一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，包括試驗(yàn)機(jī)、控制器和變頻驅(qū)動裝置，變頻驅(qū)動裝置上連接有驅(qū)動電機(jī)和速度檢測裝置，控制器連接至工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)上分別連接遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場操作面板，控制器上連接有位置檢測裝置；還公開了其控制方法，步驟為：a）預(yù)設(shè)沖擊能量值；b）自動計(jì)算目標(biāo)提升位置值；c）對提升的擺錘進(jìn)行定位控制；d）對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行速度控制；e）對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制；f）對變頻驅(qū)動裝置進(jìn)行電流控制；g）將電流輸出至驅(qū)動電機(jī)。本發(fā)明只需要通過現(xiàn)場操作面板簡單的輸入一個(gè)數(shù)據(jù)，即可對提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行全自動精確定位，整個(gè)過程無需人工干預(yù)。
【專利說明】
一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于自動化技術(shù)領(lǐng)域，涉及沖擊機(jī)試驗(yàn)平臺的機(jī)械控制系統(tǒng)，尤其涉及一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水平式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)是對金屬材料在動負(fù)荷下抵抗沖擊的性能進(jìn)行檢驗(yàn)的儀器，廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械制造等單位。也是科研單位進(jìn)行新材料研究不可缺少的測試儀器。
[0003]水平式?jīng)_擊機(jī)試驗(yàn)機(jī)工作原理:沖擊試驗(yàn)機(jī)是以擺錘所具有的勢能，一次落錘沖擊試樣。擺錘為沖擊機(jī)的沖擊機(jī)構(gòu)，其作用是對受試材料進(jìn)行打擊，是沖擊試驗(yàn)平臺的重要組成部分。擺錘是以沖擊試驗(yàn)機(jī)擺軸為中心，在處于一定的提升高度時(shí)釋放沖擊機(jī)構(gòu)，以一定速度沖擊試樣，因?yàn)椴煌臎_擊速度得到結(jié)果不一樣。只有沖擊試樣時(shí)的沖擊能量完全被試樣吸收，而不被其它部分吸收，這樣沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)才準(zhǔn)確可靠。
[0004]現(xiàn)有的沖擊機(jī)控制系統(tǒng)僅通過簡單控制來實(shí)現(xiàn)擺錘的定位，最終位置的確定及校驗(yàn)方法主要靠肉眼觀察和人工測量為主。由于空氣中有阻力，減速機(jī)的積累誤差，實(shí)際位置與儀表顯示位置誤差比較大，控制效果不甚理想。而依靠人眼觀察位置是否正確來進(jìn)行手動操作，無法實(shí)現(xiàn)自動控制，相應(yīng)時(shí)間慢，精度更加無法保證，需要多次調(diào)節(jié)才能得到合適的位置，影響試驗(yàn)結(jié)果。
[0005]因此如何解決擺臂定位不準(zhǔn)確，相應(yīng)時(shí)間慢，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種水平式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，用于提高控制的相應(yīng)時(shí)間和定位精度，以解決現(xiàn)有技術(shù)的局限性，提高沖擊試驗(yàn)平臺的精確性和可靠性。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，包括試驗(yàn)機(jī)、控制器和連接控制器的變頻驅(qū)動裝置，所述的變頻驅(qū)動裝置上連接有驅(qū)動電機(jī)和速度檢測裝置，所述的控制器連接至工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，同時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)上分別連接遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場操作面板，所述的控制器上連接有位置檢測裝置；
所述的試驗(yàn)機(jī)包括用來放置受試對象的砧座機(jī)構(gòu)和分別設(shè)置在砧座機(jī)構(gòu)前后側(cè)的框架機(jī)構(gòu)和防撞機(jī)構(gòu)，所述的框架機(jī)構(gòu)上設(shè)置有卷揚(yáng)機(jī)，所述的卷揚(yáng)機(jī)包括連接驅(qū)動電機(jī)的齒輪箱、卷筒、聯(lián)軸器和鋼絲繩，所述的鋼絲繩末端連接有提升機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)端部通過主軸與框架機(jī)構(gòu)連接，所述的提升機(jī)構(gòu)上通過鎖鉤連接有擺錘；
所述的現(xiàn)場操作面板用于設(shè)定受試對象所需的沖擊能量數(shù)據(jù)，以及試驗(yàn)機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)；
所述的速度檢測裝置包括一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)輸出軸上的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于檢測驅(qū)動電機(jī)的實(shí)時(shí)速度，并將速度脈沖信號發(fā)送至變頻驅(qū)動裝置；
所述的變頻驅(qū)動裝置，用于對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行位置一速度閉環(huán)控制； 所述的位置檢測裝置包括一個(gè)拉線裝置和一個(gè)絕對值型編碼器，所述拉線裝置的鋼絲繩固定于提升機(jī)構(gòu)上，其軸端與絕對值編碼器同軸，用于檢測提升機(jī)構(gòu)的提升高度；
所述的控制器為一套可編程控制器，用于接收現(xiàn)場操作面板設(shè)定的受試對象所需的沖擊能量數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成提升機(jī)構(gòu)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以及接收來自提升機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)。
[0008]所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其位置檢測裝置設(shè)置在框架機(jī)構(gòu)頂端。
[0009]所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其框架機(jī)構(gòu)下端設(shè)置一個(gè)用于檢測提升機(jī)構(gòu)是否處于其原始最低位置的電磁式接近開關(guān)。
[0010]所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其框架機(jī)構(gòu)上位于提升機(jī)全行程的1/3和2/3處分別設(shè)有一個(gè)對射式光電開關(guān)。
[0011 ]所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其卷筒上設(shè)置有一個(gè)限位開關(guān)。
[0012]本發(fā)明的目的之二是提供一種水平式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法。
[0013]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，步驟為:a)預(yù)設(shè)受試對象被沖擊能量值；
b)將步驟a)中的能量值通過計(jì)算轉(zhuǎn)換為提升機(jī)構(gòu)目標(biāo)位置值；
c)對提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行定位控制；
d)對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行速度控制；
e)對驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制；
f)對變頻驅(qū)動裝置進(jìn)行輸出電流控制；
g)將電流輸出至驅(qū)動電機(jī)；
根據(jù)提升機(jī)構(gòu)連帶擺錘的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度調(diào)整步驟d);
根據(jù)提升機(jī)構(gòu)連帶擺錘的當(dāng)前位置調(diào)整步驟c)。
[0014]進(jìn)一步，還包括如下步驟:所述的步驟d)中，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)連帶擺錘接近目標(biāo)位置時(shí)，速度逐漸減小，直到到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，速度為O，運(yùn)行停止。
[0015]進(jìn)一步，還包括如下步驟:電磁式接近開關(guān)檢測到提升機(jī)構(gòu)處于最低位置時(shí)輸入信號到控制器，控制器對提升機(jī)構(gòu)的原始位置進(jìn)行校正；當(dāng)提升機(jī)構(gòu)行走到最大允許行程高度時(shí)，限位開關(guān)被觸發(fā)并將信號送入控制器，控制器發(fā)送快速停機(jī)命令，提升過程停止。
[0016]進(jìn)一步，還包括如下步驟:對提升機(jī)構(gòu)設(shè)置一個(gè)上升校正值和一個(gè)下降校正值，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)行走至對射式光電開關(guān)位置對，分提升機(jī)構(gòu)的位置值進(jìn)行校正;所述的位置反饋信號通過同步串行信號傳輸方式傳輸至控制器，控制器接收位置數(shù)據(jù)輸出速度給定數(shù)據(jù)到變頻驅(qū)動裝置。
[0017]更進(jìn)一步，還包括如下步驟:所述的變頻驅(qū)動裝置通過采集速度檢測裝置信號并計(jì)算得到另一個(gè)位置數(shù)據(jù)，送入控制器，作為參考和保護(hù)用;所述的變頻驅(qū)動裝置采用矢量控制方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的閉環(huán)控制，根據(jù)速度檢測裝置輸出的速度脈沖反饋信號控制變頻驅(qū)動裝置輸出的頻率、電壓和相位，達(dá)到對電機(jī)速度的精確控制。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:用于在遠(yuǎn)方控制沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)作業(yè)時(shí)，操作人員進(jìn)行操作時(shí)無需對沖擊試驗(yàn)平臺提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行人工干預(yù)，只需在系統(tǒng)中輸入預(yù)定數(shù)據(jù)，并遠(yuǎn)程發(fā)送命令即可;無需人工測量和設(shè)置沖擊試驗(yàn)平臺中提升機(jī)構(gòu)的目標(biāo)高度，只需在輸入設(shè)備中輸入受試設(shè)備所需沖擊的能量數(shù)據(jù)，并給系統(tǒng)發(fā)送“蓄能”命令后，系統(tǒng)會自動進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)構(gòu)連帶擺錘的定位控制，這有別于傳統(tǒng)的操作方式;可根據(jù)不同的控制精度要求，系統(tǒng)自動實(shí)時(shí)調(diào)整其運(yùn)行速度，提升機(jī)構(gòu)連帶擺錘最終定位時(shí)，滿足其定位精確控制要求的誤差范圍；提升機(jī)構(gòu)在目標(biāo)位置釋放擺錘時(shí)，產(chǎn)生的沖擊能量與在輸入設(shè)備中所輸入的目標(biāo)沖擊能量值基本相同，其誤差不超過± 1%。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)的操作流程示意圖；
圖4為本發(fā)明控制方法的運(yùn)行原理圖。
[0020]各附圖標(biāo)記為:I一卷揚(yáng)機(jī)，2—主軸，3—提升機(jī)構(gòu)，4一框架機(jī)構(gòu)，5—鎖鉤，6—擺纏，7—站座機(jī)構(gòu)，8—防撞機(jī)構(gòu)，9一受試對象，11一控制器，12一工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，13—位置檢測裝置，14 一遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)，15—變頻驅(qū)動裝置，16—現(xiàn)場操作面板，17—速度檢測裝置，18—驅(qū)動電機(jī)，A—PR0FIBUS現(xiàn)場總線，B—工業(yè)以太網(wǎng)，C 一信號電纜，D—?jiǎng)恿﹄娎|。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]參照圖1所示，本發(fā)明公開了一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，能對制其沖擊機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確定位，操作人員只需輸入沖擊能量數(shù)據(jù)，無需靠肉眼觀察或借助其它儀器測量的情況下，智能地完成蓄能和沖擊試驗(yàn)的操作，其包括試驗(yàn)機(jī)、控制器11和通過PR0FIBUS現(xiàn)場總線A連接控制器11的變頻驅(qū)動裝置15，所述的變頻驅(qū)動裝置15上通過動力電纜D連接有驅(qū)動電機(jī)18，通過信號電纜C連接有速度檢測裝置17，所述的控制器11上通過工業(yè)以太網(wǎng)B連接有工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)12，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)12上通過工業(yè)以太網(wǎng)B分別連接遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)14和現(xiàn)場操作面板16，所述的控制器11上通過信號電纜C連接有位置檢測裝置13。
[0023]參照圖2所示，所述的試驗(yàn)機(jī)包括用來放置受試對象9的砧座機(jī)構(gòu)7和分別設(shè)置在砧座機(jī)構(gòu)7前后側(cè)的框架機(jī)構(gòu)4和防撞機(jī)構(gòu)8，所述的框架機(jī)構(gòu)4上設(shè)置有卷揚(yáng)機(jī)I，所述的卷揚(yáng)機(jī)I包括驅(qū)動電機(jī)18、齒輪箱、卷筒、聯(lián)軸器和鋼絲繩，所述的鋼絲繩末端連接有提升機(jī)構(gòu)3，提升機(jī)構(gòu)3端部通過主軸2與框架機(jī)構(gòu)4活動連接，所述的提升機(jī)構(gòu)3上通過鎖鉤5連接有擺錘6。
[0024]現(xiàn)場操作面板16用于設(shè)定受試對象9沖擊能量數(shù)據(jù)，以及試驗(yàn)機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)及其狀態(tài)參數(shù)。
[0025]所述的速度檢測裝置17包括一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)18輸出軸上的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于檢測驅(qū)動電機(jī)18的實(shí)時(shí)速度，并將速度脈沖信號發(fā)送至變頻驅(qū)動裝置15;
所述的變頻驅(qū)動裝置15，用于對驅(qū)動電機(jī)18進(jìn)行位置一一速度閉環(huán)控制，速度和力矩的大小決定于控制器11所給定的實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)矩控制、速度控制和位置控制三個(gè)閉環(huán)控制以保證精度性能。
[0026]所述的設(shè)備檢測裝置13包括一個(gè)拉線裝置和一個(gè)絕對值型編碼器(主要檢測部件)，所述拉線裝置的鋼絲繩固定于提升機(jī)構(gòu)3上，用于檢測提升機(jī)構(gòu)3的提升高度。
[0027]所述的控制器11為一套可編程控制器，具有如下功能:接收現(xiàn)場操作面板16設(shè)定的受試對象9所需沖擊的能量數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列計(jì)算后，并轉(zhuǎn)換成提升機(jī)構(gòu)3連帶擺錘6的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以及接收來自提升機(jī)構(gòu)3的實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)。
[0028]所述的位置檢測裝置13設(shè)置在框架機(jī)構(gòu)4頂部，由于設(shè)備檢測裝置13不受試驗(yàn)機(jī)的齒輪箱、卷筒、聯(lián)軸器等機(jī)械環(huán)節(jié)的加工精度，以及提升鋼絲繩疊繞，機(jī)械變形、振動的影響，甚至可以采用無繩槽的卷筒;位置檢測裝置13受安裝精度影響較小，位置反饋信號作為主要位置控制檢測源，通過同步串行信號傳輸方式傳輸至控制器U，保證位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，控制器11接收提升機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，并通過一系列計(jì)算輸出速度給定數(shù)據(jù)到變頻驅(qū)動裝置15。
[0029]所述的提升機(jī)構(gòu)3原始位置設(shè)置一個(gè)電磁式接近開關(guān)，用于檢測提升機(jī)構(gòu)3是否處于其原始最低位置。
[0030]所述的框架機(jī)構(gòu)4上位于提升機(jī)構(gòu)3全行程的1/3和2/3處分別設(shè)有一個(gè)對射式光電開關(guān)，在提升機(jī)構(gòu)3上升和下降時(shí)分別設(shè)置一個(gè)校正值，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)3在提升或下降的到此校正位置時(shí)，分別對此位置值進(jìn)行校正，確保提升機(jī)構(gòu)3在走行過程中的值正確，不受機(jī)械摩擦、間隙等一些外部因素的影響。
[0031]所述的卷筒上設(shè)置有一個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)3行走到最大允許行程高度時(shí)，限位開關(guān)被觸發(fā)并將信號送入控制器11，控制器11自動發(fā)送快速停機(jī)命令，提升過程停止，從而阻止提升機(jī)構(gòu)過度上行，對整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
[0032]下面結(jié)合具體的應(yīng)用場景，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明可以應(yīng)用于但不限于下列情形:
某被試驗(yàn)金屬材料需要進(jìn)行一次沖擊打擊試驗(yàn)，測試其抗沖擊的能力。將金屬材料(即受試對象9)置于試驗(yàn)區(qū)域(即砧座機(jī)構(gòu)7上面)后，在沖擊試驗(yàn)平臺現(xiàn)場操作面板16上輸入所需沖擊的能量數(shù)據(jù)(單位為千焦)，點(diǎn)擊遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)14或現(xiàn)場操作面板16上提供的“蓄能”操作，提升機(jī)構(gòu)3連帶沖擊機(jī)構(gòu)(即擺錘6)緩慢上升，直到達(dá)到目標(biāo)高度(此目標(biāo)高度，根據(jù)所預(yù)設(shè)的沖擊能量數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列算法和修正而確立的)。
[0033]提升機(jī)構(gòu)3連帶沖擊機(jī)構(gòu)到達(dá)目標(biāo)高度后，通過卷揚(yáng)機(jī)I的制動機(jī)構(gòu)作用，在高空處于靜止?fàn)顟B(tài)，等待下一步命令。如果操作人員確認(rèn)此時(shí)所蓄的沖擊能量是正確無誤的，操作人員方可進(jìn)行下一個(gè)步驟；否則，操作人員可重新輸入沖擊能量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行“蓄能”操作，提升機(jī)構(gòu)3會連帶擺錘6重新進(jìn)行定位。
[0034]當(dāng)提升機(jī)構(gòu)3與擺錘6運(yùn)行到目標(biāo)位置后，操作人員可在遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)14或現(xiàn)場操作面板16上點(diǎn)擊“沖擊”命令，此時(shí)控制器11控制沖擊試驗(yàn)平臺的機(jī)械設(shè)備，使提升機(jī)構(gòu)3上的鎖鉤5與擺錘6脫開，擺錘6由于重力作用加速落下，打擊在受試材料上，其打擊能量為在現(xiàn)場操作面板16上輸入的數(shù)據(jù)，兩者的誤差不超過±1%。
[0035]本發(fā)明只需要簡單的輸入一個(gè)簡單數(shù)據(jù)，即可對提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行全自動精確定位，整個(gè)過程無需人工干預(yù)。相對于傳統(tǒng)沖擊試驗(yàn)平臺而言，具有以下優(yōu)點(diǎn):設(shè)置被試驗(yàn)對象沖擊能量數(shù)據(jù)時(shí)候，無需人工計(jì)算沖擊試驗(yàn)平臺的提升高度，直接在輸入設(shè)備中輸入被沖擊對象所需的沖擊試驗(yàn)?zāi)芰繑?shù)據(jù)即可，系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)換成提升機(jī)構(gòu)的高度;如果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生誤時(shí)，可以實(shí)時(shí)修改試驗(yàn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會按照新的輸入數(shù)據(jù)自動調(diào)整提升機(jī)構(gòu)，而無須人工再次計(jì)算，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作的智能化。
[0036]參照圖3、圖4所示，本發(fā)明控制系統(tǒng)的控制方法步驟為:
a)預(yù)設(shè)沖擊能量值； b)系統(tǒng)自動計(jì)算目標(biāo)(即提升機(jī)構(gòu)3連帶擺錘6)提升位置值；
c)對提升機(jī)構(gòu)3連帶擺錘6進(jìn)行定位控制；
d)對驅(qū)動電機(jī)18進(jìn)行速度控制，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)3連帶擺錘6接近目標(biāo)位置時(shí)，速度逐漸減小，直到到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，速度為O，運(yùn)行停止；
e)對驅(qū)動電機(jī)18進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制；
f)對變頻驅(qū)動裝置15進(jìn)行輸出電流控制；
g)將電流輸出至驅(qū)動電機(jī)18;
根據(jù)提升機(jī)構(gòu)3連帶擺錘6的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度調(diào)整步驟d);
根據(jù)提升機(jī)構(gòu)3連帶擺錘6的當(dāng)前位置調(diào)整步驟c)。
[0037]進(jìn)一步，電磁式接近開關(guān)檢測到提升機(jī)構(gòu)3處于最低位置時(shí)輸入信號到控制器11，控制器11對提升機(jī)構(gòu)3的原始位置進(jìn)行校正，這樣確保每次進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，提升機(jī)構(gòu)和擺錘原始位置的準(zhǔn)確性;所述的位置反饋信號通過同步串行信號傳輸方式傳輸至控制器U，控制器11接收提升機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，并通過一系列計(jì)算輸出速度給定數(shù)據(jù)到變頻驅(qū)動裝置15;所述的變頻驅(qū)動裝置15通過采集卷筒端速度檢測裝置17信號并計(jì)算得到另一個(gè)位置數(shù)據(jù)，送入控制器11，作為參考和保護(hù)用，所述的變頻驅(qū)動裝置15采用矢量控制方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的閉環(huán)控制，根據(jù)速度檢測裝置17輸出的速度脈沖反饋信號控制變頻驅(qū)動裝置15輸出的頻率、電壓和相位，達(dá)到對電機(jī)速度的精確控制。
[0038]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，比如增加檢測裝置的數(shù)量，改變檢測裝置的位置等，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括試驗(yàn)機(jī)、控制器(11)和連接控制器(11)的變頻驅(qū)動裝置(15)，所述的變頻驅(qū)動裝置(15)上連接有驅(qū)動電機(jī)(18)和速度檢測裝置(17)，所述的控制器(11)連接至工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)(12)，同時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)(12)上分別連接遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)(14)和現(xiàn)場操作面板(16)，所述的控制器(11)上連接有位置檢測裝置(13); 所述的試驗(yàn)機(jī)包括用來放置受試對象(9)的砧座機(jī)構(gòu)(7)和分別設(shè)置在砧座機(jī)構(gòu)(7)前后側(cè)的框架機(jī)構(gòu)(4)和防撞機(jī)構(gòu)(8)，所述的框架機(jī)構(gòu)(4)上設(shè)置有卷揚(yáng)機(jī)(I)，所述的卷揚(yáng)機(jī)(I)包括連接驅(qū)動電機(jī)(18)的齒輪箱、卷筒、聯(lián)軸器和鋼絲繩，所述的鋼絲繩末端連接有提升機(jī)構(gòu)(3)，提升機(jī)構(gòu)(3)端部通過主軸(2)與框架機(jī)構(gòu)(4)連接，所述的提升機(jī)構(gòu)(3)上通過鎖鉤(5 )連接有擺錘(6 ); 所述的現(xiàn)場操作面板(16)用于設(shè)定受試對象(9)所需的沖擊能量數(shù)據(jù)，以及試驗(yàn)機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)； 所述的速度檢測裝置(17)包括一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動電機(jī)(18)輸出軸上的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于檢測驅(qū)動電機(jī)(18)的實(shí)時(shí)速度，并將速度脈沖信號發(fā)送至變頻驅(qū)動裝置(15);所述的變頻驅(qū)動裝置(15)，用于對驅(qū)動電機(jī)(18)進(jìn)行位置一速度閉環(huán)控制； 所述的位置檢測裝置(13)包括一個(gè)拉線裝置和一個(gè)絕對值型編碼器，所述拉線裝置的鋼絲繩固定于提升機(jī)構(gòu)(3)上，其軸端與絕對值編碼器同軸，用于檢測提升機(jī)構(gòu)(3)的提升高度； 所述的控制器(11)為一套可編程控制器，用于接收現(xiàn)場操作面板(16)設(shè)定的受試對象(9)所需的沖擊能量數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成提升機(jī)構(gòu)(3)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以及接收來自提升機(jī)構(gòu)(3)的位置數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的位置檢測裝置(13)設(shè)置在框架機(jī)構(gòu)(4)頂端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的框架機(jī)構(gòu)(4)下端設(shè)置一個(gè)用于檢測提升機(jī)構(gòu)(3)是否處于其原始最低位置的電磁式接近開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的框架機(jī)構(gòu)(4)上位于提升機(jī)構(gòu)(3)全行程的1/3和2/3處分別設(shè)有一個(gè)對射式光電開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的卷筒上設(shè)置有一個(gè)限位開關(guān)。6.一種如根據(jù)權(quán)利要求1所述擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟為: a)預(yù)設(shè)受試對象(9)被沖擊能量值； b)將步驟a)中的能量值通過計(jì)算轉(zhuǎn)換為提升機(jī)構(gòu)(3)目標(biāo)位置值； c )對提升機(jī)構(gòu)(3)進(jìn)行定位控制； d)對驅(qū)動電機(jī)(18)進(jìn)行速度控制； e)對驅(qū)動電機(jī)(18)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制； f)對變頻驅(qū)動裝置(15)進(jìn)行輸出電流控制； g)將電流輸出至驅(qū)動電機(jī)(18); 根據(jù)提升機(jī)構(gòu)(3)連帶擺錘(6)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度調(diào)整步驟d); 根據(jù)提升機(jī)構(gòu)(3)連帶擺錘(6)的當(dāng)前位置調(diào)整步驟C)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括如下步驟:所述的步驟d)中，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)(3)連帶擺錘(6)接近目標(biāo)位置時(shí)，速度逐漸減小，直到到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，速度為O，運(yùn)行停止。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括如下步驟:電磁式接近開關(guān)檢測到提升機(jī)構(gòu)(3)處于最低位置時(shí)輸入信號到控制器(11)，控制器(11)對提升機(jī)構(gòu)(3)的原始位置進(jìn)行校正；當(dāng)提升機(jī)構(gòu)(3)行走到最大允許行程高度時(shí)，限位開關(guān)被觸發(fā)并將信號送入控制器(11)，控制器(11)發(fā)送快速停機(jī)命令，提升過程停止。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括如下步驟:對提升機(jī)構(gòu)(3)設(shè)置一個(gè)上升校正值和一個(gè)下降校正值，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)(3)行走至對射式光電開關(guān)位置對，分提升機(jī)構(gòu)(3)的位置值進(jìn)行校正;所述的位置反饋信號通過同步串行信號傳輸方式傳輸至控制器(11)，控制器(11)接收位置數(shù)據(jù)輸出速度給定數(shù)據(jù)到變頻驅(qū)動裝置(15)。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括如下步驟:所述的變頻驅(qū)動裝置(15)通過采集速度檢測裝置(17)信號并計(jì)算得到另一個(gè)位置數(shù)據(jù)，送入控制器(11)，作為參考和保護(hù)用;所述的變頻驅(qū)動裝置(15)采用矢量控制方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)(18)的閉環(huán)控制，根據(jù)速度檢測裝置(17)輸出的速度脈沖反饋信號控制變頻驅(qū)動裝置(15)輸出的頻率、電壓和相位，達(dá)到對電機(jī)速度的精確控制。
【文檔編號】G01N3/303GK105973727SQ201610351138
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】樊冰, 崔勇, 劉紅兵, 楊傳將, 童輝云
【申請人】武漢長海高新技術(shù)有限公司