[发明专利]一种液压式锻压机床的全闭环控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机床的控制装置及控制方法，尤其涉及一种液压式锻压机床的位置、速度及电流的全闭环控制系统及控制方法。

背景技术

液压式锻压机床具有大压力、长行程、压力与速度的宽范围调节等特点，被广泛应用于锻压行业，但随着现代市场对制件质量及精度要求的提高，对液压式锻压机床的技术性能要求也更高。全闭环控制能有效对液压式锻压机床的位置及速度进行实时精确控制，适应不同制件及不同工艺的要求，同时也是顺应了市场对高性能、高精度及高稳定性的液压式锻压机床的需求。

一般液压式锻压机床的速度控制是通过控制比例泵的输出流量达到速度调节控制的目的，对滑块运行进行检测，并将检测的速度值反馈至控制器，利用自动PID控制实现速度的闭环控制，以提高速度控制精度。自动PID控制是利用控制器开发软件自带的指令自整定完成， PID参数自整定的效果往往和实际不符合，造成系统波动较大，稳定性下降。

在速度检测方面，多采用旋转编码器作为速度测量传感器，而液压式锻压机床的活塞为直动运行，势必要通过齿条齿轮中间机构将活塞的直动转化为驱动旋转编码器的圆周转动。旋转编码器的脉冲信号经过一定的时间运算处理后变成速度信号，这种方式的速度检测需要控制器的运算处理以及中间机构才能实现，对控制器硬件的技术性能及中间机构的运动精度要求高，否则难以实现速度检测的实时性和真实性。

另外一种速度检测方法，采用直线式位置传感器采集位移数据，并将位移数据经过控制器运算处理为速度值，需要运算处理时间，同样对控制器硬件的技术性能要求高，在实时性和精度方面存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压式锻压机床的全闭环控制系统及控制方法，该全闭环控制系统及控制方法克服了现有技术的不足，实现了液压式锻压机床的全闭环控制，极大地提高了控制系统的稳定性和实时性，大幅提高了数据采样精度和控制系统的鲁棒性。

为达到上述目的，本发明一种液压式锻压机床的全闭环控制系统，包括上位机，其特征在于：所述液压式锻压机床的全闭环控制系统还包括控制器PLC、总线单元、提供一种采用直接输出位移及速度实时数据的直线式位移传感器、A/D模块、电流传感器、D/A模块、比例泵控制器和比例泵；所述总线单元、A/D模块的输出端口分别与控制器PLC的输入端口连接，上位机与控制器PLC连接，控制器PLC的输出端口经D/A模块与比例泵控制器的输入端口连接，比例泵控制器的输出端口与比例泵的控制端连接，通过比例泵控制器的输出端口对比例泵进行控制；

所述直线式位移传感器的位移速度数据输出端口通过总线单元与控制器PLC的输入端口连接，电流传感器与A/D模块的输入端相连接， A/D模块的输出端口与控制器PLC的输入端口连接，总线单元输入端口的现场实时检测到的位移速度数据和电流传感器采集的电流数据分别反馈至控制器PLC的输入端，与上位机的预设值进行比较后，分别经三级离散化PID控制器处理后生成的偏差量，通过D/A模块输出至比例泵控制器的输入端口，以控制比例泵的流量实现离散化PID全闭环控制。

优选地，所述直线式位移传感器采用HEIDENHAIN，所述总线单元采用OMRON总线单元；HEIDENHAIN直线式位移传感器的数据端口与OMRON总线单元端口相连接，其中直线式位移传感器的BUS IN数据端口3、5、1、4、2分别与总线单元的黑色、蓝色、---、白色、红色端口一一对应进行连线；OMRON总线单元的黑色端口200-、红色端口200+分别与对应的直线式位移传感器1端口200+、3端口200-相连接。

优选地，所述A/D模块采用OMRON模拟量模块，OMRON模拟量A/D模块的B9、A9端口分别与OMRON总线单元黑色端口200-、200+连接，所述电流传感器采用LEM，电流传感器的接入线号为273与A/D模块的B1端口连接。

优选地，所述D/A模块采用OMRON模拟量模块，所述比例泵控制器采用东驰比例控制器，所述比例泵采用REXROTH系列；OMRON模拟量D/A模块的B9、A9端口分别与OMRON总线单元黑色端口200-、200+连接；线号为311的D/A模块B1端口与比例泵控制器311端口连接；线号为312的D/A模块B2端口与比例泵控制器的312端口连接；比例泵控制器（8）24V+、24V-端口分别接入24V直流电源的+24V、-24V；比例泵控制器（8）线号为416、418端口分别与比例泵（9）的控制端连接。

本发明一种液压式锻压机床的全闭环控制系统的控制方法，包括以下步骤：