一種基於擠壓生產工藝的伺服控制系統的製作方法

2023-06-14 08:09:11 1

本發明涉及擠壓技術領域，尤其涉及一種基於擠壓生產工藝的伺服控制系統。

背景技術：

目前，企業的擠壓機驅動系統主要採用以異步電機為驅動設備的回油洩壓式液壓控制系統，該系統以傳遞動力為主，傳遞信息為輔，為開環控制系統，不能根據實際工況進行實時調整，造成了大量的電能浪費（擠壓工序的能耗佔產品綜合能耗的38%，擠壓工序的耗電量佔產品總用電量的36%），且生產效率偏低。因此，從生產效率、穩定性和能效的角度來看，原有系統存在著以下缺點：

（1）不能保證定比傳動；

（2）傳動效率偏低，存在能量損失；

（3）工作穩定性易受溫度影響；

（4）系統原配備的是異步電機，其不能根據實際工況調整轉速。異步電機是將電能轉換為動能，在轉換過程中，由於線圈的電阻、渦流在矽鐵片中的產生及軸承的摩擦，輸出的「有用」動能只是輸入電能的9成左右（在滿載時），其他轉換為熱能。但在負荷低於50%時，效率大幅下降。擠壓機工作過程一般分為上料、頂進、擠壓、退後、切斷、上料,周期性循環，根據擠壓係數、擠壓速度等工藝參數各階段需要的壓力和流量處動態變化，所以在擠壓過程存在較大電能浪費。

（5）系統使用大通徑電液換向閥控制油缸動作，大通徑電液換向閥加工精度不易保證，造成工作可靠性差，洩漏大。

因此，現有的擠壓機驅動系統並不能滿足企業的實際生產。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種結構簡單的基於擠壓生產工藝的伺服控制系統，可形成閉環控制系統，使系統的實際輸出與希望值相等，從而減低能耗、提高效率、提高精度。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基於擠壓生產工藝的伺服控制系統，包括液壓泵及至少一組伺服控制子系統，每一組伺服控制子系統包括信號輸出端、pid調節器、伺服閥、液壓缸、工作檯及檢測反饋元件；所述pid調節器的輸出端及液壓泵的輸出端分別連接伺服閥的輸入端，所述伺服閥的輸出端連接液壓缸的輸入端，所述液壓缸的輸出端分別連接工作檯及檢測反饋元件的輸入端，所述檢測反饋元件的輸出端及信號輸出端分別連接pid調節器的輸入端，構成閉環控制；所述信號輸出端輸出設定信號至pid調節器，所述檢測反饋元件將實時採集的反饋信號輸出至pid調節器，所述pid調節器將設定信號與反饋信號進行比較以得出偏差信號並將偏差信號輸出至伺服閥，所述伺服閥根據偏差信號驅動液壓缸運動。

作為上訴方案的改進，所述設定信號為壓力設定信號，所述反饋信號為壓力反饋信號。

作為上訴方案的改進，所述設定信號為速度設定信號，所述反饋信號為速度反饋信號。

作為上訴方案的改進，所述設定信號為電流設定信號，所述反饋信號為電流反饋信號。

作為上訴方案的改進，將擠壓生產過程按順序劃分為模缸過程、機械手送錠過程、推進過程及擠壓過程，每一過程對應一組伺服控制子系統。

作為上訴方案的改進，所述擠壓過程所對應的伺服控制子系統通過獨立的柱塞油泵進行控制，所述柱塞油泵的輸出端連接伺服閥的輸入端。

實施本發明，具有如下有益效果：

本發明基於擠壓生產工藝的伺服控制系統通過研究伺服驅動技術、自動控制系統綜合控制技術和噪聲控制技術，將原系統改造成為伺服電機液壓驅動系統。改造後的基於擠壓生產工藝的伺服控制系統為傳遞信息為主，傳遞動力為輔，採用伺服閥等控制閥，成為閉環控制系統。該套系統利用反饋信號與設定信號相比較得出偏差信號，該偏差信號控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向減小偏差的方向變化，直至偏差等於零或足夠小，從而使系統的實際輸出與希望值相等。

具體地，本發明基於擠壓生產工藝的伺服控制系統具有以下有益效果：

（1）伺服擠壓機電耗降低20%-30%，效率提高3%-10%；

（2）伺服擠壓機快響應、高精密控制特性；

（3）壓力恆定，可靠保壓性能，按需流量供應；

（4）高響應特性，從0-1500r/min僅需0.05s；

（5）噪音，整機運行噪音低於68分貝。

附圖說明

圖1是本發明基於擠壓生產工藝的伺服控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。僅此聲明，本發明在文中出現或即將出現的上、下、左、右、前、後、內、外等方位用詞，僅以本發明的附圖為基準，其並不是對本發明的具體限定。

參見圖1，圖1顯示了本發明基於擠壓生產工藝的伺服控制系統的具體地結構，其包括液壓泵及至少一組伺服控制子系統，每一組伺服控制子系統包括信號輸出端、pid調節器、伺服閥、液壓缸、工作檯及檢測反饋元件；

所述pid調節器的輸出端及液壓泵的輸出端分別連接伺服閥的輸入端，所述伺服閥的輸出端連接液壓缸的輸入端，所述液壓缸的輸出端分別連接工作檯及檢測反饋元件的輸入端，所述檢測反饋元件的輸出端及信號輸出端分別連接pid調節器的輸入端，構成閉環控制；

工作時，所述信號輸出端輸出設定信號至pid調節器，所述檢測反饋元件將實時採集的反饋信號輸出至pid調節器，所述pid調節器將設定信號與反饋信號進行比較以得出偏差信號並將偏差信號輸出至伺服閥，所述伺服閥根據偏差信號驅動液壓缸運動。

因此，本發明鑑於擠壓機原液壓傳動系統存在的問題，通過研究伺服驅動技術、自動控制系統綜合控制技術和噪聲控制技術，將原系統改造成為伺服電機液壓驅動系統。

改造後的基於擠壓生產工藝的伺服控制系統為傳遞信息為主，傳遞動力為輔，採用伺服閥等控制閥，成為閉環控制系統。該套系統利用反饋信號與設定信號相比較得出偏差信號，該偏差信號控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向減小偏差的方向變化，直至偏差等於零或足夠小，從而使系統的實際輸出與希望值相等。換句話說，系統是這樣工作的，在輸入作用（閥芯位移x）的開始階段，輸出元件（液壓缸）還沒有運動，輸入和輸出間有「差」，這個「差」使輸出元件運動，運動反過來使「差」減小，直至「差」為零（或接近於零）為止。

相應地，將擠壓生產過程按順序劃分為模缸過程、機械手送錠過程、推進過程及擠壓過程，每一過程對應一組伺服控制子系統。

具體地，所述設定信號為壓力設定信號，所述反饋信號為壓力反饋信號，所述壓力設定信號、壓力反饋信號與伺服控制子系統相結合構成壓力閉環控制。所述設定信號為速度設定信號，所述反饋信號為速度反饋信號，所述速度設定信號、速度反饋信號與伺服控制子系統相結合構成速度閉環控制。所述設定信號為電流設定信號，所述反饋信號為電流反饋信號，所述電流設定信號、電流反饋信號與伺服控制子系統相結合構成電流閉環控制。

需要說明的是，本發明採用伺服驅動器、伺服電機、組合油泵以及壓力、速度、電流閉環控制，採取模缸、機械手送錠、推進、擠壓等分段順序控制；同時，本發明採用分段順序獨立液壓驅動控制，多組伺服系統匹配油泵按動作順序分開控制，油路關閉洩壓閥，利用伺服本身的壓力反饋來調節油壓變化量，根據設定壓力調節實際工作壓力，減少能量損耗。

所述擠壓過程所對應的伺服控制子系統通過獨立的柱塞油泵進行控制，所述柱塞油泵的輸出端連接伺服閥的輸入端。

需要說明的是，本發明中，擠壓過程所對應的伺服控制子系統採用柱塞油泵單獨控制，輸出功率隨負載變化而變化，不工作時停止，減少能量的浪費。

由上可知，本發明基於擠壓生產工藝的伺服控制系統具有以下有益效果：

（1）伺服擠壓機電耗降低20%-30%，效率提高3%-10%；

（2）伺服擠壓機快響應、高精密控制特性；

（3）壓力恆定，可靠保壓性能，按需流量供應；

（4）高響應特性，從0-1500r/min僅需0.05s；

（5）噪音，整機運行噪音低於68分貝。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。