專利名稱：一種液壓同步控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電一體化液壓同步控制的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多軸、多組、大負荷液壓同步控制升降的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著數(shù)控技術(shù)、位移電子數(shù)字化測量技術(shù)和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，基于計算機控制的多缸液壓同步控制系統(tǒng)取得了很大發(fā)展，能夠根據(jù)一些不同工作狀態(tài)和不同參數(shù)要求，實現(xiàn)自動補償和控制策略的優(yōu)化選擇。但在應(yīng)用中沒有模塊化，所用控制算法和編程語言多樣化，這樣就造成了液壓同步控制系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜、維護性差和移植性差等缺點
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種液壓同步控制裝置及其控制方法，能夠?qū)⒍鄠€執(zhí)行元件有機地聯(lián)系起來協(xié)同工作，使之能夠自動根據(jù)各自工作狀態(tài)實時地調(diào)整其運動速度和位移。 簡化了系統(tǒng)設(shè)計，使控制數(shù)字化、控制架構(gòu)模塊化，在實現(xiàn)多軸、多組液壓缸的雙環(huán)同步控制的同時，也易于工程技術(shù)人員接受、掌握和調(diào)試，使得整個系統(tǒng)在有一環(huán)出現(xiàn)故障的情況下仍然能正常工作，達到冗余控制的效果。
一種液壓同步控制裝置，包括PLC控制器、HNC數(shù)字閉環(huán)控制器、液壓比例閥、液壓提升油缸、位移傳感器、高度傳感器，所述HNC數(shù)字閉環(huán)控制器通過ftOfibus DP總線與PLC 控制器實現(xiàn)通訊，接收PLC控制器的控制指令；HNC數(shù)字閉環(huán)控制器與液壓比例閥連接，液壓比例閥與液壓提升油缸連接，液壓提升油缸分別與位移傳感器、高度傳感器、被提升構(gòu)件連接，位移傳感器的信號輸出端與HNC數(shù)字閉環(huán)控制器連接，高度傳感器的信號輸出端與 PLC控制器的信號輸入端連接，高度傳感器的信號輸出端與梳齒或笛孔柱的信號輸入端連接。
基于本發(fā)明液壓同步控制裝置的控制方法，位移傳感器將檢測到的液壓提升油缸的位置數(shù)據(jù)傳送給HNC數(shù)字閉環(huán)控制器，HNC數(shù)字閉環(huán)控制器再通過ftOfibus DP總線將數(shù)據(jù)傳送給PLC控制器；所述HNC數(shù)字閉環(huán)控制器把位移傳感器傳送過來的液壓提升油缸的位置數(shù)據(jù)進行濾波后，與控制指令進行比較，計算偏差，并把偏差信號送入PID調(diào)節(jié)器， 控制液壓比例閥動作；高度傳感器能檢測到被頂升構(gòu)件在移動過程中移過的細密分布的梳齒或細密分布的笛孔柱上的笛孔信號，并將檢測到的信號傳送給PLC控制器進行計數(shù)和運算，從而得出液壓提升油缸的位置差；所述PLC控制器根據(jù)高度傳感器檢測的被提升構(gòu)件的位置差數(shù)據(jù)， 參照PLC控制器設(shè)定的允許位置差范圍，對液壓提升油缸的動作進行安全監(jiān)測和保護。
本發(fā)明提供一種多軸、多組、大負荷液壓同步升降控制系統(tǒng)、方法及設(shè)備。采用了正確的控制措施和控制方法，運用HNC數(shù)字閉環(huán)控制器作為內(nèi)閉環(huán)、高度傳感器作為外環(huán)和PLC，將多個執(zhí)行元件有機地聯(lián)系起來協(xié)同工作，使之能夠自動根據(jù)各自工作狀態(tài)實時地調(diào)整其運動速度和位移。簡化了系統(tǒng)設(shè)計，使控制數(shù)字化、控制架構(gòu)模塊化，在實現(xiàn)多軸、多組液壓缸的雙環(huán)同步控制的同時，也易于工程技術(shù)人員接受、掌握和調(diào)試，使得整個系統(tǒng)在有一環(huán)出現(xiàn)故障的情況下仍然能正常工作，達到冗余控制的效果。
本發(fā)明的多軸、多組、大負荷液壓同步升降控制系統(tǒng)采用HNC數(shù)字閉環(huán)同步控制新原理，可將成百上千噸重的構(gòu)件整體頂升到預(yù)定高度，實現(xiàn)大負荷、大面積的超大型構(gòu)件整體同步頂升。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，同步控制精度高，既具備高精度的定位性能和實時同步性，且能運用在某些特定的大負荷同步升降的場合。而且該系統(tǒng)運用了 HNC數(shù)字閉環(huán)控制器，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計、并且參數(shù)化、模塊化、算法簡單好用，從而降低調(diào)試難度。解決了現(xiàn)有的同步控制方案中沒有模塊化，所用控制算法和編程語言多樣化，造成系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜，維護性差和移植性差等缺點。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明PLC控制器功能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明HNC數(shù)字閉環(huán)控制器功能模塊的示意圖。
圖4是本發(fā)明HNC數(shù)字閉環(huán)控制器中同步控制功能模塊的示意圖。
圖5是本發(fā)明HNC閉環(huán)控制器程序模塊的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種液壓同步控制裝置，包括PLC控制器1、兩組HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2、兩組液壓比例閥3、兩組液壓提升油缸4、兩組位移傳感器5、兩組高度傳感器6，所述 HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2通過ibus DP總線與PLC控制器1實現(xiàn)通訊，接收PLC控制器1 的控制指令；HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2與液壓比例閥3連接，液壓比例閥3與液壓提升油缸4 連接，液壓提升油缸4分別與位移傳感器5、高度傳感器6、被提升構(gòu)件7連接，位移傳感器 5的信號輸出端與HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2連接，高度傳感器6的信號輸出端與PLC控制器1 的信號輸入端連接，高度傳感器6的信號輸出端與梳齒或笛孔柱8的信號輸入端連接。
如圖2所示，本發(fā)明的PLC控制器1包括數(shù)據(jù)接收功能模塊11、數(shù)據(jù)存儲功能模塊12、命令下達功能模塊13、安全監(jiān)測功能模塊14 ；數(shù)據(jù)接收功能模塊11用于接收HNC閉環(huán)控制器2傳送來的各同步控制數(shù)據(jù)，高度傳感器6傳送來的液壓提升油缸4的位置差數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲功能模塊12用于存儲HNC閉環(huán)控制器2傳送來的各同步控制數(shù)據(jù)，高度傳感器6傳送來的液壓提升油缸4的位置差數(shù)據(jù)；命令下達功能模塊13用于向HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2下達各動作命令；安全監(jiān)測功能模塊14用于根據(jù)高度傳感器傳來的液壓提升油缸的位置差數(shù)據(jù)，對液壓提升油缸的動作進行實時的監(jiān)測和安全保護，并作出故障報警處理。
如圖3所示，本發(fā)明的HNC閉環(huán)控制器2包括HNC數(shù)據(jù)接收功能模塊22、HNC數(shù)據(jù)存儲功能模塊^和同步控制功能模塊M ；HNC數(shù)據(jù)接收功能模塊22用于接收位移傳感器傳送的液壓提升油缸的位置數(shù)據(jù)； HNC數(shù)據(jù)存儲功能模塊23用于存儲位移傳感器傳送的液壓提升油缸的位置數(shù)據(jù)、同步控制數(shù)據(jù)；如圖4所示，同步控制功能模塊M包括閉環(huán)參數(shù)自整定功能模塊Ml、控制算法自優(yōu)化功能模塊M2 ；閉環(huán)參數(shù)自整定功能模塊241用于將系統(tǒng)參數(shù)放在程序的相應(yīng)位置，系統(tǒng)自動整定 PID參數(shù)；控制算法自優(yōu)化功能模塊M2 :HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2把各個位移傳感器5傳送過來的各個液壓提升油缸4的位置數(shù)據(jù)進行濾波后，與控制指令進行比較，計算偏差，并把偏差信號送入PID調(diào)節(jié)器，計算出送給各液壓比例閥3的驅(qū)動信號；從而使多軸、多組提升油缸獲得同步，共同完成提升的任務(wù)。
如圖5所示，本發(fā)明HNC閉環(huán)控制器2還包括由主站程序模塊25和從站程序模塊 26構(gòu)成的HNC閉環(huán)控制器程序模塊，主站程序模塊25是用于控制選定的主軸液壓缸；從站程序模塊沈是用于控制跟隨主軸液壓缸動作的其他液壓缸。
基于本發(fā)明液壓同步控制裝置的控制方法，位移傳感器5將檢測到的液壓提升油缸4的位置數(shù)據(jù)傳送給HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2，HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2再通過ftx)fibUS DP 總線將數(shù)據(jù)傳送給PLC控制器1 ；所述HNC數(shù)字閉環(huán)控制器2把位移傳感器5傳送過來的液壓提升油缸4的位置數(shù)據(jù)進行濾波后，與控制指令進行比較，計算偏差，并把偏差信號送入PID調(diào)節(jié)器，控制液壓比例閥3動作；高度傳感器6能檢測到被頂升構(gòu)件在移動過程中移過的細密分布的梳齒或細密分布的笛孔柱8上的笛孔信號，并將檢測到的信號傳送給PLC控制器1進行計數(shù)和運算，從而得出液壓提升油缸的位置差；所述PLC控制器1根據(jù)高度傳感器6檢測的被提升構(gòu)件的位置差數(shù)據(jù)，參照PLC控制器1設(shè)定的允許位置差范圍，對液壓提升油缸4的動作進行安全監(jiān)測和保護。
本發(fā)明提供一種多軸、多組、大負荷液壓同步控制設(shè)備，包括HNC數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)、 PLC控制系統(tǒng)、多組液壓油缸和平臺部件，所述HNC數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)把各個位移傳感器傳送過來的各液壓油缸位置的數(shù)據(jù)進行濾波后，與控制指令進行比較，計算偏差，并把偏差信號送入數(shù)字PID調(diào)節(jié)器，計算出送給各液壓比例閥的驅(qū)動信號，對各液壓油缸進行同步控制； PLC控制器能根據(jù)各高度傳感器傳來的各液壓油缸的位置差數(shù)據(jù)，對各液壓油缸的動作進行實時的監(jiān)測和安全保護、對整個多軸、多組、重負載同步升降系統(tǒng)進行故障報警處理；所述多組液壓油缸和各位移傳感器相連接，所述平臺部件放置在每組液壓油缸的升降頂端。
權(quán)利要求
1.一種液壓同步控制裝置，其特征在于包括PLC控制器(1)、HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)、 液壓比例閥(3)、液壓提升油缸(4)、位移傳感器(5)、高度傳感器(6)，所述HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)通過ftOf ibus DP總線與PLC控制器(1)實現(xiàn)通訊，接收PLC控制器(1)的控制指令；HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)與液壓比例閥(3)連接，液壓比例閥(3)與液壓提升油缸(4) 連接，液壓提升油缸(4)分別與位移傳感器(5)、高度傳感器(6)、被提升構(gòu)件(7)連接，位移傳感器(5)的信號輸出端與HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)連接，高度傳感器(6)的信號輸出端與 PLC控制器(1)的信號輸入端連接，高度傳感器(6)的信號輸出端與梳齒或笛孔柱(8)的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓同步控制裝置，其特征在于上述PLC控制器(1)包括數(shù)據(jù)接收功能模塊(11)、數(shù)據(jù)存儲功能模塊(12)、命令下達功能模塊(13)、安全監(jiān)測功能模塊(14)；數(shù)據(jù)接收功能模塊(11)用于接收HNC閉環(huán)控制器(2)傳送來的各同步控制數(shù)據(jù)，高度傳感器(6)傳送來的液壓提升油缸(4)的位置差數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲功能模塊(12)用于存儲HNC閉環(huán)控制器(2)傳送來的各同步控制數(shù)據(jù)，高度傳感器(6)傳送來的液壓提升油缸(4)的位置差數(shù)據(jù)；命令下達功能模塊(13)用于向HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)下達各動作命令；安全監(jiān)測功能模塊(14)用于根據(jù)高度傳感器傳來的液壓提升油缸的位置差數(shù)據(jù)，對液壓提升油缸的動作進行實時的監(jiān)測和安全保護，并作出故障報警處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓同步控制裝置，其特征在于上述HNC閉環(huán)控制器(2)包括HNC數(shù)據(jù)接收功能模塊(22)、HNC數(shù)據(jù)存儲功能模塊(23)和同步控制功能模塊(24)；HNC數(shù)據(jù)接收功能模塊(22)用于接收位移傳感器傳送的液壓提升油缸的位置數(shù)據(jù)；HNC數(shù)據(jù)存儲功能模塊(23)用于存儲位移傳感器傳送的液壓提升油缸的位置數(shù)據(jù)、同步控制數(shù)據(jù)；同步控制功能模塊(24)包括閉環(huán)參數(shù)自整定功能模塊(241)、控制算法自優(yōu)化功能模塊(M2);閉環(huán)參數(shù)自整定功能模塊(241)用于將系統(tǒng)參數(shù)放在程序的相應(yīng)位置，系統(tǒng)自動整定 PID參數(shù)；控制算法自優(yōu)化功能模塊(242 ) =HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2 )把各個位移傳感器(5 )傳送過來的各個液壓提升油缸(4)的位置數(shù)據(jù)進行濾波后，與控制指令進行比較，計算偏差，并把偏差信號送入PID調(diào)節(jié)器，計算出送給各液壓比例閥(3)的驅(qū)動信號；從而使多軸、多組提升油缸獲得同步，共同完成提升的任務(wù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓同步控制裝置，其特征在于上述HNC閉環(huán)控制器(2)還包括由主站程序模塊(25)和從站程序模塊(26)構(gòu)成的HNC閉環(huán)控制器程序模塊，主站程序模塊(25)是用于控制選定的主軸液壓缸；從站程序模塊(26 )是用于控制跟隨主軸液壓缸動作的其他液壓缸。
5.基于上述權(quán)利要求中任一項所述的液壓同步控制裝置的控制方法，其特征在于位移傳感器(5)將檢測到的液壓提升油缸(4)的位置數(shù)據(jù)傳送給HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)，HNC 數(shù)字閉環(huán)控制器(2)再通過ftOfibus DP總線將數(shù)據(jù)傳送給PLC控制器(1);所述HNC數(shù)字閉環(huán)控制器(2)把位移傳感器(5)傳送過來的液壓提升油缸(4)的位置數(shù)據(jù)進行濾波后，與控制指令進行比較，計算偏差，并把偏差信號送入PID調(diào)節(jié)器，控制液壓比例閥(3)動作；高度傳感器(6)能檢測到被頂升構(gòu)件在移動過程中移過的細密分布的梳齒或細密分布的笛孔柱(8)上的笛孔信號，并將檢測到的信號傳送給PLC控制器(1)進行計數(shù)和運算，從而得出液壓提升油缸的位置差；所述PLC控制器(1)根據(jù)高度傳感器(6)檢測的被提升構(gòu)件的位置差數(shù)據(jù)，參照PLC控制器(1)設(shè)定的允許位置差范圍，對液壓提升油缸(4)的動作進行安全監(jiān)測和保護。
全文摘要
一種液壓同步控制裝置及其控制方法，涉及機電一體化液壓同步控制的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明HNC數(shù)字閉環(huán)控制器通過ProfibusDP總線與PLC控制器實現(xiàn)通訊，接收PLC控制器的控制指令；HNC數(shù)字閉環(huán)控制器與液壓比例閥連接，液壓比例閥與液壓提升油缸連接，液壓提升油缸分別與位移傳感器、高度傳感器、被提升構(gòu)件連接，位移傳感器的信號輸出端與HNC數(shù)字閉環(huán)控制器連接，高度傳感器與PLC控制器連接，高度傳感器與梳齒或笛孔柱連接。本發(fā)明能夠?qū)⒍鄠€執(zhí)行元件有機地聯(lián)系起來協(xié)同工作，自動調(diào)整其運動速度和位移。簡化了系統(tǒng)設(shè)計，使控制數(shù)字化、控制架構(gòu)模塊化，在實現(xiàn)多軸、多組液壓缸的雙環(huán)同步控制的同時，達到冗余控制的效果。
文檔編號G05B19/05GK102536935SQ201110419659
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者朱麗霞, 王新祥, 謝凱弘, 鄔晉, 郭宇, 陳志來 申請人:南京鵬力科技有限公司