專利名稱：可編程液壓控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)控制元件，特別是一種機電液一體化的可編程液壓控制器。它適用于控制以液體為工作介質(zhì)的各種液壓傳機械或設(shè)備。
液壓傳動與控制是近代機械傳動與控制技術(shù)的重要組成部分。隨著現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展，各種新技術(shù)不斷被采用，一些機械設(shè)備的自動化程度越來越高，與其配套的液壓回路系統(tǒng)也逐漸復(fù)雜，對所用液壓元件的可靠性要求更高。但是，傳統(tǒng)的液壓回路系統(tǒng)中，一般采用壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等常規(guī)基本閥組合而成液壓控制系統(tǒng)。在機電液一體化的液壓回路系統(tǒng)中除需要液壓動力源(油箱泵站系統(tǒng))供應(yīng)油液、利用液壓缸或馬達(dá)作為執(zhí)行機構(gòu)來驅(qū)動工作裝置、由專用計算機與相關(guān)的外圍設(shè)備完成傳動控制，再配備相應(yīng)的液壓控制閥，來對液流的流動方向、壓力的高低以及流量的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，以便?zhí)行機構(gòu)按照主機設(shè)備的要求進(jìn)行工作。上述液壓控制閥，無論是普通的手動閥、電磁閥、電液閥，還是高級先進(jìn)的插裝閥、電液比例閥和伺服閥等手動調(diào)節(jié)或智能調(diào)節(jié)裝置，一般都是單一功能或單一回路的液壓元件。采用這類液壓元件進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計人員一般都需要從基本回路開始進(jìn)行，從眾多的各類閥中選擇所需元件進(jìn)行組合，再與相應(yīng)的液壓動力源、工業(yè)計算機控制單元，組成完整的液壓回路系統(tǒng)。液壓行業(yè)這種成套系統(tǒng)設(shè)計方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了現(xiàn)代化的主機設(shè)備的工況要求?，F(xiàn)代化的主機設(shè)備傳動與控制技術(shù)自動化程度較高，其液壓回路系統(tǒng)較復(fù)雜，所用液壓元件量大而廣、品種繁多。在進(jìn)行成套系統(tǒng)設(shè)計時，因主機廠或用戶設(shè)計人員不可能對各液壓元件及其生產(chǎn)廠了解太細(xì)，特別是對那些液壓和電子自控技術(shù)融合在一起的液壓元件，單一專業(yè)的機械工程人員和電氣工程人員無所適從，很難能將各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配，必須在選型設(shè)計、安裝調(diào)試過程中逐漸完善，才能保證使用的可靠性，故設(shè)計、安裝調(diào)試周期較長，費工、費時、費力，制造成本較高。因此，對于集機械、液壓、電子自控技術(shù)于一體的現(xiàn)代化設(shè)備來說，為滿足其成套系統(tǒng)設(shè)計中的要求，必須改變現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)設(shè)計方法及其液壓元件的生產(chǎn)方式，提供一種無需對主機設(shè)備的全部工藝、工況詳細(xì)了解，僅根據(jù)其具有技術(shù)性能和基本參數(shù)，就可以進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的新型液壓系統(tǒng)控制元件。
本發(fā)明的目的是提供一種可編程液壓控制器，它從根本上改變傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)設(shè)計方法及生產(chǎn)方式，將各種類型液壓控制閥均簡化抽象為僅具有“開、關(guān)”單一功能的標(biāo)準(zhǔn)模塊，使液壓回路開關(guān)量化，在計算機技術(shù)的支持下完成液壓控制回路可編程的任務(wù)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的該裝置包括邏輯控制單元、液壓動力源、液壓控制閥及其組成的液壓回路系統(tǒng)，其中采用可編程邏輯控制該系統(tǒng)各液壓回路的通用的工業(yè)控制計算機，構(gòu)成邏輯控制單元，由其控制的各液壓控制閥均采用具有對液壓動力源油液調(diào)整功能的液源控制模塊和具有對液壓回路的執(zhí)行機構(gòu)起單一“開、關(guān)”作用的“I/O”輸入輸出單元模塊組合成的液壓前端單元。
由于本發(fā)明將液壓和電子自控技術(shù)融合在一起，從根本上改變了傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)概念，使其混合結(jié)構(gòu)分離成兩個相對獨立的新結(jié)構(gòu)，其一是采用通用的標(biāo)準(zhǔn)油箱泵站系統(tǒng)作為液壓系統(tǒng)的動力源，只提供所要求工作參數(shù)的液流，而不對系統(tǒng)中各執(zhí)行機構(gòu)起控制作用。其二是將液壓控制部分應(yīng)用先進(jìn)的計算機技術(shù)-組態(tài)方式，把液壓系統(tǒng)的各種硬件功能盡量轉(zhuǎn)化為軟件功能。例如對液壓動力源提供的液流進(jìn)行控制調(diào)整的液壓元件，充分利用最小單元組合法，簡化抽象成可適應(yīng)不同液壓回路控制要求的液源控制模塊;對液壓回路的執(zhí)行機構(gòu)起控制作用的各類液壓元件，均簡化抽象為一種“開、關(guān)”方式，以這種單一作用的液壓元件作為“I/O”輸入輸出單元模塊。將上述單元模塊按液壓回路控制要求組合后，再配上一個液源控制模塊構(gòu)成液壓前端單元。主機廠和用戶在進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計人員無需對液壓元件(各種液壓控制閥)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行詳細(xì)了解，僅根據(jù)功能要求和基本參數(shù)就可以利用液壓前端單元的軟件功能塊，使液壓回路開關(guān)量化，通過具有邏輯控制可實現(xiàn)各種液壓回路功能的通用的工業(yè)控制計算機，進(jìn)行簡單操作組態(tài)，各專業(yè)的工程技術(shù)人員很容易做到各參數(shù)的優(yōu)化匹配，完成復(fù)雜的液壓系統(tǒng)設(shè)計工作。
本發(fā)明盡管在概念上改變了傳統(tǒng)的液壓控制閥的形式，使之高度簡化、抽象和集成為一種“開、關(guān)”方式的模塊式標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，但是，它的基本元件仍是現(xiàn)有的各類液壓閥中的基本元件，對其加工工藝并沒有特殊的要求。這不僅有利于采用高度自動化的工廠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低制造成本，而且有效地縮短液壓系統(tǒng)的設(shè)計、安裝調(diào)試周期，省工、省時、省力。因此，本發(fā)明很容易推廣應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是一種液壓前端單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是“I/O”輸入輸出單元模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的左視圖。
圖6是液壓源控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖6的左視圖。
圖8是圖4的符號示意圖。
圖9是圖4的液壓原理圖。
圖10是圖6的液壓原理圖。
圖11是本發(fā)明一種具體應(yīng)用結(jié)構(gòu)原理圖。
根據(jù)圖1-11詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該裝置主要包括三大部分，即由邏輯控制單元1、液壓動力源2、液壓前端單元3組成完整的液壓系統(tǒng)。其中邏輯控制單元1是由通用的工業(yè)控制計算機與相關(guān)的外圍設(shè)備和具有各種液壓回路功能的軟件功能模塊組成的。液壓動力源2是一個標(biāo)準(zhǔn)油箱泵站系統(tǒng)，它只具備完整的儲存、供應(yīng)液壓系統(tǒng)所需壓力、流量的流體及其穩(wěn)壓、溫控、清潔等功能，而沒有對系統(tǒng)中各種執(zhí)行機構(gòu)的控制功能。液壓前端單元3是一種將現(xiàn)有的各種液壓控制閥高度簡化、抽象為僅具有“開、關(guān)”單一功能的標(biāo)準(zhǔn)模塊。它由一個液源控制模塊5和至少一個“I/O”輸入輸出單元模塊6以及控制接線單元7、尾端蓋8、前端蓋9等組合而成。其中“I/O”輸入輸出單元模塊6將各種液壓控制閥在液壓回路中對執(zhí)行機構(gòu)的作用都抽象為“開、關(guān)”方式，在功能上相當(dāng)于一個三位三通方向閥(出流、回流和截止)。每個單元模塊6包括閥體10、帶有控制蓋板11的插裝閥12、電磁先導(dǎo)閥13及連接螺栓14等件。在每個控制蓋板11上都能配以各種不同的手動調(diào)節(jié)裝置或智能調(diào)節(jié)裝置(如電液比例閥、伺服閥等)和傳感元件，以形成壓力、流量的復(fù)合控制功能和自動控制功能。該單元模塊6的功能符號如圖8所示O為回油通道，P為進(jìn)油通道，17為閥體功能符號，表示相應(yīng)回路狀態(tài)。如雙向箭頭向左移，表示為進(jìn)油狀態(tài)，向右移，表示為回油狀態(tài)，圖示位置時為靜止?fàn)顟B(tài)。18為附加功能符，可按相應(yīng)的基本符號(如GB786-76)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定填入方框內(nèi)即可?！癐/O”輸入輸出單元模塊的液壓原理如圖9所示。其中A為工作油口，圖示狀態(tài)為各通道閉合，具有單向閥可自鎖功能。液源控制模塊5將控制調(diào)整液壓動力源液流的元件都抽象為適應(yīng)不同液壓回路控制要求的功能模塊。每個模塊5包括閥體15、帶有控制蓋板11的插裝閥12、壓力調(diào)節(jié)閥16、電磁先導(dǎo)閥13及連接螺栓14等件。在每個控制蓋板11上也能配裝相應(yīng)的手動或智能調(diào)節(jié)裝置和傳感元件，可實現(xiàn)的功能如圖10所示。該圖表示的是雙壓定型結(jié)構(gòu)，也可為單壓定壓型或減壓型結(jié)構(gòu)。利用上述標(biāo)準(zhǔn)軟件功能塊，一個邏輯控制單元、一個液壓動力源和若干個液壓前端單元，進(jìn)行填表、登錄、組合等簡單容易的操作，就可實現(xiàn)組態(tài)，完成復(fù)雜的液壓系統(tǒng)設(shè)計工作。
圖11是本發(fā)明的一個具體實施例。
該液壓系統(tǒng)中邏輯控制單元1充分借鑒先進(jìn)的計算機技術(shù)，因該系統(tǒng)比較小，所以采用《PLC可編程控制器》中的由內(nèi)部繼電器組成邏輯電路的方式。使用“TSX P47”系列，該系列具有較強的運算功能、通訊網(wǎng)絡(luò)功能和軟件環(huán)境?，F(xiàn)場操作單元為“TSX CPX3714”，編程及組態(tài)軟件為“TXT RKMNXTL V5”，其監(jiān)視屏可顯示組態(tài)畫面、編程畫面、工藝流程或監(jiān)控、報警畫面，主要根據(jù)現(xiàn)場要求進(jìn)行設(shè)計。序號20為各個執(zhí)行機構(gòu)的傳感信號流(如壓力、行程位置等)。序號19為液壓前端單元控制信號流。該邏輯控制單元1可以接收并處理來自前端單元的控制信號流19和執(zhí)行機構(gòu)的傳感信號流20，也可以與其它系統(tǒng)并網(wǎng)進(jìn)行通訊與數(shù)據(jù)交流。液壓動力源2采用通用的標(biāo)準(zhǔn)油箱泵站，其參數(shù)要求為額定壓力6MPa，額定流量120升/分，油箱容積1千升，具有油溫控制、清潔控制和蓄能功能。各種參數(shù)控制可由邏輯控制單元1實現(xiàn)。所組成的液壓前端單元共有兩組。每組一個液源控制模塊5，其中兩個都可以是定壓型或減壓型，也可以一個是定壓型、一個是減壓型，分別實現(xiàn)其不同的壓力級別。每組八個相同的“I/O”輸入輸出單元模塊6，共構(gòu)成7個液壓回路。其中三個回路22、24、25是雙缸同步回路。圖中表示的是手動調(diào)節(jié)方式，也可以根據(jù)需要配用智能調(diào)節(jié)裝置，直接由邏輯控制單元1自動調(diào)節(jié)。序號21表示的是三個普通回路，由邏輯控制單元1直接進(jìn)行順序控制。序號23為液壓馬達(dá)回路。
權(quán)利要求
1.一種可編程液壓控制器，包括邏輯控制單元、液壓動力源、液壓控制閥及其組成的液壓回路系統(tǒng)，其特征是采用可編程邏輯控制該系統(tǒng)各液壓回路的通用的工業(yè)控制計算機，構(gòu)成邏輯控制單元，由其控制的各液壓控制閥均采用具有對液壓動力源油液調(diào)整功能的液源控制模塊和具有對液壓回路的執(zhí)行機構(gòu)起單一“開、關(guān)”作用的“I/O”輸入輸出單元模塊組合成的液壓前端單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是液壓前端單元中的“I/O”輸入輸出單元模塊，包括閥體及組裝在閥體中的插裝閥和電磁先導(dǎo)閥，在插裝閥上設(shè)置可加裝手動調(diào)節(jié)或智能調(diào)節(jié)裝置的控制蓋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是液壓前端單元中的液源控制模塊，包括閥體及組裝在閥體中的插裝閥、壓力調(diào)節(jié)閥、電磁先導(dǎo)閥，在插裝閥上設(shè)置可加裝手動調(diào)節(jié)或智能調(diào)節(jié)裝置的控制蓋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征是液壓動力源采用通用的標(biāo)準(zhǔn)油箱泵站系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的控制器，其特征是組合成液壓控制閥的液壓前端單元采用一個液源控制模塊和至少一個“I/O”輸入輸出單元模塊。
全文摘要
一種可編程液壓控制器，包括邏輯控制單元、液壓動力源、液壓控制閥及其組成的液壓回路系統(tǒng)，其中邏輯控制單元控制的各液壓控制閥均采用具有對液壓動力源油液調(diào)整功能的液源控制模塊和具有對液壓回路的執(zhí)行機構(gòu)起單一“開、關(guān)”作用的“I/O”輸入輸出單元模塊組合成的液壓前端單元。它從根本上改變傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)設(shè)計方法及生產(chǎn)方式，將各種類型液壓控制閥均簡化抽象為僅具有“開、關(guān)”單一功能的標(biāo)準(zhǔn)模塊。
文檔編號F15C1/02GK1110379SQ94112718
公開日1995年10月18日 申請日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者亓勝雨 申請人:亓勝雨