CN213870213U - 一种液压泵控制装置和医用水刀 - Google Patents

一种液压泵控制装置和医用水刀 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种液压泵控制装置，包括：上位机、直流伺服驱动器、直流伺服电机、传动系统、PLC模块和泵体开关；其中，所述上位机分别连接所述直流伺服驱动器和所述PLC模块；所述直流伺服驱动器连接所述直流伺服电机，所述直流伺服电机连接所述传动系统，所述传动系统用于连接液压泵的压力控制端；所述PLC模块连接所述泵体开关，所述泵体开关用于连接所述液压泵的启动控制端。本实用新型还公开了一种医用水刀。采用本实用新型实施例，相比于传统的驱动控制系统，结构简单以及控制流程简单，具有更好的系统稳定性和更高的控制精度。

Description

一种液压泵控制装置和医用水刀
技术领域
本实用新型涉及水刀技术领域，尤其涉及一种液压泵控制装置和医用水刀。
背景技术
水刀，即以水为刀，本名高压水射流切割技术，以其冷切割不会改变材料的物理化学性质而备受青睐，后经技术不断改进，极大的提高了水刀的切割速度和切割厚度，现在水刀已经广泛应用于医疗、陶瓷、玻璃、金属、复合材料等众多行业中。目前，医用水刀技术的驱动控制系统一般采用单片机、DSP等嵌入式系统或Windows系统做为控制单元，同时采用交流伺服系统作为驱动单元，用于控制液压泵，从而将液压泵所提供的静压转换为水射流的动力,让水射流具有良好的流动特性。但是，这些控制系统的控制流程复杂，同时为抑制设备EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性)超标而增加电磁滤波元器件导致电路结构复杂，不易控制液压泵，导致无法准确切割。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的是提供一种液压泵控制装置和医用水刀，相比于传统的驱动控制系统，结构简单以及控制流程简单，具有更好的系统稳定性和更高的控制精度。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种液压泵控制装置，包括：上位机、直流伺服驱动器、直流伺服电机、传动系统、PLC模块和泵体开关；其中，
所述上位机分别连接所述直流伺服驱动器和所述PLC模块；
所述直流伺服驱动器连接所述直流伺服电机，所述直流伺服电机连接所述传动系统，所述传动系统用于连接液压泵的压力控制端；
所述PLC模块连接所述泵体开关，所述泵体开关用于连接所述液压泵的启动控制端。
作为上述方案的改进，所述液压泵控制装置还包括第一继电器和第一直流开关电源；其中，
所述第一继电器分别连接所述PLC模块和所述第一直流开关电源，所述第一直流开关电源还连接所述直流伺服驱动器。
作为上述方案的改进，所述液压泵控制装置还包括第二继电器和第二直流开关电源；其中，
所述第二继电器分别连接所述上位机、所述PLC模块和所述第二直流开关电源，所述第二直流开关电源还连接所述PLC模块。
作为上述方案的改进，所述液压泵控制装置还包括启动按钮，所述启动按钮连接所述PLC模块。
作为上述方案的改进，所述液压泵控制装置还包括脚踏开关，所述脚踏开关连接所述PLC模块。
作为上述方案的改进，所述上位机通过总线分别连接所述直流伺服驱动器和所述PLC模块。
作为上述方案的改进，所述液压泵控制装置还包括压力传感器，所述压力传感器连接所述液压泵的压力检测端。
作为上述方案的改进，所述液压泵控制装置还包括通信模块，所述通信模块连接所述上位机。
作为上述方案的改进，所述通信模块包括4G模块、5G模块、蓝牙模块中的至少一种。
为实现上述目的，本实用新型实施例还提供了一种医用水刀，包括液压泵和上述任一实施例所述的液压泵控制装置。
与现有技术相比，本实用新型公开的液压泵控制装置和医用水刀，通过PLC模块接收泵体开关发送的因液压泵启动产生的电信号，PLC模块将电信号转换为数字信号并将数字信号发送给上位机，以使上位机根据数字信号生成控制指令，并将该控制指令发送给直流伺服驱动器，直流伺服驱动器根据控制指令控制直流伺服电机以实现对液压泵的压力控制。相比于传统的驱动控制系统，本实用新型公开的液压泵控制装置和医用水刀的结构简单以及控制流程简单，具有更好的系统稳定性和更高的控制精度。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种液压泵控制装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的另一种液压泵控制装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种医用水刀的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种液压泵控制装置10的结构示意图，所述液压泵控制装置10包括：上位机101、直流伺服驱动器102、直流伺服电机103、传动系统104、PLC模块105和泵体开关106；其中，
所述上位机101分别连接所述直流伺服驱动器102和所述PLC模块105；
所述直流伺服驱动器102连接所述直流伺服电机103，所述直流伺服电机103连接所述传动系统104，所述传动系统104用于连接液压泵20的压力控制端；
所述PLC模块105连接所述泵体开关106，所述泵体开关106用于连接所述液压泵20的启动控制端。
具体地，所述泵体开关106为光电开关，连接在所述PLC模块105的I/O接口，所述泵体开关106的主要功能是根据所述液压泵20旋转位置的变化使光电开关的光源被遮挡或不遮挡，以输出电信号给所述PLC模块105，所述PLC模块105将电信号转换为数字信号并将数字信号发送给所述上位机101，所述上位机101根据所述数字信号生成控制指令，并将所述控制指令发送给所述直流伺服驱动器102，所述直流伺服驱动器102根据所述控制指令控制所述直流伺服电机103驱动，以实现对所述液压泵20的压力控制。相比于传统的驱动控制系统，本实用新型公开的液压泵控制装置10结构简单以及控制流程简单，具有更好的系统稳定性和更高的控制精度。
进一步地，参见图2，所述液压泵控制装置10还包括：第一继电器107、第一直流开关电源108、第二继电器109，第二直流开关电源110、启动按钮111和脚踏开关112；其中，
所述第一继电器107分别连接所述PLC模块105和所述第一直流开关电源108，所述第一直流开关电源108还连接所述直流伺服驱动器102；所述第二继电器109分别连接所述上位机101、所述PLC模块105和所述第二直流开关电源110，所述第二直流开关电源110还连接所述PLC模块105；所述启动按钮111连接所述PLC模块105；所述脚踏开关112连接所述PLC模块105；所述上位机通过总线分别连接所述直流伺服驱动器102和所述PLC模块105。
示例性的，所述上位机101一般指可以直接发出操控命令的计算机，上位机101(工业串口屏)发出的命令首先给下位机(直流伺服驱动器102)，下位机(直流伺服驱动器102)再根据此命令解释成相应的时序信号直接控制相应设备(直流伺服电机103)，控制者和提供服务者是上位机101(工业串口屏)，被控制者和被服务者是下位机(直流伺服驱动器102)，也可以理解为主机和从机的关系，所述上位机101通过RS232或RS485串口总线连接所述直流伺服驱动器102和所述PLC模块105，他们之间可以采用不同的通讯协议，可以有RS232串口通讯，或者采用RS485串行通讯。
所述第一继电器107和所述第二继电器109是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。在本实用新型实施例中，当所述启动按钮111开关触点动作导通时，所述PLC模块105根据不同的开关量输入判定是否给所述第一继电器107的输入端进行电量输出，所述第一继电器107不同的输入状态决定其输出端的导通和断开，从而控制上位机101和直流伺服驱动器102的开机和关机，起到安全保护作用。
PLC英文全称是:Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。当所述PLC模块105投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，所述PLC模块105的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
所述第一直流开关电源108和所述第二直流开关电源110的工作原理不同于线性电源，线性电源是让功率晶体管工作于线性模式下，而直流开关电源是让功率晶体管工作于导通和关断两种工作状态下，换言之是通过“斩波”，即把输入直流电压的幅值斩成与输入电压幅值相等的脉冲电压来实现的。开关电源的这种工作原理使得加于功率晶体管上的伏安乘积很小(导通状态下，电压低，电流大；关断状态下，电压高，电流小)，即功率晶体管上产生的损耗很小。直流开关电源主要由主电路、控制电路、检测电路和辅助电源四大部分构成。各部分的作用如下：
⑴主电路又可分为冲击电流限幅部分、输入滤波部分、整流与滤波部分、逆变部分、输出整流与滤波部分。其中，冲击电流限幅部分负责限制电源接通瞬间输入侧的冲击电流；输入滤波器部分负责过滤杂波；整流与滤波部分负责将电网交流电源整流为直流电；逆变部分负责将整流形成的直流电转变为高频交流电；输出整流与滤波部分负责提供稳定可靠的直流电源；
⑵控制电路负责控制逆变器使输出稳定，并为电路提供各种保护措施；
⑶检测电路负责提供运行中的各种参数和数据；
⑷辅助电源用于实现电源的软件(远程)启动，为电路的正常运行供电。
所述启动按钮111为用来接通或者开断控制电路的按钮开关，控制机械与电气设备的运行。所述启动按钮111采用自复位常开按钮，其工作原理是按下按钮，触点动作(常开触点闭合)，电路接通；松开按钮，在反力弹簧的作用下，触点复位，电路断开。在本实用新型实施例中，所述启动按钮111主要作用是控制系统开机和关机。
所述脚踏开关112是一种通过脚踩或踏来控制电路通断的开关，使用在双手不能触及的情况中以代替双手达到操作的目的，本实用新型实施例中脚踏开关112含有3组开关量，分别是加档、减档、运行停止。当所述PLC模块105接收到脚踏开关不同的开关量输入时，所述PLC模块105都将它们转换为相关控制指令反馈给上位机101，然后上位机101给下位机控制指令从而实现加档、减档、运行停止操作。
所述泵体开关106采用光电开关感应泵体是否锁好，当插入泵体锁好时，光电开关光源会受到遮蔽，光电开关则输出电信号给所述PLC模块105，所述PLC模块105将此数字信号转换为控制指令反馈给上位机101，当解锁取下泵体时，光电开关光源不受物体遮蔽，光电开关不输出电信号，同样所述PLC模块105将该信号转换为不同控制指令反馈给所述上位机101，所述上位机101根据不同输入控制指令判断泵体是否锁好。
可选地，所述液压泵控制装置10还包括压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器用于连接所述液压泵20的压力检测端。所述压力传感器连接所述上位机101，所述压力传感器在采集到所述液压泵20的压力信号后，将所述压力信号反馈给所述上位机101，以使所述上位机101根据所述压力信号输出更为精准的控制指令。
可选地，所述液压泵控制装置10还包括通信模块(图中未示出)，所述通信模块与所述上位机101连接。所述通信模块包括4G模块、5G模块、蓝牙模块中的至少一种。所述上位机101通过所述通信模块将所述液压泵20的工作状态、控制详情的发送到监控中心或服务器等平台，便于工作人员随时调档或实时对液压泵进行监控。
与现有技术相比，本实用新型公开的液压泵控制装置10，通过PLC模块105接收泵体开关106发送的因液压泵启动产生的电信号，PLC模块105将电信号转换为数字信号并将数字信号发送给上位机101，以使上位机101根据数字信号生成控制指令，并将该控制指令发送给直流伺服驱动器102，直流伺服驱动器102根据控制指令控制直流伺服电机103以实现对液压泵的压力控制。相比于传统的驱动控制系统，本实用新型公开的液压泵控制装置的结构简单以及控制流程简单，具有更好的系统稳定性和更高的控制精度。
参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种医用水刀的结构示意图，所述医用水刀包括液压泵20和上述任一实施例所述的液压泵控制装置10。
具体的所述液压泵控制装置10的工作过程请参考上述实施例所述的液压泵控制装置10的工作过程，在此不再赘述。
与现有技术相比，本实用新型公开的医用水刀，通过PLC模块105接收泵体开关106发送的因液压泵启动产生的电信号，PLC模块105将电信号转换为数字信号并将数字信号发送给上位机101，以使上位机101根据数字信号生成控制指令，并将该控制指令发送给直流伺服驱动器102，直流伺服驱动器102根据控制指令控制直流伺服电机103以实现对液压泵的压力控制。相比于传统的驱动控制系统，本实用新型公开的液压泵控制装置的结构简单以及控制流程简单，具有更好的系统稳定性和更高的控制精度。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液压泵控制装置，其特征在于，包括：上位机、直流伺服驱动器、直流伺服电机、传动系统、PLC模块和泵体开关；其中，
所述上位机分别连接所述直流伺服驱动器和所述PLC模块；
所述直流伺服驱动器连接所述直流伺服电机，所述直流伺服电机连接所述传动系统，所述传动系统用于连接液压泵的压力控制端；
所述PLC模块连接所述泵体开关，所述泵体开关用于连接所述液压泵的启动控制端。
2.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述液压泵控制装置还包括第一继电器和第一直流开关电源；其中，
所述第一继电器分别连接所述PLC模块和所述第一直流开关电源，所述第一直流开关电源还连接所述直流伺服驱动器。
3.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述液压泵控制装置还包括第二继电器和第二直流开关电源；
所述第二继电器分别连接所述上位机、所述PLC模块和所述第二直流开关电源，所述第二直流开关电源还连接所述PLC模块。
4.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述液压泵控制装置还包括启动按钮，所述启动按钮连接所述PLC模块。
5.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述液压泵控制装置还包括脚踏开关，所述脚踏开关连接所述PLC模块。
6.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述上位机通过总线分别连接所述直流伺服驱动器和所述PLC模块。
7.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述液压泵控制装置还包括压力传感器，所述压力传感器连接所述液压泵的压力检测端。
8.如权利要求1所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述液压泵控制装置还包括通信模块，所述通信模块连接所述上位机。
9.如权利要求8所述的液压泵控制装置，其特征在于，所述通信模块包括4G模块、5G模块、蓝牙模块中的至少一种。
10.一种医用水刀，其特征在于，包括液压泵和上述权利要求1～9中任一项所述的液压泵控制装置。
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