[发明专利]一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统及方法

权利要求书

1.一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统，包括液压缸、管路和用于提供工质的油箱，其特征在于，包括：可编程逻辑控制器、比例流量泵、在比例流量泵控制端设置的比例放大器、至少一个比例流量阀、在每个比例流量阀控制端设置的对应的功率放大器、在每个功率放大器输入端设置的对应的PID控制器、以及用于测量活动横梁位移的位移传感器，所述比例流量泵的入口通过管路连接油箱；所述每个比例流量阀的入口对应设置有一个电液换向阀，每个比例流量阀通过管路、以及对应的电液换向阀连接比例流量泵的出口；液压缸的工质入口通过管路分别连接所有比例流量阀的出口；

所述可编程逻辑控制器的信号输入端电连接位移传感器，所述可编程逻辑控制器的信号输出端分别电连接比例放大器的输入端以及所有电液换向阀的控制端，所述可编程逻辑控制器的模拟量输出模块分别电连接所有PID控制器的输入端；所述比例放大器的输出端电连接比例流量泵的控制端；每个PID控制器的输出端电连接对应的功率放大器的输入端，所述每个功率放大器的输出端电连接对应的比例流量阀的控制端。

2.如权利要求1所述的一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统，其特征在于，还包括至少一个定量泵，每个定量泵的入口通过管路连接油箱，所有定量泵的出口汇成一个总管道，总管道分别连接所有的电液换向阀；每个定量泵的入口处设置有对应的电磁溢流阀，所述可编程逻辑控制器的数字量输出模块分别电连接所有电磁溢流阀的控制端。

3.如权利要求1所述的一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统，其特征在于，还包括触摸屏，所述可编程逻辑控制器通过I/O接口电连接触摸屏。

4.如权利要求1所述的一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统，其特征在于，所述每个PID控制器为带参数自整定功能的PID控制器。

5.如权利要求1所述的一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统，其特征在于，所述位移传感器采用无接触式位移传感器；

所述比例流量泵采用A7V117EP1RPFOO型斜轴式轴向柱塞比例流量泵，所述比例放大器采用VT-2000比例放大器；

所述比例流量阀的个数为2，其中一个比例流量阀采用EFG-10-500型比例流量阀，另一个比例流量阀采用2FRE10-40B/60L型比例流量阀。

6.一种锻造液压机活动横梁的速度控制方法，基于权利要求1所述的一种锻造液压机活动横梁的速度控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：可编程逻辑控制器控制开启任意一个电液换向阀，并控制关闭其余的电液换向阀；比例流量泵将工质从油箱抽出，并将工质送入处于开启状态的电液换向阀中，工质通过电液换向阀之后被送入至相应的比例流量阀中，工质通过比例流量阀之后，被送入至液压缸中，工质的压力通过液压缸活塞传递至活动横梁，活动横梁开始移动加载；锻造液压机对锻件进行恒应变速率等温锻造；位移传感器实时测量活动横梁的位置，可编程逻辑控制器在每个采样周期获取一次来自位移传感器的活动横梁位置数据；

S2：可编程逻辑控制器存储有锻件初始高度、以及锻件应变速率，可编程逻辑控制器根据锻件初始高度、锻件应变速率、以及进行等温锻造的时间，计算出进行等温锻造时活动横梁的速度设定值；可编程逻辑控制器在每个采样周期计算一次活动横梁的速度设定值；可编程逻辑控制器将当前采样周期计算出的活动横梁的速度设定值输出至对应的PID控制器；

S3：可编程逻辑控制器根据液压系统泄漏流量设定值、以及当前采样周期得出的活动横梁的速度设定值，计算得出进行等温锻造时比例流量泵排量值；可编程逻辑控制器根据进行等温锻造时比例流量泵的排量值，向比例放大器发送对应的控制信号，从而控制比例流量泵的排量；

可编程逻辑控制器计算出活动横梁在当前采样周期内的位移量，所述活动横梁在当前采样周期内的位移量为：当前采样周期与上一采样周期活动横梁的速度设定值的差值，将活动横梁在当前采样周期内的位移量除以采样周期长度，得出当前采样周期活动横梁的速度过程值；可编程逻辑控制器将当前采样周期活动横梁的速度过程值输出至对应的PID控制器；

S4：对应的PID控制器根据当前采样周期计算出的活动横梁的速度设定值与当前采样周期活动横梁的速度过程值的偏差，向对应的功率放大器发送对应的控制信号，功率放大器对控制信号进行放大，并将放大后的控制信号发送至对应的比例流量阀，以此控制对应的比例流量阀的流量；

S5：重复步骤S1至步骤S4，直至恒应变速率等温锻造的过程结束。

7.如权利要求6所述的一种锻造液压机活动横梁的速度控制方法，其特征在于，所述锻造液压机活动横梁的速度控制系统还包括至少一个定量泵，每个定量泵的入口通过管路连接油箱，所有定量泵的出口汇成一个总管道，总管道分别连接所有的电液换向阀；每个定量泵的入口处设置有对应的电磁溢流阀，所述可编程逻辑控制器的数字量输出模块分别电连接所有电磁溢流阀的控制端；

在步骤S1中，当至少一个电磁溢流阀处于打开状态时，对应的定量泵将工质从油箱吸出，并将工质泵入至相应的电液换向阀中，工质通过对应的电液换向阀被送入至相应的比例流量阀中；

在步骤S3中，可编程逻辑控制器根据当前采样周期得出的活动横梁的速度设定值，以及液压缸活塞的直径，计算得出当前采样周期液压系统理论流量值；根据当前采样周期液压系统理论流量值、液压系统泄漏流量设定值、以及定量泵的排量，得出当前采样周期需要处于打开状态的电磁溢流阀的个数n，n为自然数；然后根据当前采样周期需要处于打开状态的电磁溢流阀的个数n，控制每个电磁溢流阀的工作状态。