等溫鍛造液壓機的工藝控制系統及控制方法與流程
2023-06-24 10:47:26
本發明涉及等溫鍛造液壓機技術領域，特別是涉及一種等溫鍛造液壓機的工藝控制系統及控制方法。
背景技術：
隨著液壓機技術的飛速發展，等溫鍛造液壓機的生產有著廣泛的應用和市場前景，傳統的等溫鍛造液壓機智能化控制性不高，隨著數位化技術的發展和自動化技術的廣泛應用，等溫鍛造液壓機的越來越多的引入自動化控制的方法，為更好的滿足市場需求，設計一套穩定可靠的工藝控制方法顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：提供一種等溫鍛造液壓機的工藝控制系統及控制方法。本發明根據可編程控制器輸出實時變化的比例泵流量或比例伺服閥流量從而達到等溫鍛造液壓機中要求的恆速度、恆應變和變應變工藝控制的目的。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：
一種等溫鍛造液壓機的工藝控制系統，至少包括：
用於採集滑塊位置數據的位移傳感器；
用於開啟和關閉泵出口的泵出口電磁鐵；
定量泵，所述定量泵用於提供給油缸恆定的油液，進而使得滑塊運動；
比例泵，所述比例泵用於提供給油缸可調可控的油液，進而使得滑塊運動；
比例伺服閥，所述比例伺服閥位於比例泵一支路前端，用於提供給油缸可調可控的油液，進而使得滑塊運動；
可編程控制器，所述可編程控制器用於讀取滑塊位置數據並計算滑塊實時速度、控制輸出比例泵的流量大小和控制比例伺服閥的流量大小；
其中：可編程控制器的輸入埠和位移傳感器電連接，可編程控制器的輸出埠與定量泵出口電磁鐵端子電連接，可編程控制器的輸出埠與比例泵的流量控制電路電連接，可編程控制器的輸出埠與比例伺服閥端子電連接。
一種等溫鍛造液壓機的工藝控制系統的控制方法，至少包括如下步驟：
步驟一、根據製件的工藝卡片所提供的第一階段壓制位置-工藝速度關係，用戶設置第一階段鍛造的壓制目標速度v0；
步驟二、根據滑塊位置-工藝速度關係完成第一階段壓制過程；
步驟三、根據製件的工藝卡片所提供的第二階段壓制位置-工藝速度或應變關係，用戶設置第二階段的n次鍛造的壓制目標速度，即根據速度控制方法得出目標變速度v10或根據應變控制方法得出目標變速度v20；
步驟四、可編程控制器根據目標速度v10或目標變速度v20,進入速度控制階段，當目標變速度v10或目標變速度v20大於等於臨界速度v30時，採用pid算法直接比例泵輸出的方法，當目標變速度v10或目標變速度v20小於臨界速度v30時，採用比例泵輸出恆值和pid算法控制比例伺服閥輸出的方法；
步驟五、滑塊根據目標變速度v10或目標變速度v20速度完成第二階段壓制過程。
進一步：通過公式：v0＝n1×v1+n2×v2；開啟足夠數量的泵出口電磁鐵以滿足速度要求，其中，單個定量泵單位時間提供流量q，根據q＝v×s(流量＝滑塊速度×缸體面積)，單個定量泵提供的速度v1，啟動的定量泵泵出口電磁鐵數量為n1，開啟單個變量泵提供的速度為v2，變量泵泵出口電磁鐵數量為n2。
進一步：所述定量泵提供的速度v1為定值，所述變量泵提供的速度v2為可編程控制器通過pid控制後的實時變化值。
進一步：所述啟動的定量泵泵出口電磁鐵數量n1和變量泵泵出口電磁鐵數量n2為可編程控制器根據位置-工藝速度關係的實時變化值。
進一步：根據所述的速度控制，所述滑塊在10～0.1mm/s階躍或無級可調。
進一步：當第二階段為速度控制方法，則目標速度v10為根據工件高度h變化而分段設置，當第二階段為應變控制方法，應變-速度關係：v20＝ε×h；其中：ε為應變速率，h為工件高度；工件高度h隨著壓制過程逐漸減小，應變速率隨著工件高度h分段設定，即：高度在h1-h2區間內應變速率為ε1、高度在h2-h3區間內，應變速率為ε2，依次類推，直到高度在h(n-1)-h(n)區間內，應變速率為ε(n-1)。
進一步：所述等溫鍛造工藝速度調節範圍為0.005～0.1mm/s。
本發明具有的優點和積極效果是：
一、本發明通於採用了定量泵和變量泵的協同控制實現了模鍛液壓機的變速壓制工藝的無級調速；二、本發明通過使用比例泵達到高速控制和比例伺服閥低速控制的方法，提高了工藝速度的精度；三、比例泵和比例伺服閥均採用閉環控制算法，可在壓制過程中出現噸位不斷加大的情況下保持速度可控，提高了系統抗擊擾動時的穩定性和魯棒性。
附圖說明
圖1是本發明優選實施例的結構框圖；
其中：1、位移傳感器；2、可編程控制器；3、泵出口電磁鐵；4、比例伺服閥；5、比例泵流量控制電路。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下：
請參閱圖1，一種等溫鍛造液壓機的工藝控制系統，包括：
位移傳感器1，用於採集滑塊位置數據；
泵出口電磁鐵3，用於開啟和關閉泵出口；
定量泵，用於提供給油缸恆定的的油液使滑塊運動；
比例泵，用於提供給油缸可調可控的油液使滑塊運動；
比例伺服閥4，位於比例泵一支路前端，用於提供給油缸可調可控的油液使滑塊運動；
可編程控制器2，用於讀取滑塊位置數據並計算滑塊實時速度、控制輸出比例泵的流量大小和控制比例伺服閥的流量大小。可編程控制器2通過比例泵流量控制電路5實現對比例泵流量的控制；
其中：可編程控制器的輸入埠和位移傳感器電連接，可編程控制器的輸出埠與定量泵出口電磁鐵端子電連接，可編程控制器的輸出埠與比例泵的流量控制電路電連接，可編程控制器的輸出埠與比例伺服閥端子電連接。
一種等溫鍛造液壓機的工藝控制系統的控制方法，包括如下步驟:
步驟一、根據製件的工藝卡片所提供的第一階段壓制位置-工藝速度關係，用戶設置第一階段鍛造的壓制目標速度v0；
步驟二、滑塊根據位置-工藝速度關係完成第一階段壓制過程；
步驟三、根據製件的工藝卡片所提供的第二階段壓制位置-工藝速度或應變關係，用戶設置第二階段的n次鍛造的壓制目標速度(用戶根據速度控制方法得出目標變速度v10或根據應變控制方法得出目標變速度v20；
步驟四、可編程控制器，根據目標速度v10或v20,進入速度控制階段，為保證實際速度同目標速度相吻合，採用兩種控制策略：當v10或v20大於等於臨界速度v30時，採用pid算法直接比例泵輸出的方法，當v10或v20小於v30時，採用比例泵輸出恆值和pid算法控制比例伺服閥輸出的方法；
步驟五、滑塊根據v10或v20速度完成第二階段壓制過程。
進一步，等溫鍛造液壓機的工藝控制方法第一階段壓制過程所述，通過v0＝n1×v1+n2×v2開啟足夠數量的泵出口電磁鐵以滿足速度要求，其中，單個定量泵單位時間提供流量q，根據q＝v×s(流量＝滑塊速度×缸體面積)，單個定量泵提供的速度v1，啟動的定量泵泵出口電磁鐵數量為n1，開啟單個變量泵提供的速度為v2，變量泵泵出口電磁鐵數量為n2。等溫鍛造液壓機的工藝控制方法第一階段壓制過程所述，定量泵提供的速度v1為定值，所述變量泵提供的速度v2為可編程控制器通過pid控制後的實時變化值。所述的啟動的定量泵泵出口電磁鐵數量n1和變量泵泵出口電磁鐵數量n2為可編程控制器根據位置-工藝速度關係的實時變化值。所述的第一階段速度控制可實現滑塊在10～0.1mm/s階躍或無級可調。等溫鍛造液壓機的工藝控制方法第二階段壓制過程，如果第二階段為速度控制方法，則目標速度v10為根據高度h變化而分段設置，如果第二階段為應變控制方法，應變-速度關係：v20＝ε×h(速度＝應變速率×工件高度)，其中工件高度隨著壓制過程逐漸減小，應變速率可隨著工件高度h分段設定，即：高度在h1-h2區間內應變速率為ε1、高度h2-h3區間內應變速率為ε2直到高度h(n-1)-h(n)區間內應變速率為ε(n-1)。應變速率恆定時可實現恆應變控制，應變速率隨工件高度變化時可實現變應變控制。所述的等溫鍛造工藝速度第二階段壓制調節範圍為0.005～0.1mm/s。
以上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。