，在液压机中的使用越来越广发。同时也引发了新的问题，尤其是表现在多油缸配合的液压机中，当数字信号出错会导致PLC错误判定从而给出错误指令，导致油缸停止位不当，甚至是意外的封闭合模，产生新的操作风险。

发明内容

本发明的目的在于提出防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，旨在解决现有技术中PLC给出错误指令，导致油缸停止位不当，甚至是意外的封闭合模的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，包括以下步骤：

步骤一，控制器根据下动模的速度V1计算得到单位时间△T内下动模的理论位移量L1，L1＝V1×△T；

步骤二，下位移传感器实时检测下动模的位置，并将下动模的位置信息发送至控制器，控制器计算单位时间△T内下动模的位移量L2；

步骤三，计算L3＝|L1|-|L2|，将|L3|与允许偏差值L4进行对比，如果|L3|＞L4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

优选地，步骤二中：控制器计算相邻两个单位时间△T内下油缸的位移量L2.1和L2.2，计算L2.3＝|L2.1|-|L2.2|，将|L2.3|与允许偏差值L2.4进行对比，如果|L2.3|＞L2.4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。通过计算相邻两个单位时间△T内下油缸的位移量的差值，并将差值与允许偏差值对比，能及时判断下油缸的行程是否产生突变，以此判断设备运行是否正常，避免由于下油缸的行程突变造成意外合模，保证安全生产。

优选地，步骤二中：下位移传感器实时检测下动模的当前位置S1，下位移传感器的上限值为L下_max、下限值为L下_min，当S1＞L下_max或S1＜L下_min时，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。避免下位移传感器无法检测下动模的位置、造成无法判断设备运行是否正常，因此可避免意外合模、对机械手或工作人员造成伤害。

优选地，步骤一还包括：控制器根据上动模的速度V2计算得到单位时间△T内上动模的理论位移量L5，L5＝V2×△T；

步骤二还包括：上位移传感器实时检测上动模的位置，并将上动模的位置发送至控制器，控制器计算单位时间△T内上动模的位移量L6；

步骤三还包括：计算L7＝|L5|-|L6|，将|L7|与允许偏差值L8进行对比，如果|L7|＞L8，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。设置对上动模的运动状态的监测，可避免由于上动模的原因出现安全事故，因此可能大大提高液压机的安全性能，保障工作人员的生命安全。

优选地，V1＝V3＝Um×Vp÷M1，V2＝V4＝Um×Vp÷M2；其中，Vp-油泵排量，Um-电机转速，M1-下油缸底面积，M2-上油缸底面积，V1-下动模的速度，V2-上动模的速度，V3-下油缸的速度，V4-上油缸的速度。

优选地，步骤二中：控制器计算相邻两个单位时间△T内上动模的位移量L6.1和L6.2，计算L6.3＝|L6.1|-|L6.2|，将|L6.3|与允许偏差值L6.4进行对比，如果|L6.3|＞L6.4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。通过计算相邻两个单位时间△T内上动模的位移量的差值，并将差值与允许偏差值对比，能及时判断上动模的行程是否产生突变，以此判断设备运行是否正常，避免由于上动模的行程突变造成意外合模，保证安全生产。

优选地，步骤二中：上位移传感器实时检测上动模的当前位置S2，上位移传感器的上限值为L上_max、下限值为L上_min，当S2＞L上_max或S2＜L上_min时，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。避免上位移传感器无法检测上动模的位置、造成无法判断设备运行是否正常，因此可避免意外合模、对机械手或工作人员造成伤害。

优选地，单位时间△T为0.2s～0.5s。避免单次检测结果的意义不大，且耗能较高；同时也能避免不能及时判断出上动模和下动模的移动状态是否出现故障、造成意外合模。

优选地，控制器控制设备停机的同时，控制报警装置向外界进行报警。通过设置报警步骤，可更加快速、直观地反应液压机的故障状态，使工作人员第一时间作出安全保护措施，保障人身安全，同时可及时通知工作人员进行处理、以排出故障。

本发明防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，至少具有以下有益效果：通过计算单位时间△T内下动模的理论位移量L1和下动模的位移量L2的差值，并将该差值与允许偏差值L4进行对比，以此判断设备是否运行正常，如果异常则及时控制设备停机，从而避免由于下位移传感器数据与实际数据的偏差造成意外合模的情况发生，保证生产过程的正常进行和工作人员的人身安全。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明安全控制方法的步骤流程图；

图2为采用本安全控制方法的液压机的结构示意图。

附图中：1-上油缸、2-上固定梁、3-上活动梁、4-上动模、5-上位移传感器、6-下油缸、7-下固定梁、8-下活动梁、9-下动模、10-下位移传感器。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图2所示，防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，包括以下步骤：

步骤一，控制器根据下动模9的速度V1计算得到单位时间△T内下动模9的理论位移量L1，L1＝V1×△T；

步骤二，下位移传感器10实时检测下动模9的位置，并将下动模9的位置信息发送至控制器，控制器计算单位时间△T内下动模9的位移量L2；

步骤三，计算L3＝|L1|-|L2|，将|L3|与允许偏差值L4进行对比，如果|L3|＞L4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

多油缸液压机主要指多油缸配合的液压机；如图1所示，液压机一般包括上油缸1、上固定梁2、上活动梁3、上动模4、上位移传感器5、下油缸6、下固定梁7、下活动梁8、下动模9和下位移传感器10；上油缸1安装在上固定梁2上，上活动梁3安装在上油缸1的输出端，且上油缸1的输出端朝下，上动模4安装在上活动梁3上，上位移传感器5安装在上固定梁2上、且输出端与上活动梁3连接，上位移传感器5用于检测上动模4的位置信息；下油缸6安装在下固定梁7上，下活动梁8安装在下油缸6的输出端，且下油缸6的输出端朝上，下动模9安装在下活动梁8上，下位移传感器10安装在下固定梁7上、且输出端与下活动梁8连接，下位移传感器10用于检测下动模9的位置信息；上动模4位于下动模9的正上方。上油缸1可控制上动模4的升降，上位移传感器10可实时检测上动模4的位置信息；下油缸6可控制下动模9的升降，下位移传感器10实时检测下动模9的位置信息；通过上位移传感器5和下位移传感器10检测上动模4和下动模9的具体位置信息，来判断是否正常开模或合模。控制器根据下动模9的速度V1计算得到单位时间△T内下动模9的理论位移量L1，L1＝V1×△T；下位移传感器10实时检测下动模9的位置信息，并将下动模9的位置信息发送至控制器，控制器根据下位移传感器10提供的数据计算单位时间△T内下动模9的位移量L2，即用单位时间△T内最后状态下检测的位置减去最初始状态下检测的位置，即可得到单位时间△T内下动模9的位移量L2；用L1的绝对值减去L2的绝对值得到L3，将L3的绝对值与预先设定的允许偏差值L4进行对比；由于L1是下动模9在单位时间△T内的理论位移量，L2是下动模9在单位时间△T内的实际位移量，因此正常状态下，L1和L2的数值应当是相对应匹配或相等的；如果|L3|＞L4，则表示下动模9的理论移动过程与所检测的下动模9的实际移动过程存在较大偏差，此时则判断设备运行异常，控制器需控制设备停机。

下模一般包括下定模(图中未示出)和下动模9，随着下油缸6上下运动，下定模在工作台处固定不动，下动模9(如压边圈)等可以随下油缸6由顶杆驱动进行上下运动；正常生产时在取放料期间上动模4与下模是有高度空间的，按下自动钮后根据工艺动作进行合模压制，最后回到开模状态，进行下一轮取放料过程。上动模4与下动模9的取料空间偏小，而下油缸6剩余在设定值以外的可上行距离偏大时，如果出现位移传感器数据与实际数据的偏差，例如：下位移传感器10连接位松脱、插头松脱、线路问题等等各种意外原因导致了下位移传感器10的数据不到设定值，PLC会持续执行下动模9上行，从而导致了下动模9上行过高顶到上动模4，产生了意外合模。这个时间节点是取放料阶段，由机械手甚至部分违规的人手操作取放料，意外合模会造成当前合模区内的机械手甚至人手的压损。本技术方案，通过计算单位时间△T内下动模9的理论位移量L1和下动模9的实际位移量L2的差值，并将该差值与允许偏差值L4进行对比，以此判断设备是否运行正常，如果异常则及时控制设备停机，从而避免由于下位移传感器10数据与实际数据的偏差造成意外合模的情况发生，保证生产过程的正常进行和工作人员的人身安全。

进一步地，步骤二中：控制器计算相邻两个单位时间△T内下动模9的位移量L2.1和L2.2，计算L2.3＝|L2.1|-|L2.2|，将|L2.3|与允许偏差值L2.4进行对比，如果|L2.3|＞L2.4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

下位移传感器10实时检测下动模9的位置信息，并将检测的数据同步传输至控制器，控制器计算某一个单位时间△T内下动模9的位移量L2.1，然后再计算下一个单位时间△T内下动模9的位移量L2.2，用L2.1的绝对值减去L2.2的绝对值得到L2.3，然后用L2.3的绝对值与允许偏差值L2.4(L2.4为相邻两个单位时间△T内下动模9的位移量允许的最大变化值)进行对比，如果L2.3的绝对值大于L2.4，则表示相邻两个单位时间△T内下动模9的位移量的变化超出了允许的数值，因此可判断设备运行异常，控制器需及时控制设备停机。通过计算相邻两个单位时间△T内下动模9的位移量的差值，并将差值与允许偏差值对比，能及时判断下动模9的行程是否产生突变，以此判断设备运行是否正常，避免由于下动模9的行程突变造成意外合模，保证安全生产。应当注意的是，下动模9在不同的状态下行程的变化可能不同(比如活塞杆有时伸缩的速度较快，而有时伸缩速度则较慢)，因此允许偏差值L2.4并不一定是定值，可以在不同的状态下设置不同的数值，避免在行程变化较大的时候对下动模9的运行状态造成误判。

进一步地，步骤二中：下位移传感器10实时检测下动模9的当前位置S1，下位移传感器10的上限值为L下_max、下限值为L下_min，当S1＞L下_max或S1＜L下_min时，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

下位移传感器10一般具有上限值L下_max和下限值L下_min，上限值L下_max具体指下位移传感器10所能检测的最高位置信息，下限值L下_min具体指下位移传感器10所能检测的最低位置信息；当S1＞L下_max或S1＜L下_min时，表示下动模9的位置信息超过了下位移传感器10的检测区域，此时控制器应控制设备停机，避免下位移传感器10无法检测下动模9的位置、造成无法判断设备运行是否正常，因此可避免意外合模、对机械手或工作人员造成伤害。

进一步地，步骤一还包括：控制器根据上动模4的速度V2计算得到单位时间△T内上动模4的理论位移量L5，L5＝V2×△T；

步骤二还包括：上位移传感器5实时检测上动模4的位置，并将上动模4的位置发送至控制器，控制器计算单位时间△T内上动模4的位移量L6；

步骤三还包括：计算L7＝|L5|-|L6|，将|L7|与允许偏差值L8进行对比，如果|L7|＞L8，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

控制器根据上动模4的速度V2计算得到单位时间△T内上动模4的理论位移量L5，L5＝V2×△T；上动模4运动过程中，上位移传感器5实时检测上动模4的位置信息；上位移传感器5实时检测上动模4的位置信息，并将上动模4的位置信息发送至控制器，控制器根据上位移传感器5提供的数据计算单位时间△T内上动模4的实际位移量L6，即用单位时间△T内最后状态下检测的位置减去最初始状态下检测的位置，即可得到单位时间△T内上动模4的位移量L6；用L5的绝对值减去L6的绝对值得到L7，将L7的绝对值与预先设定的允许偏差值L8进行对比；由于L5是上动模4在单位时间△T内的理论位移量，L6是上动模4在单位时间△T内的实际位移量，因此正常状态下，L5和L6的数值应当是相对应匹配或相等的；如果|L7|＞L8，则表示上动模4的理论移动过程与所检测的上动模4的实际移动过程存在较大偏差，此时则判断设备运行异常，控制器需控制设备停机。虽然比较多的情况下是因为下动模9上升的距离过大造成意外合模，但是在一些特殊情况，由于上动模4的移动出现故障，也会出现意外合模或其他状况，因此设置对上动模4的运动状态的监测，可避免由于上动模4的原因出现安全事故，因此可能大大提高液压机的安全性能，保障工作人员的生命安全。

进一步地，V1＝V3＝Um×Vp÷M1，V2＝V4＝Um×Vp÷M2；其中，Vp-油泵排量，Um-电机转速，M1-下油缸6底面积，M2-上油缸1底面积，V1-下动模9的速度，V2-上动模4的速度，V3-下油缸6的速度，V4-上油缸1的速度。Vp表示油泵排量，Um表示电机转速(单位为每分钟)，M1表示下油缸6底面积(下油缸6平行与底面的任一横截面的面积均与其底面积相等)，M2表示上油缸1底面积(上油缸1平行与底面的任一横截面的面积均与其底面积相等)，V1表示下动模9的速度(单位为每分钟)，V2表示上动模4的速度(单位为每分钟)。下油缸6控制下动模9的移动，因此下油缸6与下动模9同步移动、两者的移动速度相等；上油缸1控制上动模4的移动，因此上油缸1与上动模4同步移动、两者的移动速度相等。电机转速Um×油泵排量Vp＝油泵每分钟排油量V，油泵每分钟排油量V÷下油缸6底面积M1＝下油缸6的速度V3＝下动模9的速度V1(即下动模9每分钟的位移量)，油泵每分钟排油量V÷上油缸1底面积M2＝上油缸1的速度V4＝上动模4的速度V1(即上动模4每分钟的位移量)。

进一步地，步骤二中：控制器计算相邻两个单位时间△T内上动模4的位移量L6.1和L6.2，计算L6.3＝|L6.1|-|L6.2|，将|L6.3|与允许偏差值L6.4进行对比，如果|L6.3|＞L6.4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

上位移传感器5实时检测上动模4的位置信息，并将检测的数据同步传输至控制器，控制器计算某一个单位时间△T内上动模4的位移量L6.1，然后再计算下一个单位时间△T内上动模4的位移量L6.2，用L6.1的绝对值减去L6.2的绝对值得到L6.3，然后用L6.3的绝对值与允许偏差值L6.4(L6.4为相邻两个单位时间△T内上动模4的位移量允许的最大变化值)进行对比，如果L6.3的绝对值大于L6.4，则表示相邻两个单位时间△T内上动模4的位移量的变化超出了允许的数值，因此可判断设备运行异常，控制器需及时控制设备停机。通过计算相邻两个单位时间△T内上动模4的位移量的差值，并将差值与允许偏差值对比，能及时判断上动模4的行程是否产生突变，以此判断设备运行是否正常，避免由于上动模4的行程突变造成意外合模，保证安全生产。应当注意的是，上动模4在不同的状态下行程的变化可能不同(比如活塞杆有时伸缩的速度较快，而有时伸缩速度则较慢)，因此允许偏差值L6.4并不一定是定值，可以在不同的状态下设置不同的数值，避免在行程变化较大的时候对上动模4的运行状态造成误判。

进一步地，步骤二中：上位移传感器5实时检测上动模4的当前位置S2，上位移传感器5的上限值为L上_max、下限值为L上_min，当S2＞L上_max或S2＜L上_min时，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

上位移传感器5一般具有上限值L上_max和下限值L上_min，上限值L上_max具体指上位移传感器5所能检测的最高位置信息，下限值L上_min具体指上位移传感器5所能检测的最低位置信息；当S2＞L上_max或S2＜L上_min时，表示上动模4的位置信息超过了上位移传感器5的检测区域，此时控制器应控制设备停机，避免上位移传感器5无法检测上动模4的位置、造成无法判断设备运行是否正常，因此可避免意外合模、对机械手或工作人员造成伤害。

进一步地，单位时间△T为0.2s～0.5s。单位时间△T一般在0.2秒和0.5秒之间选取，具体可为0.3秒。上油缸1和下油缸6的运行一般是通过对应的油泵往油缸内泵入液压油，结合前面的公式可计算出上油缸1每分钟的位移量和下油缸6每分钟的位移量，油缸每分钟的位移量Y1/600＝每0.3s内油缸的位移量Y2，可计算出每0.3s内油缸的位移量Y2；控制器对位移传感器进行位置读取，通过公式：当前位置W1-0.3s前读取的位置W2＝上一个0.3s内位移传感器的位移量Y3，计算出上一个0.3s内位移传感器的位移量Y3；在设备运行时计算：每0.3s内油缸的位移量Y2的绝对值与上一个0.3s内位移传感器的位移量Y3的绝对值的差值，将差值与允许偏差值进行对比，以判断设备运行是否异常。如果单位时间△T设定得过短，则单次检测结果的意义不大，且耗能较高；如果单位时间△T设定得过长，则不能及时判断出上动模4和下动模9的移动状态是否出现故障，不能很好地防止意外合模；因此，△T＝0.2～0.5s可有效避免上述两种情况。应当注意的是，△T的具体设定应充分考虑上动模4或下动模9的移动速度，如果上动模4和下动模9的移动速度较快，则△T的设定值应小一些，如果上动模4和下动模9的移动速度较慢，则△T的设定值可大一些。

进一步地，控制器控制设备停机的同时，控制报警装置向外界进行报警。

报警装置在上动模4和/或下动模9移动过程中出现异常时向外界发出报警信号。通过上述的各种判断，当判断出设备运行异常时，在控制设备停机的同时，控制器还控制报警装置向外界报警，通知工作人员进行排查、维修。通过设置报警步骤，可更加快速、直观地反应液压机的故障状态，使工作人员第一时间作出安全保护措施，保障人身安全，同时可及时通知工作人员进行处理、以排出故障。更优地，针对不同的原因造成的设备异常，可设置不同的报警方式向外界报警，以方便工作人员快速排查出异常原因。报警装置可以是鸣蜂器、灯光显示器等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，控制器根据下动模的速度V1计算得到单位时间△T内下动模的理论位移量L1，L1＝V1×△T；

步骤二，下位移传感器实时检测下动模的位置，并将下动模的位置信息发送至控制器，控制器计算单位时间△T内下动模的位移量L2；

步骤三，计算L3＝|L1|-|L2|，将|L3|与允许偏差值L4进行对比，如果|L3|＞L4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

2.根据权利要求1所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，步骤二中：控制器计算相邻两个单位时间△T内下动模的位移量L2.1和L2.2，计算L2.3＝|L2.1|-|L2.2|，将|L2.3|与允许偏差值L2.4进行对比，如果|L2.3|＞L2.4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

3.根据权利要求1所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，步骤二中：下位移传感器实时检测下动模的当前位置S1，下位移传感器的上限值为L下_max、下限值为L下_min，当S1＞L下_max或S1＜L下_min时，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

4.根据权利要求1所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，步骤一还包括：控制器根据上动模的速度V2计算得到单位时间△T内上动模的理论位移量L5，L5＝V2×△T；

步骤二还包括：上位移传感器实时检测上动模的位置，并将上动模的位置发送至控制器，控制器计算单位时间△T内上动模的位移量L6；

步骤三还包括：计算L7＝|L5|-|L6|，将|L7|与允许偏差值L8进行对比，如果|L7|＞L8，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

5.根据权利要求4所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，V1＝V3＝Um×Vp÷M1，V2＝V4＝Um×Vp÷M2；其中，Vp-油泵排量，Um-电机转速，M1-下油缸底面积，M2-上油缸底面积，V1-下动模的速度，V2-上动模的速度，V3-下油缸的速度，V4-上油缸的速度。

6.根据权利要求4所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，步骤二中：控制器计算相邻两个单位时间△T内上动模的位移量L6.1和L6.2，计算L6.3＝|L6.1|-|L6.2|，将|L6.3|与允许偏差值L6.4进行对比，如果|L6.3|＞L6.4，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

7.根据权利要求4所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，步骤二中：上位移传感器实时检测上动模的当前位置S2，上位移传感器的上限值为L上_max、下限值为L上_min，当S2＞L上_max或S2＜L上_min时，则判断设备运行异常，控制器控制设备停机。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，单位时间△T为0.2s～0.5s。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的防止多油缸压机意外合模的安全控制方法，其特征在于，控制器控制设备停机的同时，控制报警装置向外界进行报警。

Images