CN203488483U - 一种用于闭环位置控制的液压系统 - Google Patents

一种用于闭环位置控制的液压系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于闭环位置控制的液压系统，它包括定量齿轮泵，溢流阀，电磁换向阀，液压缸；交流电机，变频器，PLC控制器；所述液压缸上安装有开度仪，所述开度仪的测量缆与液压缸的伸缩杆相连接，且所述开度仪的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端相连接。本装置与液压比例控制系统和伺服控制系统相比较有造价低，维护方便，对液压油要求低，对环境要求低等优势，与普通液压控制系统相比，又有自动化程度高，位置控制精度高，节能，液压油温升低等优势。

Description

一种用于闭环位置控制的液压系统
技术领域
本实用新型属于液压传动控制领域，特别是涉及一种用于闭环位置控制的液压系统。
背景技术
液压系统发展到目前，按控制形式分类主要存在三大类成熟的液压系统：普通控制系统，比例控制系统，伺服控制系统。比例控制系统和伺服控制系统，是一种稳定性好，动态响应快，准确度高的自动化液压控制系统，主要应用于各类中高档液压机械和装置中，自然其造价高，而且维护困难，对使用环境要求严格。
工业生产中，很多生产设备的液压系统从产品制造的工艺性并不太最求其响应时间，速度等性能，但需要对液压系统的运行位置进行闭环的自动化控制；而普通的液压控制系统又难以满足其这样的控制特性要求，现有的液压控制系统并不能很好的兼顾到此类生产设备的液压系统的特性要求。
发明内容
本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处，而提供一种用于闭环位置控制的液压系统，本系统根据比例控制系统，伺服控制系统的控制原理，既能满足其响应时间，速度等性能的生产设备的液压系统在产品制造时的工艺要求，又能实现其液压系统的闭环位置控制的自动化解决方案。
本实用新型的目的可通过下述技术方案来实现：
本实用新型的用于闭环位置控制的液压系统包括进油口与油箱出油口连接的定量齿轮泵，进油口与定量齿轮泵的出油管路相连接的溢流阀，进油口与所述定量齿轮泵出油口相连的电磁换向阀，两腔进油口分别与所述电磁换向阀的两个出油口相连的液压缸；所述定量齿轮泵由交流电机驱动，所述交流电机的控制端连接有变频器，所述变频器的信号控制进口端连接有PLC控制器；所述液压缸上安装有开度仪，所述开度仪的测量缆与液压缸的伸缩杆相连接，且所述开度仪的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端相连接。
本实用新型的原理如下：
液压比例控制系统和伺服控制系统原理，给于PLC控制器一个设置值后，液压能源通过比例元件、伺服元件会按控制单元要求输送给执行元件，执行元件上的检测装置连续的检测执行元件的运动状态，并反馈到控制单元内与设置值比较，控制单元会根据检测值与设定值的差额，会向比例元件、伺服元件发送信号，使其按单元要求不断的把液压能源输送给执行元件，当检测值到达设定值后，控制单元向比例元件、伺服元件下达指令停止向执行元件输送液压能源，执行元件按控制单元到达设置值状态。从以上控制原理可以看到，要实现这种闭环自动控制方式，有几个要素，1，需要对液压能源的输送输送量进行控制，2，需要执行元件连续检测，3，需要把检测值与设定值的处理。
根据上述液压控制系统原理，本实用新型在普通控制系统中定量齿轮泵的驱动电机上加一变频器，通过变频器来改变电机的转速，使定量齿轮泵单位时间的输出流量得到改变，从而实现对液压能源输送的控制，在执行元件上加装开度仪或角度仪使其运动状态得到检测，用PLC来收集信号，处理信号和发送指令。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过在普通控制系统上加装电气元件，得到既能满足此类生产设备中液压系统在产品制造时的工艺要求，又能实现其液压系统闭环位置控制的自动化要求；本实用新型完全能满足不太最求其响应时间，又有闭环位置控制自动化要求的液压系统的使用要求，而且本实用新型与液压比例控制系统和伺服控制系统相比较有造价低，维护方便，对液压油要求低，对环境要求低等优势，与普通液压控制系统相比，又有自动化程度高，位置控制精度高，节能，液压油温升低等优势。
附图说明
图1为本实用新型的连接结构示意图。
图中：1、油箱；2、定量齿轮泵；3、溢流阀；4、电磁换向阀；5、液压缸；6、交流电机；7、变频器；8、PLC控制器；9、开度仪；10、人机界面。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例(附图)做进一步描述：
如图1所示，本实用新型的用于闭环位置控制的液压系统包括进油口与油箱(1)出油口连接的定量齿轮泵(2)，进油口与定量齿轮泵(2)的出油管路相连接的溢流阀(3)，进油口与所述定量齿轮泵(2)出油口相连的电磁换向阀(4)，两腔进油口分别与所述电磁换向阀(4)的两个出油口相连的液压缸(5)；所述定量齿轮泵(2)由交流电机(6)驱动，所述交流电机(6)的控制端连接有变频器(7)，所述变频器(7)的信号控制进口端连接有PLC控制器(8)；所述液压缸(5)上安装有开度仪(9)，所述开度仪(9)的测量缆与液压缸(5)的伸缩杆相连接，且所述开度仪(9)的信号输出端与所述PLC控制器(8)的信号输入端相连接。
本实用新型的工作过程如下：
在PLC控制器的人机界面(10)输入液压缸所需要运动行程的一个设定值，PLC控制器根据设定设定值和开度仪检测到的液压缸的当前伸缩值进行比较，判断出液压缸是需要推出或收缩，PLC控制器指令变频器以一定频率运行控制交流电机的转速，交流电机带动定量齿轮泵按照当前转速向系统供油，PLC控制器指令电磁换向阀打开相应油路使液压缸推出或收缩，开度仪连续的检测当前值，并传给PLC控制器，PLC控制器不断把设定值与开度仪测得的当前值进行比较，并且根据比较结果，PLC控制器不断的指令变频器改变运行频率，随着变频器的运行频率的改变，交流电机的转速相应的也在改变，定量齿轮泵的供油量也按转速不断的在改变，当当前值接近设定值时，变频器根据PLC控制器的指令以小的频率运行，交流电机以低的转速带动定量齿轮泵转动，齿轮泵也以小流量向液压缸供油，液压缸的以较低的速度接近设定位置，当开度仪的检测值与设定值相等时，PLC控制器指令变频器停止运行，交流电机停止运行，定量齿轮泵停止向系统供油，电磁换向阀复位，液压缸伸缩杆到达设定位置。实施时，液压缸运行平稳，位置控制精度到达到0.03mm，系统压力为10Mpa时，液压缸伸缩杆带动负载平稳的从零流量变化到20L／min时的响应时间为2S。
在上述实现本实用新型的实施例中所采用的设备型号为：定量齿轮泵，厂家为：榆次液压，型号：CB-FA10-FL；变频器，厂家：西门子，型号：MM440；PLC控制器，厂家：西门子，型号：CPU224；开度仪，厂家：倍加福，型号SL3001-X1／GS80—200。

Claims (1)

1.一种用于闭环位置控制的液压系统，它包括进油口与油箱出油口连接的定量齿轮泵，进油口与定量齿轮泵的出油管路相连接的溢流阀，进油口与所述定量齿轮泵出油口相连的电磁换向阀，两腔进油口分别与所述电磁换向阀的两个出油口相连的液压缸；所述定量齿轮泵由交流电机驱动，所述交流电机的控制端连接有变频器，所述变频器的信号控制进口端连接有PLC控制器；其特征在于：所述液压缸上安装有开度仪，所述开度仪的测量缆与液压缸的伸缩杆相连接，且所述开度仪的信号输出端与所述PLC控制器的信号输入端相连接。
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