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【发明授权】操作机旋转角度智能控制方法_太原重工股份有限公司_201811569074.1 

申请/专利权人:太原重工股份有限公司

申请日:2018-12-21

公开(公告)日:2020-11-24

公开(公告)号:CN109794934B

主分类号:B25J9/16(20060101)

分类号:B25J9/16(20060101);B21J13/10(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.11.24#授权;2019.06.18#实质审查的生效;2019.05.24#公开

摘要:本发明公开了一种操作机旋转角度智能控制方法。该方法包括:在操作机的液压系统中接入比例阀;在操作机上安装旋转编码器,旋转编码器对操作机的旋转角度进行监测测量;将比例阀和旋转编码器分别接入PLC;PLC接收旋转编码器测量的操作机的旋转角度信息,并根据旋转角度信息调节比例阀的输出,以调整操作机的旋转角度。本发明的操作机旋转角度智能控制方法采用闭环控制方式,利用旋转编码器对操作机的旋转角度进行实时测量反馈,PLC根据实时测量反馈结果不断调整比例阀输出参数的给定,能够使操作机的旋转以梯形或者三角形斜坡的速度变化方式平稳运行,能有效地减小突变冲击,充分发挥旋转机构性能,提高操作机的位置控制精度和设备性能。

主权项:1.一种操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,所述方法包括:在操作机的液压系统中接入比例阀;在所述操作机上安装旋转编码器,所述旋转编码器对所述操作机的旋转角度进行监测测量;将所述比例阀和所述旋转编码器分别接入PLC;利用所述PLC编写智能化驱动程序,所述PLC接收所述旋转编码器测量的所述操作机的旋转角度信息,并根据所述旋转角度信息调用所述智能化驱动程序调节所述比例阀的输出,以调整所述操作机的旋转角度;所述PLC根据所述旋转角度信息调用所述智能化驱动程序,以调节所述比例阀的输出,包括:步骤1以设定角度值为一个间隔,根据所述操作机的旋转特性编写所述操作机的相对旋转角度、旋转速度和旋转加速度对应关系的背景数据表;步骤2对所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定;步骤3所述PLC利用所述旋转编码器测量的所述操作机的实际角度与所述操作机需要的目标角度的相对旋转角度差值,寻址调用所述背景数据表,生成与所述操作机当前的相对旋转角度差值相对应的所述操作机的旋转速度和旋转加速度值;步骤4所述PLC根据所述旋转速度和旋转加速度值、以及所述对应比例关系,调节所述比例阀的输出,驱动所述操作机旋转,使所述操作机旋转一个所述设定角度值后,返回步骤3,直至所述操作机旋转至目标角度。

全文数据:操作机旋转角度智能控制方法技术领域本发明涉及锻压设备技术领域,尤其涉及一种操作机旋转角度智能控制方法。背景技术目前,操作机旋转机构主要用于车轴类产品的锻压生产过程中旋转角度的精确定位。在车轴生产前,为了保证夹持平衡和生产时的受力均匀,操作机需准确回归绝对位置;此外,在车轴自动或半自动生产过程中,操作机也需要根据锻造需求不断地回归0°、45°、以及90°等一些绝对位置。在车轴自动或半自动生产过程中,为了快速有效地配合快速锻造压机的高频锻压,操作机需要在锻造压机压头的上下压制过程中不断地进行高频高速的相对角度旋转,通常,相对角度旋转包括为拔方与滚圆工艺设置的30°及45°的相对角度旋转,以及在全自动生产过程中根据联动相对位置命令进行的15°和20°等任意角度的连续节拍相对角度旋转。现有的操作机旋转机构的控制系统包括PLC、比例阀和编码器。在进行操作机旋转操作时,操作工先通过手柄改变比例阀给定的开度,然后在根据编码器读取的位置值继续操作手柄改变比例阀给定的开度以改变操作机的旋转角度及位置,从而实现操作机的旋转角度及位置的调节控制。发明人发现现有技术至少存在以下问题:采用操作工人工操作方式,比例阀和编码器的使用过于简单,操作机的旋转角度及位置的精度完全取决于操作工的操作经验;并且在实际使用过程中,由于人工操作具有不稳定性,容易造成比例阀输出冲击大,导致油缸损坏,进而出现操作机的位置控制精度下降和设备性能下降等问题。发明内容为解决上述现有技术中存在的技术问题,本发明提供一种操作机旋转角度智能控制方法。为此本发明公开了一种操作机旋转角度智能控制方法。该方法包括:在操作机的液压系统中接入比例阀;在所述操作机上安装旋转编码器,所述旋转编码器对所述操作机的旋转角度进行监测测量;将所述比例阀和所述旋转编码器分别接入PLC;所述PLC接收所述旋转编码器测量的所述操作机的旋转角度信息,并根据所述旋转角度信息调节所述比例阀的输出,以调整所述操作机的旋转角度。进一步地,在所述操作机旋转角度智能控制方法中,利用所述PLC编写智能化驱动程序,所述PLC根据所述旋转角度信息调用所述智能化驱动程序,以调节所述比例阀的输出。进一步地,在所述操作机旋转角度智能控制方法中,利用所述PLC编写智能化驱动程序,所述PLC根据所述旋转角度信息调用所述智能化驱动程序,以调节所述比例阀的输出,包括:步骤1以设定角度值为一个间隔,根据所述操作机的旋转特性编写所述操作机的相对旋转角度、旋转速度和旋转加速度对应关系的背景数据表;步骤2对所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定;步骤3所述PLC利用所述旋转编码器测量的所述操作机的实际角度与所述操作机需要的目标角度的相对旋转角度差值,寻址调用所述背景数据表,生成与所述操作机当前的相对旋转角度差值相对应的所述操作机的旋转速度和旋转加速度值;步骤4所述PLC根据所述旋转速度和旋转加速度值、以及所述对应比例关系,调节所述比例阀的输出,驱动所述操作机旋转,使所述操作机旋转一个所述设定角度值后,返回步骤3,直至所述操作机旋转至目标角度。进一步地,在所述操作机旋转角度智能控制方法中,所述设定角度值为4°、5°或6°。进一步地,在所述操作机旋转角度智能控制方法中,对所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定,包括:采用百分比转化的计算方式,使所述操作机的旋转速度值从0%速度最大值到100%速度最大值与所述比例阀的输出量程从最小输出量程到最大输出量程相对应。进一步地,在所述操作机旋转角度智能控制方法中,所述PLC还设置有输入超值过滤模块,所述输入超值过滤模块用于对所述PLC生成的所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的关系进行约束限定;当所述操作机的旋转速度值大于所述100%速度最大值时,所述操作机的旋转速度值对应所述比例阀的最大输出量程;当所述操作机的旋转速度值大于等于所述0%速度最大值且小于等于所述100%速度最大值时,所述操作机的旋转速度值根据所述百分比转化的计算方式与所述比例阀的输出量程对应。本发明技术方案的主要优点如下:本发明提供的操作机旋转角度智能控制方法采用闭环控制方式,利用旋转编码器对操作机的旋转角度进行实时测量反馈,PLC根据实时测量反馈结果不断调整比例阀输出参数的给定,能够使操作机的旋转以梯形或者三角形斜坡的速度变化方式平稳运行,能有效地减小突变冲击,充分发挥旋转机构性能,提高操作机的位置控制精度和设备性能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:图1为本发明一个实施例提供的操作机旋转角度智能控制方法的流程图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。以下结合附图,详细说明本发明实施例提供的技术方案。如附图所示,本发明实施例提供了一种操作机旋转角度智能控制方法,该方法包括:在操作机的液压系统中接入比例阀;在操作机上安装旋转编码器,旋转编码器对操作机的旋转角度进行监测测量;将比例阀和旋转编码器分别接入PLC;PLC接收旋转编码器测量的操作机的旋转角度信息,并根据旋转角度信息调节比例阀的输出,以调整操作机的旋转角度。以下对本发明实施例提供的操作机旋转角度智能控制方法的原理进行说明:当操作机需旋转至某一目标角度时,旋转编码器测量操作机的当前角度位置,PLC接收旋转编码器测量的操作机的当前角度,并根据当前角度与目标角度的差值,发出指令调节比例阀的输出,以驱动操作机旋转,改变操作机的旋转角度;同时,在此过程中,旋转编码器持续测量操作机各个时刻对应的实际角度,并将测量的实际角度数值发送到PLC,PLC根据实际角度与目标角度的差值的变化,不断地调整比例阀的输出,以不断调整操作机的旋转速度和旋转加速度,使操作机的旋转平稳运行并逐渐逼近目标角度。其中,本发明实施例中,通过利用PLC编写智能化驱动程序,PLC根据旋转编码器测量的操作机的旋转角度信息调用智能化驱动程序,以调节比例阀的输出。具体地,对于PLC如何编写智能化驱动程序,并根据旋转编码器测量的操作机的旋转角度信息调用智能化驱动程序,以调节比例阀的输出,从而实现操作机的旋转平稳并逐渐逼近目标角度,以下进行示例说明:利用PLC编写智能化驱动程序,PLC根据操作机的旋转角度信息调用智能化驱动程序,以调节比例阀的输出,包括:步骤1根据操作机的相对旋转角度大小,以设定角度值为一个间隔,同时根据操作机的旋转特性编写操作机的相对旋转角度、旋转速度和旋转加速度对应关系的背景数据表;步骤2对操作机的旋转速度值与比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定;步骤3PLC利用旋转编码器测量的操作机的实际角度与操作机需要的目标角度的相对旋转角度差值,寻址调用背景数据表,生成与操作机当前的相对旋转角度差值相对应的操作机的旋转速度和旋转加速度值;步骤4PLC根据旋转速度和旋转加速度值、以及旋转速度值与输出量程的对应比例关系,调节比例阀的输出,驱动操作机旋转,使操作机旋转一个设定角度值后,返回步骤3,直至操作机旋转至目标角度。其中,在PLC根据旋转速度和旋转加速度值、以及旋转速度值与输出量程的对应比例关系,调节比例阀的输出的过程中,由于比例阀的输出发生变化,操作机的旋转角度也发生变化,相应地,操作机的当前的实际角度与目标角度的差值也发生改变,PLC利用实际角度与目标角度的差值生成的操作机的旋转速度和旋转加速度值根据调用的背景数据表地址的不同也发生改变,比例阀的输出根据旋转速度值的不同也发生变化,从而能确保操作机的旋转平稳,并使操作机的实际的旋转角度不断变化以逼近目标角度。其中,由于操作机为轴向对称型设备,为了实现操作机的快速旋转调节。本发明实施例中,设定目标角度为X,当目标角度X与当前实际角度的差值小于等于90°时,操作机采用正转模式;当目标角度X与当前实际角度的差值大于90°时,操作机采用反转模式,此时,反转模式下的目标角度X’=X-180°。进一步地,在本发明实施例中,设定角度值可以根据实际情况确定,由于比例阀的开度为0°到180°,优选地,设定角度值为4°、5°或6°。进一步地,在本发明实施例中,对操作机的旋转速度值与比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定,包括:采用百分比转化的计算方式,使操作机的旋转速度值从0%速度最大值到100%速度最大值与比例阀的输出量程从最小输出量程到最大输出量程相对应。由于比例阀的开度为0°到180°,相应地,操作机真实的旋转速度也有最大值。为了便于对利用背景数据表生成的旋转速度值与比例阀的输出量程进行对应,本发明实施例中,PLC还设置有输入超值过滤模块,输入超值过滤模块用于对PLC生成的操作机的旋转速度值与比例阀的输出量程的关系进行约束限定;具体地,当PLC生成的操作机的旋转速度值大于操作机的100%速度最大值时,操作机的旋转速度值对应比例阀的最大输出量程;当PLC生成的操作机的旋转速度值大于等于操作机的0%速度最大值且小于等于操作机的100%速度最大值时,操作机的旋转速度值根据百分比转化的计算方式与比例阀的输出量程对应。可见,本发明实施例提供的操作机旋转角度智能控制方法采用闭环控制方式,利用旋转编码器对操作机的旋转角度进行实时测量反馈,PLC根据实时测量反馈结果不断调整比例阀输出参数的给定,能够使操作机的旋转以梯形或者三角形斜坡的速度变化方式平稳运行,能有效地减小突变冲击,充分发挥旋转机构性能,提高操作机的位置控制精度和设备性能。需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外,本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。最后应说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求:1.一种操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,所述方法包括:在操作机的液压系统中接入比例阀;在所述操作机上安装旋转编码器,所述旋转编码器对所述操作机的旋转角度进行监测测量;将所述比例阀和所述旋转编码器分别接入PLC;所述PLC接收所述旋转编码器测量的所述操作机的旋转角度信息,并根据所述旋转角度信息调节所述比例阀的输出,以调整所述操作机的旋转角度。2.根据权利要求1所述的操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,利用所述PLC编写智能化驱动程序,所述PLC根据所述旋转角度信息调用所述智能化驱动程序,以调节所述比例阀的输出。3.根据权利要求2所述的操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,利用所述PLC编写智能化驱动程序,所述PLC根据所述旋转角度信息调用所述智能化驱动程序,以调节所述比例阀的输出,包括:步骤1以设定角度值为一个间隔,根据所述操作机的旋转特性编写所述操作机的相对旋转角度、旋转速度和旋转加速度对应关系的背景数据表;步骤2对所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定;步骤3所述PLC利用所述旋转编码器测量的所述操作机的实际角度与所述操作机需要的目标角度的相对旋转角度差值,寻址调用所述背景数据表,生成与所述操作机当前的相对旋转角度差值相对应的所述操作机的旋转速度和旋转加速度值;步骤4所述PLC根据所述旋转速度和旋转加速度值、以及所述对应比例关系,调节所述比例阀的输出,驱动所述操作机旋转,使所述操作机旋转一个所述设定角度值后,返回步骤3,直至所述操作机旋转至目标角度。4.根据权利要求3所述的操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,所述设定角度值为4°、5°或6°。5.根据权利要求3或4所述的操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,对所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的对应比例关系进行计算设定,包括:采用百分比转化的计算方式,使所述操作机的旋转速度值从0%速度最大值到100%速度最大值与所述比例阀的输出量程从最小输出量程到最大输出量程相对应。6.根据权利要求5所述的操作机旋转角度智能控制方法,其特征在于,所述PLC还设置有输入超值过滤模块,所述输入超值过滤模块用于对所述PLC生成的所述操作机的旋转速度值与所述比例阀的输出量程的关系进行约束限定;当所述操作机的旋转速度值大于所述100%速度最大值时,所述操作机的旋转速度值对应所述比例阀的最大输出量程;当所述操作机的旋转速度值大于等于所述0%速度最大值且小于等于所述100%速度最大值时,所述操作机的旋转速度值根据所述百分比转化的计算方式与所述比例阀的输出量程对应。

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