鍛造液壓機的超微速閉環控制結構的製作方法

2023-06-04 22:26:56

專利名稱：鍛造液壓機的超微速閉環控制結構的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種鍛造液壓機，特別是涉及一種控制結構簡單，具有超低速、恆應變 的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構。
背景技術：
隨著航空航天事業飛速發展，近來對鈦合金等航空航天材料需求和加工要求日益提 高，所以針對鈦合金等航空航天材料的特性的具有超低速、恆應變等較高控制要求的液 壓機需求日益增加。但是，具有超低速、恆應變等較高控制要求的液壓機以其極高的控 制要求成為目前難以解決的課題。發明內容本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種控制結構簡單，具有超低速、 恆應變的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所釆取的技術方案是 一種鍛造液壓機的 超微速閉環控制結構，包括有工控機，通過工業乙太網與工控機相連的用於控制鍛造液 壓機的主控制器PLC，所述的主控制器PLC與由其控制的比例伺服閥組、比例泵組的一端相連，而比例伺服閥組、比例泵組的另一端與由其驅動的鍛造液壓機的液壓缸相連，在液壓缸上設置有與主控制器PLC相連並將液壓缸的位置信號反饋給主控制器PLC的位 置傳感器。所述的位置傳感器與主控制器PLC中的位置輸入模塊相連。 所述的比例伺服閥與主控制器PLC中的模擬量輸出模塊相連。 所述的工控機通過工業乙太網與主控制器PLC中的乙太網通訊模塊相連。 本發明具有的優點和積極效果是由於本發明的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構 採用閉環控制結構，控制結構簡單，控制效果穩定，達到高度自動化，高精度，高實時 性，高可靠性。具有超低速、恆應變的控制效果。實現了在等溫鍛工藝中，速度在 0.002-12mm/s速度範圍內任意可調，並且在0.002mm/s-0.03mm/s和0.04-0.06mm/s速度 範圍內具有恆應變控制功能。


圖1是本發明的系統控制結構示意圖； 圖2是本發明的控制原理示意圖； 圖3是本發明的恆速控制效果圖； 圖4是本發明的恆應變速度控制效果圖， 圖中的標號分別是1—工控機2—主控制器PLC: 3—比例伺服閥組4一比例泵組；5—位置傳感器； 6—液壓缸；7—恆應變控制；8—PID控制軟體模塊；9一工件高度檢測；IO—變形速度 檢測。
具體實施方式
為能進一步了解本發明鍛造液壓機的超微速閉環控制結構的發明內容、特點及功效， 茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下如圖1所示，本發明的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構，包括有工控機1,通過工 業乙太網與工控機1相連的用於控制鍛造液壓機的主控制器PLC2，所述的主控制器PLC2 與由其控制的比例伺服閥組3、比例泵組4的一端相連，而比例伺服閥組3、比例泵組4 的另一端與由其驅動的鍛造液壓機的液壓缸6相連，在液壓缸6上設置有與主控制器 PLC2相連並將液壓缸6的位置信號反饋給主控制器PLC2的位置傳感器5。所述的主控制器PLC是採型號為SIEMENS S7-300系列PLC,其上包括有一個CPU 模塊和一個電源模塊和多個輸入輸出模塊及特定模塊。上述的位置傳感器5與主控制器PLC2中的位置輸入模塊相連。在本發明的實施例 中，位置輸入模塊選用型號為SM338的位置輸入模塊；位置傳感器5選用美國MTS髙 精度直線位移傳感器。上述的比例伺服閥3與主控制器PLC2中的模擬量輸出模塊相連.在本發明的實施 例中，模擬量輸出模塊選用型號為SM332的模擬量輸出模塊比例伺服閥3選用博世力 士樂髙頻響的伺服閥。上述的工控機1通過工業乙太網與主控制器PLC2中的乙太網通訊模塊相連。在本 發明的實施例中，主控制器PLC上的乙太網通訊模塊的型號為CP343-1.本發明中的直線位移傳感器作為檢測部件，經由位移傳感器將位移信號送入主控制 器PLC,主控制器PLC —方面通過上位機的速度設定值和鍛造液壓機位移值，經PLC程 序運算出負載應變速度，並整定出最佳的PID參數，實時控制具有髙頻響的比例伺服閥 組開口來實現實時控制鍛造液壓機的速度，達到最優控制。另一方面此控制信號經由主 控制器PLC運算傳輸給上位機，實時顯示當前速度，位移值，及位移，速度曲線，圖2所示是本發明的控制原理示意圖，包括有設定的恆速和根據被加工材料而設定 的應變係數經恆應變控制7所輸出的速度，兩種速度中的一種與速度反餓信號經運算後 進入主控制器PLC中的P1D控制軟體模塊8, PID控制軟體模塊8通過主控制器PLC2 中的模擬量輸出模塊控制比例伺服電磁閥3,比例伺服電磁閥3又控制液壓缸6的行動， 通過設置在液壓缸6上的位置傳感器進行工件髙度檢測9並將檢測信號送入恆應變控制 7，恆應變控制7將應變係數8與得到的工件離度Ah相乘得出變速度Vw同時通過位置
傳感器檢測到的工件高度信號Ah在變形速度檢測10中進行速度變換，即將檢測到的變 化的髙度Ah除以時間t得到變化的速度反饋信號Vt，再與設定的恆速Vo或恆應變控制 7所輸出的變速Vh度兩者之一進行計算，結果進入主控制器PLC中的PID控制軟體模塊 8,繼續進行上述的過程，如此循環對液壓缸進行控制。從而達到了具有超低速、恆應變 的控制效果。圖3是本發明的恆速控制效果圖。是在等溫鍛工藝中，超微速分別設定在0.002mm/S, 0.02mm/s, 0.026mm/s速度段時，速度、壓力、位置的時間曲線圖。其中，a線為壓機滑 塊速度曲線；b線為壓機滑塊位置曲線；c紅色線為壓機滑塊壓力曲線。圖4是本發明的恆應變速度控制效果圖。是等溫鍛工藝中，恆應變速度一時間曲線 圖。其中，a藍色線為壓機滑塊實時速度曲線；b綠色線為壓機滑塊設定速度曲線。
權利要求
1.一種鍛造液壓機的超微速閉環控制結構，包括有工控機(1)，通過工業乙太網與工控機(1)相連的用於控制鍛造液壓機的主控制器PLC(2)，其特徵是所述的主控制器PLC(2)與由其控制的比例伺服閥組(3)、比例泵組(4)的一端相連，而比例伺服閥組(3)、比例泵組(4)的另一端與由其驅動的鍛造液壓機的液壓缸(6)相連，在液壓缸(6)上設置有與主控制器PLC(2)相連並將液壓缸(6)的位置信號反饋給主控制器PLC(2)的位置傳感器(5)。
2. 根據權利要求1所述的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構，其特徵是所述的位 置傳感器(5)與主控制器PLC (2)中的位置輸入模塊相連。
3. 根據權利要求1所述的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構，其特徵是所述的比 例伺服閥(3)與主控制器PLC (2)中的模擬量輸出模塊相連。
4. 根據權利要求1所述的鍛造液壓機的超微速閉環控制結構，其特徵是所述的工 控機(1)通過工業乙太網與主控制器PLC (2)中的乙太網通訊模塊相連。
全文摘要
本發明公開一種鍛造液壓機的超微速閉環控制結構，包括有工控機，通過工業乙太網與工控機相連的用於控制鍛造液壓機的主控制器PLC，主控制器PLC與由其控制的比例伺服閥組、比例泵組的一端相連，而比例伺服閥組、比例泵組的另一端與由其驅動的鍛造液壓機的液壓缸相連，在液壓缸上設置有與主控制器PLC相連並將液壓缸的位置信號反饋給主控制器PLC的位置傳感器。位置傳感器與主控制器PLC中的位置輸入模塊相連。比例伺服閥與主控制器PLC中的模擬量輸出模塊相連。本發明控制結構簡單，控制效果穩定，達到高度自動化，高精度，高實時性，高可靠性。具有超低速、恆應變的控制效果。實現了在等溫鍛工藝中，速度在0.002-12mm/s速度範圍內任意可調，並且在0.002mm/s-0.03mm/s和0.04-0.06mm/s速度範圍內具有恆應變控制功能。
文檔編號B21J9/12GK101125352SQ200710059800
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月27日 優先權日2007年9月27日
發明者杜麗峰 申請人:天津市天鍛壓力機有限公司