一种500kN恒力压力机电液伺服控制系统的制作方法

本发明涉及一种500KN恒力压力机电液伺服控制系统，适用于液压领域。

背景技术：

恒力压力机是为某特殊产品开发的专用设备，要求具有普通压力机操作方便性、可靠性，同时具备试验机的性能。要求是加载力、位移及其速率可控、可测，既可保持加载力、位移恒定(恒值方式)，也可保持加载力、位移的速率恒定(恒速率方式)。加载力精度要达到l级压力试验机水平。

技术实现要素：

本发明提出了一种500KN恒力压力机电液伺服控制系统，该控制系统采用的工业控制常用控制器—PLC和触摸屏，其可靠性高于工控机或嵌入式控制器，并且界面友好、操作方便，以通信方式实现压力采集也较好地解决了PLC的A/D模块性能低的问题。

本发明所采用的技术方案是：

所述液压系统的液压缸为Ф160柱塞缸，快速上升时由液压源的大泵供油，小泵卸载，在恒值或恒速率调节阶段小泵供油，大泵卸载。调节阶段的加载阀为额定流量5L/min的伺服比例阀，其根据偏差控制进入液压缸的流量，实现恒值或恒速率输出。回程时换向阀的电磁铁YV3通电，打开液控单向阀，液压缸靠自重快速下行。

在工作空间调整上，本压力机与试验机不同，试验机是通过电机、减速器、丝杆等一套机械装置来实现上压盘定位，其结构复杂。本压力机上横梁即为上压盘，液压缸全行程，利用大泵实现液压缸快速上行定位，机械结构大大简化。伺服比例阀出口处加一个液控单向阀，目的是对于要求恒值精度不高的工作场合，可以利用该阀保压，此时伺服比例阀停止工作，液压泵卸载，以节约能源。为了使液控单向阀保压到伺服比例阀调节过程中切换平稳，卸荷阀先通电，之后换向阀再通电。在调节过程中，换向阀应始终通电。需要注意的是选择卸荷阀时，其卸荷压力一定要低，以防止电机起动后换向阀、伺服比例阀的泄漏造成液压缸自动上行。

所述控制系统由参数设定和显示（触摸屏）、控制器（PLC）、信号调理及动力环节4部分组成。控制程序包括过程参数记录显示、标定、中断倍频、反馈调节、零点调整等几部分，其中最重要的反馈调节采用自编的全浮点运算、变参数的PID程序，解决了内置PID指令输入范围受限，不能实时控制的问题。信号调理环节含光栅尺和压力调理转换模块两部分。光栅尺将压力机下压盘（活动横梁）的位移转换为AB两相脉冲，PIE采用中断方式接受脉冲，实现计数功能，再经软件四倍频，从而提高位移测量精度和分辨率。调理转换模块是提高加载力测量和控制精度的关键。系统采用了高精度、高分辨率的压力传感器和调理转换模块。压力传感器的满量程精度为±0.1％，调理转换模块将压力传感器的应变信号放大，经24位A/D转换器转换为数字量，编码成浮点数，通过其ModBus串行总线输出，最后PLC以通信的方式采集压力信号，压力值经过标定后转换为力值。

本发明的有益效果是：该控制系统采用的工业控制常用控制器一PLC和触摸屏，其可靠性高于工控机或嵌入式控制器，并且界面友好、操作方便，以通信方式实现压力采集也较好地解决了PLC的A/D模块性能低的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的液压系统原理。

图2是本发明的控制方块图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，液压系统的液压缸为Ф160柱塞缸，快速上升时由液压源2的大泵供油，小泵卸载，在恒值或恒速率调节阶段小泵供油，大泵卸载。调节阶段的加载阀为额定流量5L/min的伺服比例阀13，其根据偏差控制进入液压缸的流量，实现恒值或恒速率输出。回程时换向阀9的电磁铁YV3通电，打开液控单向阀10，液压缸靠自重快速下行。在工作空间调整上，本压力机与试验机不同，试验机是通过电机、减速器、丝杆等一套机械装置来实现上压盘定位，其结构复杂。本压力机上横梁即为上压盘，液压缸全行程，利用大泵实现液压缸快速上行定位，机械结构大大简化。伺服比例阀13出121处加一个液控单向阀12，目的是对于要求恒值精度不高的工作场合，可以利用该阀保压，此时伺服比例阀停止工作，液压泵卸载，以节约能源。为了使液控单向阀保压到伺服比例阀调节过程中切换平稳，卸荷阀7先通电，之后换向阀5再通电。在调节过程中，换向阀5应始终通电。需要注意的是选择卸荷阀3、7时，其卸荷压力一定要低，以防止电机起动后换向阀9、伺服比例阀13的泄漏造成液压缸自动上行。

在工作空间调整上，本压力机与试验机不同，试验机是通过电机、减速器、丝杆等一套机械装置来实现上压盘定位，其结构复杂。本压力机上横梁即为上压盘，液压缸全行程，利用大泵实现液压缸快速上行定位，机械结构大大简化。伺服比例阀出口处加一个液控单向阀，目的是对于要求恒值精度不高的工作场合，可以利用该阀保压，此时伺服比例阀停止工作，液压泵卸载，以节约能源。为了使液控单向阀保压到伺服比例阀调节过程中切换平稳，卸荷阀先通电，之后换向阀再通电。在调节过程中，换向阀应始终通电。需要注意的是选择卸荷阀时，其卸荷压力一定要低，以防止电机起动后换向阀、伺服比例阀的泄漏造成液压缸自动上行。

如图2，控制系统由参数设定和显示（触摸屏）、控制器（PLC）、信号调理及动力环节4部分组成。控制程序包括过程参数记录显示、标定、中断倍频、反馈调节、零点调整等几部分，其中最重要的反馈调节采用自编的全浮点运算、变参数的PID程序，解决了内置PID指令输入范围受限，不能实时控制的问题。信号调理环节含光栅尺和压力调理转换模块两部分。光栅尺将压力机下压盘（活动横梁）的位移转换为AB两相脉冲，PIE采用中断方式接受脉冲，实现计数功能，再经软件四倍频，从而提高位移测量精度和分辨率。调理转换模块是提高加载力测量和控制精度的关键。系统采用了高精度、高分辨率的压力传感器和调理转换模块。压力传感器的满量程精度为±0.1％，调理转换模块将压力传感器的应变信号放大，经24位A/D转换器转换为数字量，编码成浮点数，通过其ModBus串行总线输出，最后PLC以通信的方式采集压力信号，压力值经过标定后转换为力值。