一种微电脑液压伺服控制器的制作方法2026-08-01 04:26:46
本实用新型针对传统液压伺服控制器存在价格高昂、故障诊断困难、参数调节依赖经验等问题，提出一种集成图形化人机交互界面与优化复合调节算法的微电脑控制器。通过彩色触摸屏实时显示多维度参数及趋势记录，结合快速调节与慢速逼近的复合算法，实现精准控制并自动修正超调，显著提升系统响应速度与故障处理效率。
电液伺服装置通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。液压伺服机构由于具有工作性能稳定、传递动力强大、维护工作量小等一系列特点，目前在工业生产机械中被大量的使用。液压伺服控制器是将弱电信号转换为动力信号的关键设备之一，其作用就是将各种弱电信号经过运算后输出可以驱动伺服阀的电动力信号，从而带动伺服阀改变液压机构的供油方向及油量大小，使液压机构能够达到需要的位置并且稳定。 目前在我国石化、冶金行业中大量使用的液压伺服控制器均为进口产品，其工作性能稳定，但是价格却很高，而且只有简单的数据显示，无法进行快速的系统故障诊断和排除。另外调节参数需要现场进行实验及整定，控制效果取决于现场调试人员的经验和水平，往往很难达到理想的控制指标。
发明内容本实用新型的目的是提供一种微电脑液压伺服控制器，具有图形化的人机交互界面，不仅可直观的显示信号的状态、各种故障信息以及控制器的工作状态，并且有各种信号的趋势记录可方便的查找故障、排除故障，缩短检修时间，此外采用优化的复合调节算法可方便快捷的进行参数调校，使控制指标稳定在最佳范围内。本实用新型所采用的技术方案是，一种微电脑液压伺服控制器，包括有控制器机箱，控制器机箱一侧面上设置有彩色触摸显示屏，彩色触摸显示屏下部设置有外部通讯接口，彩色触摸显示屏一侧自上而下依次设置有电源开关、本地/远程方式选择旋钮、本地给定信号旋钮、端子排，端子排上设置有指令信号端、位置反馈信号端、位置信号输出端、指令丢失报警输出端、反馈丢失报警输出端以及伺服阀控制输出端，控制器机箱内部设置有通过导线连接的主控制单元和输出隔离驱动单元，主控制单元、输出隔离驱动单元分别与端子排连接，主控制单元上设置有控制输出正反作用设定开关和位置反馈正反作用设定开关，控制器机箱上的彩色触摸显示屏、外部通讯接口分别与控制器机箱内的主控制单元采用RS-485方式连接，控制器机箱上的本地/远程方式选择旋钮、本地给定信号旋钮分别与主控制单元连接。本实用新型的有益效果是本实用新型具有图形化的人机交互界面，可以以图形及数值方式全面、直观的显示伺服控制器的所有信息，并有趋势记录用于事故追忆，使得故障查找及排除难度大大降低，极大地缩短了故障处理时间。针对液压伺服系统的优化的调节算法只需要进行简单的参数设定就可以使伺服控制器达到最佳的控制效果，不需要调试人员具有很高的调试理论水平及实践经验。
图I是本实用新型一种微电脑液压伺服控制器BLB-SCE-21的外形及面板布局图；图2是本实用新型一种微电脑液压伺服控制器BLB-SCE-21的内部电路结构图。图中，I.彩色触摸显示屏，2.主控制单元，3.输出隔离驱动单元，4.外部通信接口，5.端子排，6.控制输出正反作用设定，7.位置反馈正反作用设定，8.本地/远程方式选择，9.本地给定信号，10.指令信号端，11.位置反馈信号端，12.位置信号输出端，13.指令丢失报警输出端，14.反馈丢失报警输出端，15.伺服阀控制输出端。
对本实用新型进行详细说明。一种微电脑液压伺服控制器，其结构如图I及图2所示，包括有控制器机箱，控制器机箱一侧面上设置有彩色触摸显示屏I，彩色触摸显示屏I下部设置有外部通讯接口 4，彩色触摸显示屏I 一侧自上而下依次设置有电源开关、本地/远程方式选择旋钮8、本地给定信号旋钮9、端子排5，端子排5上设置有指令信号端10、位置反馈信号端11、位置信号输出端12、指令丢失报警输出端13、反馈丢失报警输出端14以及伺服阀控制输出端15，控制器机箱内部设置有通过导线分别与端子排5连接，主控制单元2上设置有控制输出正反作用设定开关6和位置反馈正反作用设定开关7，控制器机箱上的彩色触摸显示屏I、外部通讯接口 4分别与控制器机箱内的主控制单元2采用RS-485方式连接，控制器机箱上的本地/远程方式选择旋钮8、本地给定信号旋钮9分别与主控制单元2连接。控制器机箱前面板上装有彩色触摸显示屏1，可以提供多项实时参数显示并有文字说明，界面为全汉化形式。依据换面的切换可显示如下参数I)本地给定信号显示本地控制信号值，其显示范围为O. 0% 100. 0%。2)远程给定信号远程给定信号值，4mA对应O. 0%、20mA对应100. 0%。3)阀位反馈位置变送器反馈的液压机构位置信号，0% 100% (已经经过正反作用转换)。4)偏差，即指令信号和反馈信号的差值，单位是％。5)控制输出信号伺服控制器经过运算后由伺服阀控制信号输出端15发出的伺服阀控制信号。6)伺服阀电流控制器输出的伺服阀实际电流的大小，单位是mA。7)本地/远程模式显示在相应的画面上用图形和文字显示当前的控制模式。8)伺服阀反作用指示表示目前的控制方式为反作用模式，即偏差为正值时，伺服阀电流将减小。9)伺服阀正作用指示表示目前的控制方式为正作用模式，即偏差为正值时，伺服阀电流将增加。10)反馈反作用指示表示目前的反馈信号为反作用模式，即反馈信号电流越大，位置指示越小。[0026]11)反馈正作用指示表示目前的反馈信号为正作用模式，即反馈信号电流越大，位置指示越大。12)指令丢失报警指示表示目前远程给定信号处于丢失状态，即指令信号电流小于 3. 5mAο13)反馈丢失报警指示表示目前反馈信号处于丢失状态，即反馈信号电流小于
3.5mAο14)各个信号的趋势显示用于显示远程给定信号、本地给定信号、位置反馈信号、偏差信号、伺服阀电流信号、控制输出信号的趋势记录。15)时间设定在数据一览画面左上角有一个设定按钮，触摸该设定按钮即进入时间设定画面，触摸相应的小窗口即弹出数字键盘，分别设定年、月、日、时、分、秒参数，设定完毕后按住确认按钮I秒以上即完成时间设定。 16)时间显示在彩色触摸显示屏I相应的窗口右上方有时间显示，用于显示当前时间，形式为年、月、日、时、分、秒。以上丰富、全面的参数显示可以使操作人员及系统维护工程师简单直观的断定伺服控制器及系统的工作状态，当伺服控制器及相应的信号出现故障时，可以根据提示迅速的找出故障点及排除故障；当液压系统机构出现故障时，可以根据趋势曲线分析故障原因，进而锁定故障点。外部通讯接口 4用于对本发明的微电脑液压伺服控制器进行参数设置及深层硬件故障诊断。端子排5包括有指令信号端口 10、位置反馈信号端口 11、位置信号输出端口 12、指令丢失报警输出端口 13、反馈丢失报警输出端口 14、伺服阀控制输出端口 15以及电源输入端子和接地端子，端子排5用于连接各种外部信号、供电电源、以及控制器机箱内的主控制单元2、输出隔离驱动单元3。本地/远程方式选择旋钮8与主控制单元2连接，用于人为切换远程控制方式或本地控制方式，该信号直接送入与之连接主控制单元2进行处理。本地给定信号旋钮9与主控制单元2连接，用于在本地控制方式下手动发出本地指令信号(模拟量)，该信号直接送入与之连接主控制单元2进行处理。根据液压伺服装置的大惯量以及多变滞后参数的特点，采取快速调节，慢速逼近，无超调的调节原则，使用优化的复合调节算法可以很好地实现调节功能。具体原理是指令信号端10发出的指令信号与位置反馈信号端11发出的位置反馈信号之间的偏差大于15%时，采用模糊算法进行快速调节；当偏差等于15%时，根据预先设定的原始调节参数进行调节；当偏差小于15%时，调节参数是在原始调节参数的基础上随偏差变化而自动变化的，达到慢速逼近的目的；而且当每次调节出现超调后，系统会自动根据超调量来修正调节参数，直至消除超调。经过根据这种优化的复合算法，既可以保证系统响应的快速性，又可以有效地消除超调。经过实践验证，这种优化的复合算法可以很好地满足工艺对液压伺服系统的要求。使用的过程如下I)工作前的准备按照说明书要求将给本地定信号连接到端子排5的本地定信号端10、位置反馈信号连接到端子排5的位置反馈信号端1U24VDC供电电源及屏蔽接地线上，根据需要进行可选将位置输出信号连接到端子排5的位置输出信号端12、指令丢失报警输出信号连接到端子排5的指令丢失报警输出信号端13、反馈丢失报警输出信号连接到端子排5的反馈丢失报警输出信号端14、伺服阀驱动信号连接到端子排5的伺服阀控制输出端15。2)调试闭合控制器机箱一侧面面板上的电源开关，观察彩色触摸显示屏I上的各个信号显示及状态显示，与实际连接的信号对应确认。根据位置反馈信号和伺服阀的作用极性设定正反作用方式。在信号准确无误的情况下，若伺服控制器发出的动作命令不正常，使用RS-485通信接口连接至计算机，用软件检查伺服控制器深层硬件故障信息。3)试运行及参数设定本发明伺服控制器已经将原始调节参数固化到主控制单元2上，一般不需要进行修改；若是出现调节缓慢或严重超调并且动作3飞次这种现象仍不能消除，就利用连接至计算机的RS-485通信接口进行参数修改，根据调试手册上的说明，可以方便快捷修改参数。参数修改后要进行相关的调节特性测试以确定参数修改正确。4)工作经过上述步骤3)之后，微电脑液压伺服控制器就可以投入运行了。平时·方式转换开关置于远程控制方式，此时，微电脑液压伺服控制器带动伺服阀，(伺服阀是液压伺服控制器的负载，它是液压伺服机构中的一个部件，不属于伺服控制器本身)进而驱动油缸使其达到指令信号指定的位置。当指令丢失报警输出端13出现指令丢失报警信号时，本地/远程方式选择旋钮8控制微电脑液压伺服控制器自动转入本地控制方式，此时指令信号端的指令信号就由本地给定信号旋钮9来发出。若将本地/远程方式选择旋钮8置于本地控制方式，指令信号也由本地给定信号旋钮9来发出。当反馈丢失报警输出端14出现反馈丢失报警信号时，送到伺服阀的电流完全由本地给定信号旋钮9的位置来决定。
权利要求1.一种微电脑液压伺服控制器，其特征在于，包括有控制器机箱，控制器机箱一侧面上设置有彩色触摸显示屏(I )，彩色触摸显示屏(I)下部设置有外部通讯接口(4)，彩色触摸显示屏(I) 一侧自上而下依次设置有电源开关、本地/远程方式选择旋钮(8)、本地给定信号旋钮(9)、端子排(5)，端子排(5)上设置有指令信号端(10)、位置反馈信号端(11)、位置信号输出端(12)、指令丢失报警输出端(13)、反馈丢失报警输出端(14)以及伺服阀控制输出端(15)，控制器机箱内部设置有通过导线)和输出隔离驱动单元(3)，主控制单元(2)、输出隔离驱动单元(3)分别与端子排(5)连接，主控制单元(2)上设置有控制输出正反作用设定开关(6)和位置反馈正反作用设定开关(7)，控制器机箱上的彩色触摸显示屏(I)、外部通讯接口(4)分别与控制器机箱内的主控制单元(2)采用RS-485方式连接，控制器机箱上的本地/远程方式选择旋钮(8)、本地给定信号旋钮(9)分别与主控制单元(2)连接。·
专利摘要本实用新型公开了一种微电脑液压伺服控制器，包括有控制器机箱，控制器机箱正面设有彩色触摸显示屏，该显示屏下部有外部通讯接口，该显示屏一侧设有电源开关、本地/远程方式选择旋钮、本地给定信号旋钮、端子排，端子排上有指令信号端、位置反馈信号端、位置信号输出端、指令丢失报警输出端、反馈丢失报警输出端口、伺服阀控制输出端，机箱内有导线连接的主控制单元和输出隔离驱动单元，两单元分别与端子排连接，主控制单元上有控制输出正反作用设定开关和位置反馈正反作用设定开关，彩色触摸显示屏、外部通讯接口与主控制单元连接，本地/远程方式选择旋钮、本地给定信号旋钮与主控制单元连接。具有操作简单，维护方便，控制效果好的优点。
发明者王延年, 刘甄, 程志民 申请人:西安工程大学, 陕西蓝海系统集成有限公司
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