CN203453195U - 油缸同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油缸同步控制系统，其包括：与各油缸一一对应连接的比例阀；用于感测油缸位移信息的位移传感器，比例阀及位移传感器的数量与油缸数量一致；可编程逻辑控制器，包括用于根据预设的第一控制算法及用户输入数据计算得到每一油缸的目标位移，并发送每一油缸的目标位移及包含同步动作参数的开始动作指令的同步控制单元；用于根据预设的第二控制算法、位移信息、接收的目标位移计算得到各油缸的运动参量，并根据运动参量控制比例阀的至少一个运动控制器；至少一个运动控制器与可编程逻辑控制器及位移传感器分别通信连接。本实用新型提供的油缸同步控制系统能实现油缸同步运动的高精度自动控制。

Description

油缸同步控制系统

技术领域

本实用新型涉及液压系统控制领域，特别涉及一种油缸同步控制系统。

背景技术

蒸汽发生器临时支撑设备在蒸汽发生器安装就位时能承载蒸汽发生器重量，可使蒸汽发生器吊装设备尽早撤离。在蒸汽发生器与主管道对接安装时，对水平方向的运动精度有很高的要求，误差不能大于0.8mm，因此需要保证蒸汽发生器在水平方向的高精度移动，以及绕临时支撑中心轴线旋转，满足运动过程安全、平稳和高精度要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种油缸同步控制系统，实现油缸运动的精准及自动控制。

一方面，本实用新型提供了一种油缸同步控制系统，包括：与各油缸一一对应连接的比例阀，所述比例阀的数量与油缸数量一致；用于感测油缸位移信息的位移传感器，所述位移传感器的数量与油缸数量一致；可编程逻辑控制器，包括用于根据预设的第一控制算法及用户输入数据计算得到每一油缸的目标位移，并发送每一油缸的目标位移及包含同步动作参数的开始动作指令的同步控制单元；用于根据预设的第二控制算法、所述位移信息、接收的所述目标位移计算得到各油缸的运动参量，并根据所述运动参量控制所述比例阀的至少一个运动控制器；所述至少一个运动控制器与所述可编程逻辑控制器及位移传感器分别通信连接，所述运动参量包括实际位移量、加速度及速度。

进一步地，所述可编程逻辑控制器还包括：用于根据用户输入指令确定各油缸进行同步运动或单独运动的判断单元；所述判断单元与所述同步控制单元通信连接；用于在所述判断单元确定各油缸单独运动时，根据所述第一控制算法及用户输入数据计算及发送目标油缸的目标位移的独立控制单元，所述独立控制单元与所述判断单元通信连接。

进一步地，所述可编程逻辑控制器还包括：用于比对所述至少一个运动控制器上传的运动参量的比对单元，所述比对单元与所述至少一个运动控制器通信连接。

进一步地，所述油缸同步控制系统还包括：触摸屏，包括用于接收用户输入数据及用户输入指令的接收单元；所述可编程逻辑控制器与所述触摸屏通信连接。

进一步地，所述触摸屏还包括用于显示所述比对单元的比对结果的显示单元。

进一步地，所述可编程逻辑控制器与所述触摸屏通过以太网交换机通信连接。

进一步地，所述位移传感器安装在油缸上。

进一步地，所述比例阀及位移传感器的数量为八个。

进一步地，所述油缸同步控制系统为蒸汽发生器支撑设备的油缸同步控制系统。

进一步地，所述运动控制器的数量为四个，每一个运动控制器为对应控制两个油缸的双轴运动控制器。

本实用新型油缸同步控制系统通过使用可编程逻辑控制器（ProgrammableLogic Controller，PLC）和运动控制器组合实现油缸同步运动控制，控制算法可靠性高，能实现对油缸同步运动的高精度自动控制；此外，在被控对象油缸数量增加或减少时，只需要对应调整运动控制器及其通信连接的位移传感器及比例阀的数量即可，无需改变PLC，即PLC和运动控制器组合，便于后续功能扩展。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一提供的油缸同步控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的油缸同步控制系统中触摸屏、PLC及运动控制器的网络拓扑结构示意图；

图3为图1或图2中PLC的工作流程图；

图4为图1或图2中运动控制器的工作流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型实施例一提供的油缸同步控制系统的结构示意图，如图1所示，本实施例油缸同步控制系统可以包括：可编程逻辑控制器、多个运动控制器、与各油缸一一对应连接的多个比例阀、用于感测油缸位移信息的多个位移传感器，位移传感器及比例阀的数量与油缸数量一致。本实施例以被控对象为八个油缸为例进行说明，且以双轴运动控制器为例，每一双轴运动控制器可以对应控制两个油缸，故图1中的运动控制器的数量为四个，对应的位移传感器及比例阀均为八个，即每一双轴运动控制器连接两个位移传感器及两个比例阀，为了简化图示，图1中示意性地给出了与每一个双轴运动控制器连接的一个位移传感器及比例阀。

具体地，PLC与四个双轴运动控制器（即运动控制器1、运动控制器2、运动控制器3及运动控制器4）信号连接（即通信连接），PLC包括同步控制单元（图未示出），用于根据预设的第一控制算法及用户输入数据计算得到每一油缸的目标位移，并发送每一油缸的目标位移及包括同步动作参数的开始动作指令，每一个双轴运动控制器用于根据预设的第二控制算法、位移信息、接收的目标位移计算得到各油缸的运动参量，并根据运动参量控制比例阀；即运动控制器1接收位移传感器11的位移信息（即油缸的伸缩长度信息），并通过比例阀12的开合实现对油缸动作的控制，同理适用于位移传感器21、31、41以及比例阀22、32、42与对应的运动控制器2、3、4的信息交互及工作过程。当然，各运动控制器还可以根据位移传感器反馈的位移信息记忆油缸伸缩状态，判断油缸是否伸缩到位；具体操作时，各位移传感器可以安装在油缸上，各比例阀可以采用精密比例阀，如高精度流量合适的电控比例阀，保证油缸能够低速和平稳伸缩。

上述方案通过使用PLC和运动控制器组合实现油缸同步运动控制，控制算法可靠性高，能实现对油缸同步运动的高精度自动控制；此外，在被控对象油缸数量增加或减少时，只需要对应调整运动控制器及其信号连接的位移传感器及比例阀的数量即可，无需改变PLC，即PLC和运动控制器组合，便于后续功能扩展。

在一种未示出的方式中，可编程逻辑控制器还可以包括：

用于根据用户输入指令确定各油缸进行同步运动或单独运动的判断单元；判断单元与同步控制单元信号连接；

用于在判断单元确定各油缸单独运动时，根据第一控制算法及用户输入数据计算及发送目标油缸的目标位移的独立控制单元，独立控制单元与判断单元信号连接。

通过在同步控制单元之外设置判断单元及独立控制单元，PLC根据用户输入指令选择油缸同步或单独运动，若同步运动，再根据用户输入的数据通过控制算法准确计算出每个油缸的目标位移，并把所有目标位移值发送至每个运动控制器，并统一发送开始动作指令（其中的参数信息指示同步动作，运动控制器可以识别并进行同步操作），若单动，直接把目标位移值发送至执行单动的某个运动控制器，单独发送开始动作指令（其中的参数信息指示单独动作，运动控制器可以识别并进行单动互锁操作）；以此便于用户根据需要选择同步控制或独立控制方式，大大提高了安装调试效率，并扩展了适用性。

优选地，可编程逻辑控制器还包括：比对至少一个运动控制器上传的运动参量的比对单元，比对单元与至少一个运动控制器通信连接。此优选方案需要每一运动控制器完成所有油缸的位移量、加速度和速度等运动参量的计算，并把计算结果发送至PLC，PLC对其收到的值进行对比判断，在每一个运动控制器的计算结果一致时确定每个运动控制器计算出的同步运动参数正确，使得同步控制算法具有自检功能，提高了系统的可靠性。

优选地，上述油缸同步控制系统还可以包括：触摸屏，其包括用于接收用户输入数据及用户输入指令的接收单元；可编程逻辑控制器与触摸屏通信连接。通过设置触摸屏，使得用户能便捷地输入数据及指令。进一步优选地，触摸屏还包括用于显示比对单元的比对结果的显示单元（图未示）。当然，显示单元还可以用于液压系统状态参数的显示。

需要说明的是，本实施例中以比例阀及位移传感器的数量为八个；运动控制器为双轴运动器，其数量为四个进行举例说明；本实施例搭建的系统架构，即PLC结合运动控制器、位移传感器及比例阀的油缸同步控制方案可以适用于不同数量油缸的情况，不限于八油缸的控制，在被控对象油缸数量改变时，相应地位移传感器、比例阀及运动控制器的数量可以根据需要调整，不应做限定性解释；此外，运动控制器的类型还可以根据需要调整，如单轴或多轴运动控制器。

图2为本实用新型实施例二提供的油缸同步控制系统中触摸屏、PLC及运动控制器的网络拓扑结构示意图，如图2所示，触摸屏、PLC和各个运动控制器之间通过以太网交换机通信连接，这样，PLC能够通过以太网实时处理通过触摸屏发送的用户输入数据与用户输入指令，以及运动控制器反馈的运动状态参数；同时采用以太网通讯，具有传输距离远，抗干扰能力强，调试方便的优点。

图3为PLC的工作流程图；如图3所示，本实施例中各步骤的执行主体均为PLC，具体包括：

步骤301，读取系统状态值，主要包括通信网络状态和液压系统状态参数，这些状态参数正常是控制系统发出开始运动指令的前提条件；

步骤302，读取运动控制器中的数据，主要包括最后一次运动结束后运动控制器中保存的数据，这些数据构成新动作指令的参考位置原点，同时数据中也包括运动控制器的状态参数；

步骤303，等待响应触摸屏发送的用户输入指令和用户输入数据，用户输入指令主要包括同步运动或单独运动的模式选择及运动的启停等，用户输入数据主要包括位移量参数和旋转角度等；

步骤304，发送指令（如包括同步动作参数的开始动作指令）和数据（如目标位移）到运动控制器；

步骤305，读取和审核运动控制器上传数据是否正确，主要是对每个运动控制器上传的计算结果进行对比分析，在其计算结果一致时确定计算正确；

步骤306，等待触摸屏发送确认动作指令；此步骤要求每个动作都需确认指令才能进行，以避免用户误操作，提升安全性；

步骤307，将确认动作指令转发到运动控制器；

步骤308，实时读取运动控制器中的运动控制状态数据，以实现油缸运动的监控；

步骤309，在油缸动作完成后保存系统状态数据。

图4为图1或图2中运动控制器的工作流程图；如图4所示，本实施例中各步骤的执行主体均为运动控制器，其具体包括：

步骤401，读取位移传感器数据；

步骤402，等待PLC指令和数据，指令主要包括模式选择，动作的启停等，数据主要包括位移量和旋转角度等；比如，在收到PLC发送的开始动作指令后，根据其中的同步运动参数即可确定为同步运动模式，或者根据其中的单独运动参数即可确定为单独运动模式；

步骤403，确定为同步运动模式后，各运动控制器同步运行；

步骤404，利用从PLC处接收的数据（如目标位移等），按照预设的第二控制算法，计算出所有油缸同步动作所需的位移、速度和加速度；

步骤405，上传计算结果到PLC；

步骤406，等待PLC确认无误或有误的反馈信息；

步骤407，在收到确认无误的反馈信息后，运动控制器同步执行输出；

步骤408，油缸运动结束后保存系统状态值；

步骤409，在确认为单独运动模式后，执行单动互锁操作，即每个油缸只能单动，相互之间互锁；

步骤410，根据PLC指令和数据进行控制输出，并在油缸运动结束后执行步骤408。

需要说明的是本实用新型油缸同步控制系统各实施例可以用作蒸汽发生器支撑设备的油缸同步控制系统，也可以用于其他场景下的油缸同步控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油缸同步控制系统，其特征在于，包括：

与各油缸一一对应连接的比例阀，所述比例阀的数量与油缸数量一致；

用于感测油缸位移信息的位移传感器，所述位移传感器的数量与油缸数量一致；

可编程逻辑控制器，包括用于根据预设的第一控制算法及用户输入数据计算得到每一油缸的目标位移，并发送每一油缸的目标位移及包含同步动作参数的开始动作指令的同步控制单元；

用于根据预设的第二控制算法、所述位移信息、接收的所述目标位移计算得到各油缸的运动参量，并根据所述运动参量控制所述比例阀的至少一个运动控制器；所述至少一个运动控制器与所述可编程逻辑控制器及位移传感器分别通信连接，所述运动参量包括实际位移量、加速度及速度。

2.根据权利要求1所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还包括：

用于根据用户输入指令确定各油缸进行同步运动或单独运动的判断单元；所述判断单元与所述同步控制单元通信连接；

用于在所述判断单元确定各油缸单独运动时，根据所述第一控制算法及用户输入数据计算及发送目标油缸的目标位移的独立控制单元，所述独立控制单元与所述判断单元通信连接。

3.根据权利要求1或2所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还包括：

用于比对所述至少一个运动控制器上传的运动参量的比对单元，所述比对单元与所述至少一个运动控制器通信连接。

4.根据权利要求3所述的油缸同步控制系统，其特征在于，还包括：触摸屏，包括用于接收用户输入数据及用户输入指令的接收单元；所述可编程逻辑控制器与所述触摸屏通信连接。

5.根据权利要求4所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述触摸屏还包括用于显示所述比对单元的比对结果的显示单元。

6.根据权利要求4所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器与所述触摸屏通过以太网交换机通信连接。

7.根据权利要求6所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述位移传感器安装在油缸上。

8.根据权利要求7所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述比例阀及位移传感器的数量为八个。

9.根据权利要求8所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述油缸同步控制系统为蒸汽发生器支撑设备的油缸同步控制系统。

10.根据权利要求9所述的油缸同步控制系统，其特征在于，所述运动控制器的数量为四个，每一个运动控制器为对应控制两个油缸的双轴运动控制器。

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