[發明專利]擠壓機速度控制的系統和方法

有效

• 申請號: 200910159302.2
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101609339A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 王維;彭毅榮
• 申請（專利權）人: 西南鋁業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62;G05B19/05
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，更具體地說，涉及一種擠壓機速度控制的系統和方法。

背景技術

擠壓機是通過自動控制對金屬材料進行擠壓定性的設備。

擠壓機的工作速度控制對于產品生產有著重要的意義。鋁擠壓機是加工鋁制品的專用設備，其速度控制系統是90年代初投入使用的步進式電液伺服控制系統，采用的是“步進式電液伺服執行機構速度/位置控制器”進行壓擠速度控制。“步進式電液伺服執行機構速度/位置控制器”是擠壓機步進式電液伺服控制系統的核心部件，是針對擠壓機速度控制設計的專用設備和基于模擬電子技術設計的非標準化產品。由于該控制器采用大量電子元件，電路板安裝在一個狹小的箱子內，散熱條件差，電子元件受環境溫度的影響常出現故障，不能完全適應工廠環境要求。該控制器早已停產，要維修和更換備件十分困難。

如附圖1所示，步進式電動機作為速度控制系統的執行元件，根據用戶的要求，通過速度給定信號的分段給定(最多是8段)與速度反饋量比較，再進行運算與校正，控制步進電動機運行在一個動態穩定的狀態，帶動液壓伺服機構控制擠壓機主機壓油缸的進油量，以完成對擠壓機擠壓速度的控制。由于擠壓機各部位動作速度要求不同，為了簡化操作，除擠壓軸動作速度需要人工控制外，其它動作速度通常為固定值。由于速度控制器只有一個速度信號輸入端，不同的速度給定信號要由多個電位器給出，通過多個繼電器觸點動作來實現電位器間的切換，達到速度的分段給定。擠壓機的一部分速度分段給定控制電路如圖1所示。這種速度的分段給定方式觸點較多，易發生故障，而且線路上存在一定的壓降，使輸入速度控制器的電壓不準確，擠壓速度控制精度難以提高。

擠壓機速度給定信號和反饋信號在速度控制器內進行的是模擬量的調節。所述步進式電液伺服執行機構速度/位置控制器內部電壓種類繁多，有±12V、24V、5V、220V等，調控參數較多，調試程序繁瑣，每次檢修完液壓伺服機構后均要重新調整參數，十分不便。

隨著PLC技術在工業自動化控制領域中的廣泛應用，運用PLC技術進行模擬量的控制也越來越得到普及。各廠家的PLC均有配套的標準化的模塊，采用插接式連接，使硬件的維修、更換也更加簡便。通過PLC程序實現速度的無觸點給定可以提高速度控制精度，減少外圍控制線路，也使控制更加準確。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種擠壓機速度控制的系統和方法，通過PLC及其內部程序實現速度的無觸點給定，參數調節更加方便，準確度和精度也得到提高；同時自制的速度檢測裝置，減少對硬件的維修更換，降低了生產及維護成本。

一種實現擠壓機速度控制的系統，包括：

速度給定裝置，用于輸出作為速度給定信號的電壓信號；

可編程邏輯控制器PLC，用于將接收到的速度給定信號進行模數轉換，得到數字信號，以及，將所述數字信號和接收到的速度反饋信號按照預先編制的程序進行比較運算，并將所述比較運算的結果進行數模轉換，得到速度控制執行信號并輸出；

測速裝置：用于發出脈沖信號，作為速度反饋信號輸出到所述PLC；

執行機構：用于接收所述速度控制執行信號，進行擠壓軸速度控制。

優選地，所述系統還包括：速度顯示裝置，用于將所述測速裝置輸出的脈沖信號經內部運算后顯示擠壓機擠壓軸的速度。

優選地，所述測速裝置具體包括：力矩電機、脈沖編碼器和卷尺，其中：

所述力矩電機固定在擠壓機本體后端，用于通直流電后反向產生力矩把卷尺拉緊；

所述脈沖編碼器連接在所述力矩電機上，用于將檢測到的設置于擠壓機上的擠壓軸的速度信號轉換成脈沖信號，作為速度反饋信號輸入至所述PLC，并將所述脈沖信號輸出到速度顯示裝置；

所述卷尺的一端固定在設置于擠壓機上的擠壓軸的前端，另一端通過所述脈沖編碼器的帶輪纏繞在所述力矩電機上，用于在擠壓軸前進時，通過帶輪帶動所述脈沖編碼器轉動。

優選地，執行機構包括：比例放大器、電液比例閥和柱塞變量泵，其中：

所述比例放大器具有用于將所述接收所述速度控制執行信號轉換成電流信號的轉換單元；

所述電液比例閥用于接收所述比例放大器將所述速度控制執行信號轉換成的電流信號，并根據所述電流信號改變輸出的角位移；

所述柱塞變量泵用于根據所述角位移的大小輸出相應流量，控制擠壓軸速度，實現擠壓速度控制。

優選地，所述執行機構還包括：位移傳感器，用于將檢測到的斜盤角位移變量轉換為速度精度校正信號，輸出至所述比例放大器；