專利名稱：分段控制集成式電液數(shù)字閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種由電磁換向閥、電磁球閥、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥等集成并聯(lián)多段結(jié)構(gòu)的電液數(shù)字閥，每段均能接受微機(jī)信號，自動適應(yīng)調(diào)節(jié)量的變化，有效實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件 “啟”與“?！钡姆侄慰刂萍墒诫娨簲?shù)字控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的各種數(shù)字閥流量小，難以滿足工業(yè)上需要的高速控制應(yīng)用要求；日本研制的增量式數(shù)字閥，雖然流量可以達(dá)到很大，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且加工精度和配合精度與伺服閥的要求一樣，難以達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求；特別是在需要分階段控制不同流量的工業(yè)應(yīng)用中，如在工業(yè)生產(chǎn)中，需要完成一套動作，既包括快速或中速前進(jìn)(或后退)，又包括慢速接近，還包括微動以準(zhǔn)確定位，一般伺服閥、比例閥等難以解決這一問題。而分段控制集成式電液數(shù)字閥，能滿足生產(chǎn)要求，工作運(yùn)行可靠，故障率為零，是一種較理想的新型電液數(shù)字閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要解決分階段控制不同流量的工業(yè)應(yīng)用問題，而提供一種工作可靠、精度高、響應(yīng)快的分段控制集成式電液數(shù)字閥。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的分段控制集成式電液數(shù)字閥包括并聯(lián)連接的電磁換向閥7、電磁球閥I 8和電磁球閥II 9，所述的電磁換向閥7與并聯(lián)連接的液控單向閥I 3和液控單向閥II 4串聯(lián)連接，所述的電磁球閥I 8與液控單向閥III 5串聯(lián)連接，所述的電磁球閥II 9與液控單向閥IV 6串聯(lián)連接，所述的電磁換向閥7、電磁球閥I 8、電磁球閥II 9和電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10均與PWM放大器2連接。在上述技術(shù)方案中，所述一種分段控制集成式電液數(shù)字閥還包括電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10，所述的電磁換向閥7與油源11連接的油路上連接有電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10。在上述技術(shù)方案中，所述的電磁換向閥7的進(jìn)油口 P與電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10 的輸出口連接，電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10的進(jìn)油口連接油源11，所述的電磁球閥I 8和電磁球閥II 9的進(jìn)油口 P連接在油源11的壓力油管路上，電磁換向閥7的回油口 T連接回油箱12，電磁球閥I 8和電磁球閥II 9的回油口 T連接回油箱12的回油管路上。進(jìn)一步地，所述的電磁球閥I 8和電磁球閥II 9為常閉式電磁球閥。在上述技術(shù)方案中，所述的PLC控制器1的控制方法為開始PLC控制器1初始化，檢測被控元件的位置信號，得到信號輸入到PLC控制器，進(jìn)行比較、校正；然后，將信號檢測元件移動至被控制點(diǎn)中間確認(rèn)為基點(diǎn)，移動被控元件；最后，計(jì)算被控元件控制點(diǎn)與基點(diǎn)的偏差值A(chǔ)u，進(jìn)行比例積分計(jì)算，確定被控元件的位移量。進(jìn)一步地，所述的被控元件的位移量具體確定方法為當(dāng)Au > A時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁換向閥7、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10和電磁球閥I 8同時(shí)動作，控制被控元件快速運(yùn)動，減小大偏差，并將減小后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)8< AU< A時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁換向閥7和電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10，控制被控元件中速運(yùn)動，減小偏差并將減小后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)C < Au < B時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁球閥I 8，控制被控元件低速運(yùn)動， 減小偏差并將消除后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)Au < C時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁球閥II 9，PLC控制器輸出PWM脈寬調(diào)制信號，驅(qū)動電磁球閥II 9輸出微小流量，控制執(zhí)行元件的微小移動使Au逼近為零，達(dá)到準(zhǔn)確控制被控元件的位移，上述的A、B、C是預(yù)先設(shè)定的位移值，其中，A > B > C。上述的PLC控制器發(fā)出的信號，控制電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10的不同開度狀態(tài)， 使電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10輸出不同流量控制被控元件的位移速度本發(fā)明通過控制單元PLC控制器發(fā)出控制指令，經(jīng)由PWM放大器放大后，分別或同時(shí)控制電磁換向閥、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥、電磁球閥的動作，可以使多個(gè)閥同時(shí)動作，以大流量油液供給執(zhí)行元件快速動作；也可使兩個(gè)閥同時(shí)動作，調(diào)節(jié)油液較小流量供給執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)較慢速動作；可單獨(dú)控制閥的動作使執(zhí)行元件慢速動作；還可以可通過液控單向可調(diào)節(jié)流閥的調(diào)節(jié)，以控制流量平穩(wěn)微量變化，從而改善數(shù)字閥的動態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)流量階段的控制，實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行元件位移的精確控制，工作運(yùn)行可靠性高，零故障率，滿足了生產(chǎn)要求。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)應(yīng)用示意圖；圖3是本發(fā)明的分段控制原理圖；
圖4是本發(fā)明的PLC的控制流程圖；圖5某冷軋廠精整機(jī)組數(shù)控糾偏系統(tǒng)；圖6系統(tǒng)工作原理方框圖；圖中1、PLC控制器，2、PWM放大器，3、液控單向閥I，4、液控單向閥II，5、液控單向閥III，6、液控單向閥IV，7、電磁換向閥，8、電磁球閥I，9、電磁球閥II，10、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥，11、油源，12、回油箱，13、分段控制集成式電液數(shù)字閥、14、位置反饋裝置、15、執(zhí)行油缸、16、卷取機(jī)、17、鋼卷、18、光電檢測裝置。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明分段控制集成式電液數(shù)字閥，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。參閱圖2所示的分段控制集成式電液數(shù)字閥，它包括并聯(lián)連接的電磁換向閥7、電磁球閥I 8和電磁球閥II 9，所述的電磁換向閥7與油源11連接的油路上連接有電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10，所述的電磁換向閥7與并聯(lián)連接的液控單向閥I 3和液控單向閥II 4 串聯(lián)連接，所述的電磁球閥I 8與液控單向閥III 5串聯(lián)連接，所述的電磁球閥II 9與液控單向閥IV 6串聯(lián)連接，所述的電磁換向閥7、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10、電磁球閥I 8、電磁球閥II 9和電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10均與PWM放大器2連接。具體實(shí)施例中，所述的電磁換向閥7的進(jìn)油口 P與電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10的輸出口連接，電磁換向閥7的回油口 T連接回油箱12，電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10的進(jìn)油口直接連接在油源11上的壓力油管路上，電磁換向閥7的輸出口連接液控單向閥I 3和液控單向閥II 4的控制油口，液控單向閥I 3和液控單向閥II 4的出油口分別連接于執(zhí)行元件 (例如油缸)上。所述的電磁球閥I 8和電磁球閥119的進(jìn)油口 P連接在油源11的壓力油管路上，電磁球閥I 8和電磁球閥II 9的回油口 T連接在回油箱12的回油管路上，所述的電磁球閥I 8和電磁球閥II 9的輸出口分別連接液控單向閥III 5和液控單向閥IV 6的控制油口，液控單向閥III 5和液控單向閥IV 6的出油口分別連接于執(zhí)行元件上。通常， 電磁球閥I 8和電磁球閥II 9采用常閉式電磁球閥。參閱圖2可知，本發(fā)明分段控制集成式電液數(shù)字閥中，PLC控制器1發(fā)出的控制信號直接進(jìn)入PWM放大器2，經(jīng)過PWM放大器2放大后可控制電磁換向閥7、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10、電磁球閥I 8和電磁球閥II 9的單獨(dú)動作或聯(lián)合動作，電磁換向閥7的輸入端連接電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10，電磁換向閥7的輸出端通過液控單向閥I 3和液控單向閥 II 4連接執(zhí)行元件，電磁球閥I 8和電磁球閥II 9的輸出端通過控單向閥5和液控單向閥 IV 6連接執(zhí)行元件。參閱圖4，所述的PLC控制器1的控制方法為開始PLC控制器1初始化，檢測被控元件的位置信號，得到信號輸入到PLC控制器，進(jìn)行比較、校正；然后，將信號檢測元件移動至被控制點(diǎn)中間確認(rèn)為基點(diǎn)，移動被控元件；最后，計(jì)算被控元件控制點(diǎn)與基點(diǎn)的偏差值△ U，進(jìn)行比例積分計(jì)算，確定被控元件的位移量。被控元件的位移量具體確定方法為當(dāng)Au > A時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁換向閥7、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10和電磁球閥I 8同時(shí)動作，控制被控元件快速運(yùn)動，減小大偏差，并將減小后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)B < Au < A時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁換向閥7和電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10，控制被控元件中速運(yùn)動，減小偏差并將減小后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)C < Au < B時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁球閥I 8，控制被控元件低速運(yùn)動， 減小偏差并將消除后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)Au < C時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁球閥II 9，PLC控制器輸出PWM脈寬調(diào)制信號，驅(qū)動電磁球閥II 9輸出微小流量，控制執(zhí)行元件的微小移動使Au逼近為零，達(dá)到準(zhǔn)去控制被控元件的位移，上述的A、B、C預(yù)先設(shè)定的位移值，其中，A > B > C。參閱圖3，在控制對象開始偏差量很大時(shí)的快速階段，PLC控制器1發(fā)出信號經(jīng)PWM 放大器2放大后，控制電磁換向閥7、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10 (開度調(diào)節(jié)到最大)、電磁球閥I 8或電磁球閥II 9均收到信號，各閥同時(shí)向執(zhí)行元件供油，得到大流量油液，執(zhí)行元件快速前進(jìn)，消除大的偏差量；在偏差量低到一定程度的中速階段，只控制電磁換向閥7、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10收到信號，執(zhí)行元件得到中等流量的油液，實(shí)現(xiàn)中速快進(jìn)，此時(shí)還可通過調(diào)節(jié)電液控單向可調(diào)節(jié)流閥10開度大小來適應(yīng)偏差量要求；在若偏差量進(jìn)一步減小的低速階段，此時(shí)只控制電磁球閥I 8和電磁球閥II 9動作，執(zhí)行元件獲得更小的流量，低速前進(jìn)；在偏差接近于零時(shí)的微調(diào)階段，此時(shí)由一個(gè)電磁球閥I 8或電磁球閥II 9動作， 微調(diào)供油，使偏差量趨近于零，達(dá)到了準(zhǔn)確控制的要求。在快速階段、中速階段、低速階段和微調(diào)階段均能接受到PLC控制器1的信號，自動適應(yīng)調(diào)節(jié)量的變化，有效實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件“啟” 與“?！钡姆侄慰刂?，由PLC控制器1結(jié)合PWM放大器2控制電液數(shù)字閥的動作，其控制精度高，響應(yīng)快，工作穩(wěn)定可靠，自適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種需要分階段控制的工業(yè)應(yīng)用場合。本發(fā)明試用實(shí)例 本發(fā)明用于分段控制集成電液數(shù)字閥的電液數(shù)控系統(tǒng)中，下面是在某冷軋廠精整機(jī)組數(shù)控糾偏系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)試用情況予以說明某冷軋廠精整機(jī)組數(shù)控糾偏系統(tǒng)，即數(shù)控對邊卷齊系統(tǒng)，其對邊卷齊精度要求小于士 1mm，無塔形。該系統(tǒng)由微機(jī)PLC 1、放大器2、分段控制集成式電液數(shù)字閥13、位置反饋裝置14、執(zhí)行油缸15、卷取機(jī)16、鋼卷17、光電檢測裝置18等組成，如圖5所示。工作原理數(shù)控對邊卷齊系統(tǒng)采用恒壓油源供油；與操作系統(tǒng)之間采用Modbus或 Ethernet網(wǎng)絡(luò)等通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由操作系統(tǒng)向運(yùn)行在各個(gè)工作點(diǎn)的控制裝置發(fā)布命令和調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，各工作點(diǎn)的控制裝置在自動卷取過程中，使板帶按預(yù)定的程序進(jìn)行對邊卷齊控制，即按板帶相對預(yù)定的偏離量大小，微機(jī)(PLC)發(fā)出不同的偏差信號，執(zhí)行元件自適應(yīng)分段控制，達(dá)到板帶對邊卷齊的目的，圖6為該系統(tǒng)工作原理的方框圖。
權(quán)利要求
1.一種分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于包括PLC控制器(1)、與PLC控制器 ⑴連接的PWM放大器⑵和集成閥塊，所述的集成閥塊包括并聯(lián)連接的電磁換向閥(7)、 電磁球閥I (8)和電磁球閥II (9)，所述的電磁換向閥(7)與并聯(lián)連接的液控單向閥I (3)和液控單向閥IK4)串聯(lián)連接，所述的電磁球閥1(8)與液控單向閥111(5)串聯(lián)連接，所述的電磁球閥11(9)與液控單向閥IV(6)串聯(lián)連接，所述的電磁換向閥(7)、電磁球閥1(8)和電磁球閥11(9)均與PWM放大器(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于它還包括電液控單向可調(diào)節(jié)流閥(10)，所述的電磁換向閥(7)與油源(11)連接的油路上連接有電液控單向可調(diào)節(jié)流閥(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于所述的電磁換向閥(7)的進(jìn)油口 P與電液控單向可調(diào)節(jié)流閥(10)的輸出口連接，電液控單向可調(diào)節(jié)流閥 (10)的進(jìn)油口連接油源(11)，所述的電磁球閥1(8)和電磁球閥11(9)的進(jìn)油口 P連接在油源(11)的壓力油管路上，電磁換向閥(7)的回油口 T連接回油箱(12)，電磁球閥1(8)和電磁球閥II (9)的回油口 T連接回油箱(12)的回油管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于所述的電磁球閥 1(8)和電磁球閥11(9)為常閉式電磁球閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于PLC 控制器(1)的控制方法為開始PLC控制器(1)初始化，檢測被控元件的位置信號，得到信號輸入到PLC控制器， 進(jìn)行比較、校正；然后，將信號檢測元件移動至被控制點(diǎn)中間確認(rèn)為基點(diǎn)，移動被控元件；最后，計(jì)算被控元件控制點(diǎn)與基點(diǎn)的偏差值Διι，進(jìn)行比例積分計(jì)算，確定被控元件的位移量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于所述的被控元件的位移量具體確定方法為當(dāng)Διι>Α時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁換向閥(7)、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥(10)和電磁球閥(8)同時(shí)動作，控制被控元件快速運(yùn)動，減小大偏差，并將減小后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)B< AU<A時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁換向閥(7)和電液控單向可調(diào)節(jié)流閥 (10)，控制被控元件中速運(yùn)動，減小偏差并將減小后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)(< Au < B時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁球閥(8)，控制被控元件低速運(yùn)動，減小偏差并將消除后的偏差信號反饋到PLC控制器；當(dāng)Au < C時(shí)，PLC控制器輸出信號給電磁球閥(9)，PLC控制器輸出PWM脈寬調(diào)制信號，驅(qū)動電磁球閥(9)輸出微小流量，控制執(zhí)行元件的微小移動使Au逼近為零，達(dá)到準(zhǔn)確控制被控元件的位移，上述的A、B、C預(yù)先設(shè)定的位移值，其中，A > B > C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分段控制集成式電液數(shù)字閥，其特征在于所述的PLC控制器發(fā)出的信號，控制電液控單向可調(diào)節(jié)流閥(10)的不同開度狀態(tài)，使電液控單向可調(diào)節(jié)流閥(10)輸出不同流量控制被控元件的位移速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分段控制集成式電液數(shù)字閥，它包括并聯(lián)連接的電磁換向閥、電磁球閥和電磁球閥，所述的電磁換向閥與并聯(lián)連接的液控單向閥和液控單向閥串聯(lián)連接，所述的電磁球閥與液控單向閥串聯(lián)連接，所述的電磁球閥與液控單向閥串聯(lián)連接，所述的電磁換向閥、電液控單向可調(diào)節(jié)流閥、電磁球閥和電磁球閥均與PWM放大器連接。它解決了需要分階段控制不同流量的工業(yè)應(yīng)用問題，具有工作可靠、精度高、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F15B13/02GK102155446SQ20111005723
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者劉安平, 劉永健, 周斌, 徐興齋, 方明宇, 李保生, 楊桂菊, 王智, 王秋虹, 胡世平, 鄧耀禮 申請人:武漢航天波紋管股份有限公司