专利名称：一种人造板连续热压机控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明属于连续热压机制造领域，特别涉及一种人造板连续热压机控制系统及其控制方法。
背景技术：
人造板连续平压热压机代表着国际人造板生产设备的最高水平，在现有的中密度纤维板、刨花板等人造板生产设备中，连续平压热压机现已成为了最重要的设备之一。在国内的纤维板和刨花板生产中，连续平压热压机的使用已成为一种趋势。连续热压机是连续平压热压机生产线的核心部分，目前很多的连续平压热压机连续热压机部分采用的是工控机控制系统，对环境要求高、程序复杂、维护性差、可靠性较低。目前基本上连续热压机的控制系统均是采用电磁阀来控制液压油缸中的液压的容量。由于 电磁阀是开关型的方向控制阀，只能控制流体的运动方向，并不能控制流体流量的大小，从而降低了热压机的定厚精度。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能够对人造板进行高精度定厚，并且维护方便、编程简单和可靠性高的连续热压机控制系统。本发明的另一个目的在于利用上述控制系统实现连续热压机的控制方法。为了达到上述第一个目的，本发明采用以下技术方案实现一种人造板连续热压机控制系统，包括PLC(ProgrammabIe Logic Controller,可编程逻辑控制器)、位移传感器以及压力传感器，所述位移传感器和压力传感器分别与PLC连接，本系统还包括放大器和控制阀，所述放大器分别与控制阀和PLC连接；其中所述放大器为伺服阀放大器或比例放大器，所述控制阀为伺服阀或比例阀。优选的，所述PLC包括CPU、分布式I/O系统以及通过分布式I/O系统分别与CPU连接的模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块，所述PLC的数字量输入模块连接有检测开关；所述位移传感器和压力传感器分别与PLC的模拟量输入模块连接或分别通过总线直接与CPU连接，所述放大器与PLC的模拟量输出模块连接或通过总线直接与CPU连接。优选的，本控制系统还包括与PLC连接的计算机或触摸屏。为了达到上述第二个目的，本发明采用以下技术方案一种基于上述人造板连续热压机控制系统的控制方法，包括以下步骤(I)根据连续热压机的定厚和定压需求在控制系统中设定位移设定值与压力设定值；(2)压力传感器将液压油缸的液压压力信号转换为电信号，并且传送给CPU，由CPU将接收到的液压压力信号转换成压力反馈值；位移传感器将液压油缸的位移信号转换成电信号，并且传送给CPU，CPU将接收到的位移信号转换成位移反馈值；
(3) CPU将在步骤(I)中设定的压力设定值与压力反馈值进行比较得到压力偏差信号，然后对压力偏差信号进行处理；将在步骤(I)中设定的位移设定值与位移传感器的位移反馈值进行比较得到位移偏差信号，然后对位移偏差信号进行处理；(4)将经过步骤(3)处理后的压力偏差信号和位移偏差信号分别转换成压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号后传送给放大器，放大器将压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号放大后传送给控制阀，控制阀接收到压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号后，将压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号转换为液压能输出，使液压油缸中的液压压力保持在系统给出的压力设定值上，使液压油缸中的油液位置线保持在系统给出的位移设定值上。优选的，所述步骤(2)压力传感器和位移传感器通过模拟量输入模块或CPU将液压压力信号和位移信号分别转换成液压压力数字信号和位移数字信号后反馈给CPU后，CPU将接收到的液压压力数字信号转换成压力反馈值；CPU将接收到的位移数字信号转换 成位移反馈值。优选的，所述步骤(4)中由PLC的模拟量输出模块或CPU将经过步骤(3)处理后的压力偏差信号和位移偏差信号分别转换成压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号；所述步骤(4)中当压力反馈值小于所述压力设定值时，通过PLC的模拟量输出模块或CPU输出压力偏差信号的模拟量信号控制放大器驱动控制阀的阀芯动作，从而使压力反馈值无限逼近压力设定值；当所述位移反馈值小于所述位移设定值时，通过PLC的模拟量输出模块或CPU输出位移偏差信号的模拟量信号控制放大器驱动控制阀的阀芯动作，从而使位移反馈值无限逼近位移设定值。优选的，所述模拟量信号为电压或电流信号。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果(I)本发明的控制系统采用PLC作为控制器，它是一种专为工业环境下设计的计算机控制器，具有可靠性高、抗干扰能力强、编程容易和调试维护方便等特点，从而使连续热压机的控制系统更可靠、安全和实用，实现更为方便。(2)本发明的控制系统采用伺服阀或比例阀来控制流入液压油缸中的油液流量和压力，以电控的方式实现了对流量的节流控制和压力控制。由于伺服阀和比例阀具有动态响应快、灵敏度高以及控制精度高的优点，使得本发明的控制系统能够对液压油缸中的油液进行高精度液压压力和位置线控制，从而实现对板坯在不同压力下的高精度准确定厚。(3)本发明的控制系统将液压油缸中油液的液压压力和位置控制在固定的压力设定值和位移设定值上，这样使得连续热压机用于压制人造板材料的压板始终处在于设定位置上，所以本发明控制系统控制下的热压机只要在满足人造板原材料供应充足的情况下即可实现连续压板，大大提高了人造板的生产效率。
图I是本发明控制系统框图。图2是本发明控制系统液压压力调节控制框图。图3是本发明控制系统油液位置线调节控制框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例如图I所示，本实施例的一种人造板连续热压机控制系统，包括PLC、液压油缸、位移传感器、压力传感器、伺服阀放大器、伺服阀、检测开关、电机以及与PLC连接的用于提供HMI (Human Machine Interface,人机界面)的计算机或触摸屏，PLC包括CPU、分布式I/O系统以及通过分布式I/O系统与CPU连接的数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，位移传感器和压力传感器与PLC连接，伺服阀放大器分别与伺服阀和PLC连接，检测开关与PLC的数字量输入模块连接，用于检测控制系统中各部件动作的信号；其中位移传感器和压力传感器分别与PLC的模拟量输入模块连接或分别通过总线直 接与CPU连接，伺服放大器与PLC的模拟量输出模块连接或通过总线直接与CPU连接，本实施例的位移传感器和压力传感器与PLC的模拟量输入模块连接,本实施例的伺服放大器与PLC的模拟量输出模块连接。本实施例的PLC包括自适应调节程序和校正控制程序，其中校正控制程序为PLC的 PI (Propotional-Integrate,比例-积分)控制程序、PLC 的 PID (Propotional-Integrate-Differential，比例-积分-微分)控制程序或为由PLC的PI控制程序和PID控制程序共同组成的程序。本实施例采用的是PLC的PID控制程序作为校正控制程序。本实施例通过HMI对系统进行监视、设置和操作。如图2和图3所示为本实施例控制系统的液压压力调节控制框图和油液位置线调节控制框图。具体本实施例控制系统的控制方法的步骤如下(I)根据连续热压机的定厚和定压需求在控制系统中设定一个位移设定值与压力设定值。(2)液压油缸中的压力传感器将液压油缸的液压压力信号转换为电信号，并且通过PLC的模拟量输入模块将液压压力的模拟量信号转换成数字信号后传送给CPU，CPU调用压力传感器信号转换程序对液压压力的数字信号进行处理后转换成压力反馈值；液压油缸中的位移传感器将液压油缸的位移信号转换成电信号，并且通过PLC的模拟量输入模块将位移信号的模拟量信号转换数字信号后传送给CPU，CPU调用位移传感器信号转换程序对位移的数字信号进行处理后转换成位移反馈值。(3)CPU接收到压力传感器和位移传感器反馈的信号后，将在控制系统中设定的压力设定值与压力传感器的压力反馈值进行比较得到压力偏差信号，由CPU调用PID控制程序和自适应调节程序对压力偏差信号进行处理；将在控制系统中设定的位移设定值与位移传感器的位移反馈值进行比较得到位移偏差信号，由CPU调用PID控制程序和自适应控制程序对位移偏差信号进行处理。(4)经过CPU的PID控制程序和自适应调节程序处理后的压力偏差信号和位移偏差信号分别被PLC的模拟量输出模块转换成压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号后传送给伺服放大器，伺服放大器将接收到的模拟量信号放大后传送给伺服阀，伺服阀接收到信号后，将该信号转换为液压能输出，使液压油缸中的液压压力和油液位置线保持在系统给出的压力设定值和位移设定值。当压力传感器检测的压力反馈值小于步骤(I)中的压力设定值时，通过PLC的模拟量输出模块输出压力偏差信号的模拟量信号来控制伺服放大器持续驱动伺服阀的阀芯动作，从而使压力反馈值无限逼近压力设定值。当位移传感器检测到的位移反馈值小于步骤(I)中的位移设定值时，通过PLC模拟量输出模块输出位移偏差信号的模拟量信号来控制伺服放大器持续驱动伺服阀的阀芯动作，从而使位移反馈值无限逼近位移设定值。本实施例控制系统中采用PLC系统中的PID控制程序对压力传感器的压力反馈值与系统的压力设定值相比较后产生的压力偏差分别进行比 例、积分和微分运算，输出控同一标准的调节压力信号去制伺服阀的动作；对位移传感器的位移反馈值与系统的位移设定值相比较后产生的位移偏差分别进行比例、微分和积分运算，输出同一标准的调节流量信号去控制伺服阀的动作。在进行压力调节时，由位移反馈值作安全保护；在进行位移调节时，由压力反馈值作安全保护。该控制方法具有响应迅速，有效消除误差的特点，使得系统能够更加准确的控制液压油缸中的液压压力和油液位置线，进一步提高了连续热压机的工作精度。其中本实施例在调用PID控制程序的基础上调用了自适应调节程序，利用热压机生产线上的主体速度范围自动调节比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。以确保校正控制程序的平稳运行、超调恰当和稳定时间适宜，从而达到平稳切换液压油缸中的液压压力和油液位置线的目的，提高了人造板的生产质量。本实施例的控制系统采用伺服阀来控制流入液压油缸中的液压压力和流量，通过PLC模拟量输出模块输出的模拟量信号控制伺服放大器持续驱动伺服阀的阀芯动作，从而使压力反馈值无限逼近压力设定值，位移反馈值无限逼近位移设定值。由于伺服阀具有动态响应快、灵敏度高以及控制精度高的优点，使得本发明的控制系统能够对液压油缸中的油液进行高精度液压压力和位置线控制，从而实现对板坯在不同压力下的高精度准确定厚。本实施例的控制系统将液压油缸中的液压压力控制在固定的压力设定值上，将液压油缸中油液的位置线控制在固定的位移设定值上，使得连续热压机用于压制人造板材料的压板始终处在于设定位置上，所以在本发明控制系统控制下的热压机只要在满足人造板原材料供应充足的情况下即可实现连续压板。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如伺服放大器可以用比例放大器代替，伺服阀用比例阀代替。本实施例中校正控制程序也为PI控制程序或共同调用PI控制程序和PID控制程序。另外当压力传感器和位移传感器通过总线与PLC的CPU直接连接时，压力传感器和位移传感器通过PLC的CPU将液压压力信号和位移信号转换成数字信号后反馈给PLC ;当伺服放大器通过总线与PLC的CPU直接连接时，PLC的校正控制程序处理后的信号被PLC的CPU转换成模拟量信号。由其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种人造板连续热压机控制系统，包括PLC、位移传感器及压力传感器，所述位移传感器和压力传感器分别与PLC连接，其特征在于，还包括放大器和控制阀，所述放大器分别与控制阀和PLC连接；其中所述放大器为伺服阀放大器或比例放大器，所述控制阀为伺服阀或比例阀。
2.根据权利要求I所述的人造板连续热压机控制系统，其特征在于，所述PLC包括CPU、分布式I/O系统以及通过分布式I/O系统分别与CPU连接的模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块，所述PLC的数字量输入模块连接有检测开关；所述位移传感器和压力传感器分别与PLC的模拟量输入模块连接或分别通过总线直接与CPU连接，所述放大器与PLC的模拟量输出模块连接或通过总线直接与CPU连接。
3.根据权利要求I所述的人造板连续热压机控制系统，其特征在于，还包括与PLC连接的计算机或触摸屏。
4.一种基于权利要求2所述人造板连续热压机控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)根据连续热压机的定厚和定压需求在控制系统中设定位移设定值与压力设定值； (2)压力传感器将液压油缸的液压压力信号转换为电信号，并且传送给CPU，由CPU将接收到的液压压力信号转换成压力反馈值；位移传感器将液压油缸的位移信号转换成电信号，并且传送给CPU，CPU将接收到的位移信号转换成位移反馈值； (3)CPU将在步骤(I)中设定的压力设定值与压力反馈值进行比较得到压力偏差信号，然后对压力偏差信号进行处理；将在步骤(I)中设定的位移设定值与位移传感器的位移反馈值进行比较得到位移偏差信号，然后对位移偏差信号进行处理； (4)将经过步骤(3)处理后的压力偏差信号和位移偏差信号分别转换成压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号后传送给放大器，放大器将压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号放大后传送给控制阀，控制阀接收到压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号后，将压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号转换为液压能输出，使液压油缸中的液压压力保持在系统给出的压力设定值上，使液压油缸中的油液位置线保持在系统给出的位移设定值上。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)压力传感器和位移传感器通过PLC的模拟量输入模块或CPU将液压压力信号和位移信号分别转换成液压压力数字信号和位移数字信号后反馈给CPU后，CPU将接收到的液压压力数字信号转换成压力反馈值；CPU将接收到的位移数字信号转换成位移反馈值。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中由PLC的模拟量输出模块或CPU将经过步骤(3)处理后的压力偏差信号和位移偏差信号分别转换成压力偏差信号的模拟量信号和位移偏差信号的模拟量信号；所述步骤(4)中当压力反馈值小于所述压力设定值时，通过PLC的模拟量输出模块或CPU输出压力偏差信号的模拟量信号控制放大器驱动控制阀的阀芯动作，从而使压力反馈值无限逼近压力设定值；当所述位移反馈值小于所述位移设定值时，通过PLC的模拟量输出模块或CPU输出位移偏差信号的模拟量信号控制放大器驱动控制阀的阀芯动作，从而使位移反馈值无限逼近位移设定值。
7.根据权利要求4或6所述的控制方法，其特征在于，所述模拟量信号为电压或电流信号。
全文摘要
本发明公开了一种人造板连续热压机控制系统及其控制方法，该控制系统包括PLC、液压油缸、位移传感器、压力传感器、放大器、控制阀以及与PLC连接用于提供人机界面的计算机或触摸屏，PLC包括CPU、分布式I/O系统以及通过分布式I/O系统分别与CPU连接的模拟量输入模块和模拟量输出模块，位移传感器和压力传感器分别与PLC连接，伺服阀放大器分别与伺服阀和PLC连接。本发明的控制方法采用了PLC中的校正程序来校正系统中产生的压力和位移的偏差信号，通过伺服阀控制系统中液压油缸中油液的液压压力和位置线。本发明的控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、编程容易和能够对人造板进行高精度定厚的优点。
文档编号B27N3/18GK102773902SQ20121028749
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者刘春虎, 刘玉绒, 吴海丹, 张赞军, 窦宝明, 裴旸, 谭利华, 辛杨桂, 郭颖, 陈艺 申请人:广州中机实业有限公司, 广州宝力特液压密封有限公司, 广州机械科学研究院有限公司