[發明專利]基于以太網的液壓機運動控制器以及控制系統和控制方法

有效

• 申請號: 201310107965.6
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103192545A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 吳愛國;吳國強;張凱;崔巍;杜春燕;李長濱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B30B15/26
• 分類號: B30B15/26
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種液壓機運動控制裝置。特別是涉及一種基于以太網的液壓機運動控制器以及控制系統和控制方法。

背景技術

目前我國的工業生產已經進入一個快速發展的階段，同時，在生產自動化程度越來越高的今天，對各類控制器的需求大大增加。在航空航天、大型裝備制造、電子信息等高新領域中，對控制器的穩定性、抗干擾性、精度、速度等指標提出了更高的要求。但現如今國內運動控制器市場仍是國外產品占據大部分份額，而高水平的控制器市場幾乎被幾家國外公司壟斷，也就是說我國現在缺乏一種自主知識產權的低成本高可靠性運動控制器。

在大型液壓機生產行業，一方面受制于國外生產的運動控制器的技術壟斷，我國國產液壓機一直無法具備完整的自主知識產權，另一方面，大型液壓機作為控制對象，其信號類型、規格要求都有其獨特之處，而實際應用中多采用通用的運動控制器，這樣由于信號特點、規格要求的不匹配，給生產者帶來很多不便，同時也會造成不必要的資源浪費。

所以說，開發一款具備自主知識產權，能夠較大限度匹配液壓機控制系統的運動控制器是有意義的。

多缸液壓機主要包括上位機、液壓缸組、滑塊、機架、油泵組、油箱、檢測裝置和控制系統。當液壓機工作時，油泵將高壓液壓油從油箱抽取進油路；液壓油經過比例伺服閥進入液壓缸組，驅動滑塊運行?；瑝K的速度和調平控制是通過不斷的調節油路中比例伺服閥的開度，從而改變液壓缸的液壓油的流量來實現的。

以80MN多缸鍛造液壓機為例如圖1所示，各組成部分如下表：

圖1所示的多缸鍛造液壓機的工作過程如圖2所示，其中，a表示停止，b表示快下，c表示慢下，d表示加壓，e表示持壓，f表示快回，g表示慢回，Lx1表示上限位，Lx2表示慢速下行，Lx3表示壓制下行，Lx4表示下限位，Lx5表示慢速回程。

控制多缸液壓機的關鍵是多缸液壓伺服控制系統。首先，分別通過FPGA和A/D芯片將光柵尺輸出的滑塊的位置信息（SSI格式）和壓力傳感器采集的液壓缸內的壓力信息（電壓信號）轉換為主控芯片能識別的并行二進制信息。然后主控芯片根據這些信息與控制算法計算出比例伺服閥應有的開度，然后經過D/A芯片和驅動放大電路，輸出給比例伺服閥，從而達到控制目標。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種可與工控機共同組成控制系統及能夠直接與執行機構信號匹配的基于以太網的液壓機運動控制器以及控制系統和控制方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于以太網的液壓機運動控制器，包括邏輯電路轉換單元，連接在邏輯電路轉換單元的模擬量信號輸入端的模擬量輸入電路單元，連接在邏輯電路轉換單元的數字量信號輸入端的SSI總線數字信號輸入單元，連接在邏輯電路轉換單元的模擬量信號輸出端的模擬量輸出電路，所述的邏輯電路轉換單元的數字量信號輸入輸出端通過16位并行總線連接數字信號處理器，所述的DSP數字信號處理器依次通過數字量信號調理電路及數字量輸入輸出模塊連接液壓機的伺服閥，所述的邏輯電路轉換單元的數字信號輸入輸出端還依次通過16位并行總線和以太網通信單元連接工業以太網，所述的邏輯電路轉換單元和DSP數字信號處理器還分別各連接一個JTAG調試接口電路。

所述的模擬量輸入電路單元包括有依次連接的采集液壓機電壓信號的電壓傳感器、模擬量輸入電壓變換電路、A/D轉換電路和數字隔離電路，其中，所述的數字隔離電路的輸出通過SPI總線連接邏輯電路轉換單元的模擬量信號輸入端，所述的模擬量輸入電路單元由獨立電源供電路模塊供電。

所述的數字信號輸入單元包括有依次連接的采集液壓機運動信號的光柵尺和數字信號電平轉換模塊，所述的數字信號電平轉換模塊的輸出端通過8路SSI總線連接邏輯電路轉換單元的數字量信號輸入端。

所述的模擬量輸出電路包括有依次連接的數字隔離電路、D/A轉換電路及模擬量輸出電壓放大電路，其中，所述的數字隔離電路的輸入端通過SPI總線連接邏輯電路轉換單元的模擬量信號輸出端，所述的模擬量輸出電壓放大電路的輸出端連接液壓機的伺服閥，所述的模擬量輸出電路由獨立電源供電路模塊供電。