一种钢铁行业的液压站控制系统的制作方法

一种钢铁行业的液压站控制系统，属于液压站技术领域。

背景技术：

液压站是钢铁行业中普遍采用的动力装置，液压站一般由液压泵、驱动电机、油箱、方向阀、节流阀、溢流阀等构成，在现有技术中，液压站中驱动液压泵工作的驱动电机一般为交流异步电机，由于交流异步电机在每次启动时均会对电网造成较大冲击而无法实现频繁启停，因此液压站中的驱动电机在工作时始终处于工作状态。

在钢铁行业中实际应用时，控制系统按照工艺要求（如plc）控制油路中的换向阀工作，液压站将重物举升一定高度，一段时间后控制系统控制换向阀换向，通过液压站使重物回落，当重物维持在高处时，由液压站泵出的液压油通过溢流阀回流。由此可知，按照上述工艺要求，液压站只需在重物上升和下降的过程中工作即可，然而由于交流异步电机自身的缺陷，在整个工艺过程中驱动电机必须始终处于工作状态，而在实际现场，重物维持在高处的时间所占的比例较大，因此造成了能源的极大浪费。

在现有技术中，随着电机技术的不断发展，也出现了一些可以满足频繁启停要求的电机，如伺服电机，对于新建立的液压站理论上可以直接采用伺服电机作为驱动电机，然而对于一些老旧的液压站则无法进行驱动电机的替换，其原因在于：（1）交流异步电机和伺服电机的控制程序完全不同，因此不能采用电机直接替换的方式。（2）现阶段各个行业中液压站以及相配套的控制系统均通过外包的形式由第三方企业完成，而控制系统的源程序一般为封闭式，因此钢铁企业通过修改源程序的方式实现电机替换的可行性仍较低。（3）即使第三方企业同意开发源程序，然而系统的修改和调试也需要一定时间，会对工厂的生产进度造成较大影响，会对企业的经济效益造成损害，为了不影响工厂的生产进度，一般液压站只有在停机检修的短暂时刻可以进行驱动电机的更换，然而停机检修的时间一般较短，只能满足电机的更换，无法满足驱动电机的调试。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用伺服电机作为驱动电机，借助伺服电机可以频繁启停的特性，驱动电机只需在重物的升起和下落时处于工作状态，因此大大降低了能源浪费的钢铁行业的液压站控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该钢铁行业的液压站控制系统，包括安装于液压站的第一控制器以及换向阀，第一控制器控制换向阀动作，其特征在于：设置有伺服电机驱动系统，伺服电机驱动系统包括第二控制器、伺服驱动器以及伺服电机，第二控制器的输出端连接伺服驱动器的输入端，伺服驱动器的输出端连接伺服电机，所述第一控制器控制换向阀工作的控制信号接入第二控制器的信号输入端；伺服电机作为液压站的驱动电机，其输出轴与液压站的油压泵相连，带动油压泵工作。

优选的，在所述的伺服电机驱动系统中还设置有中间继电器，中间继电器的线圈并联在所述第一控制器与换向阀之间的控制端口上，中间继电器的触点接入第二控制器的信号输入端。

优选的，在所述的伺服电机驱动系统中还设置有开关电源，开关电源的正极串联所述中间继电器的触点连接第二控制器的信号输入端。

优选的，所述的第二控制器采用型号为s7-200cpu224xpcn的plc。

优选的，220v交流电的火线连接第二控制器的1l端口，q0.0端口连接交流继电器ka2线圈的一端，交流继电器ka2的另一端连接220v交流电的零线，接触器km1线圈的一端连接220v交流电的零线，接触器km1线圈的另一端串联交流继电器ka2的触点ka2-1后连接220v交流电的火线，接触器km1的触点连接在伺服电机的电源供电回路中。

优选的，所述第二控制器的rs485通讯接口通过数据线与伺服驱动器相连。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本钢铁行业的液压站控制系统中，借助伺服电机可以频繁启停的特性，伺服电机只需在重物的升起和下落时需要工作，因此大大降低了能源的浪费。

2、由于在本液压站控制系统中在原先控制器的基础上增设了由第二控制器、伺服驱动器以及伺服电机组成的第二套电机控制系统，因此无需对原液压站控制器的程序进行改动，只需要将原控制系统中的开关量接入新增的第二套电机控制系统中，降低了对原液压站控制程序提供方的依赖程度，因此原液压站在硬件及软件上均实现了最大程度的保留，特别适用于老旧液压站的改造。

3、由于无需对原液压站的控制程序进行改动，因此新增的第二套电机控制系统完全可以在完成调试后直接进行驱动电机替换后即可实现，该工作在工厂正常检修的间隔内即可完成，无需占用工厂正常工作时间，保证了工厂正常的工作流程和经济效益。

4、由于通过控制器以及伺服驱动器对伺服电机的控制属于本领域的常规控制手段，因此在本申请的液压站控制系统中，也无需进行大量的软件开发工作，进一步降低了改造成本。

附图说明

图1为钢铁行业的液压站控制系统原理方框图。

图2为钢铁行业的液压站控制系统电路原理图。

具体实施方式

图1~2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~2对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种钢铁行业的液压站控制系统（以下简称液压站控制系统），包括第一控制器、换向阀、中间继电器、第二控制器、伺服驱动器以及伺服电机。第一控制器的信号输出端与换向阀的信号输入端相连，第一控制器是液压站原本配备的控制器，第一控制器对换向阀的控制也是液压站原本所具有的功能，因此第一控制器对换向阀的控制策略在本液压站控制系统中不再详述。

在本液压站控制系统中，设置有第二控制器、第二控制器的信号输出端与伺服驱动器的输入端相连伺服驱动器的信号输入端，伺服驱动器连接伺服电机，伺服电机的输出轴与油压泵相连。还设置有中间继电器，中间继电器的线圈并联在第一控制器对换向阀的控制信号输出端，中间继电器的触点连接在第二控制器的控制信号输入端。

结合图2，本液压站控制系统中，第二控制器（控制器u1）采用型号为s7-200cpu224xpcn的plc，在控制器u1上还安装有型号为em231的模拟量输入模块。220v交流电串联空气开关qf1之后连接控制器u1的供电输入端（n端口和l1端口）以及电源模块u2的电源输入端，开关电源u2采用市售常见的开关电源实现，将220v交流电转换为24v直流电。

220v交流电的火线连接控制器u1的1l端口，q0.0端口连接交流继电器ka2线圈的一端，交流继电器ka2的另一端连接220v交流电的零线。接触器km1线圈的一端连接220v交流电的零线，接触器km1线圈的另一端串联交流继电器ka2的触点ka2-1后连接220v交流电的火线。接触器km1的触点连接在上述伺服电机的电源供电回路中，交流继电器ka2为接触器km1的中间继电器。电源模块u2的电源正极串联触点ka1-1后接入控制器u1的i0.0端口，触点ka1-1为上述图1中中间继电器的触点。

控制器u1和模拟量输入模块em231的gnd端口同时接地，控制器u1的rs485端口（port1端口）通过数据线与伺服驱动器（图2中模块u3）相连。

具体工作过程及工作原理如下：

在工厂检修等短暂的停车时间段中，将原液压站的交流异步电机更换为伺服电机，并将伺服电机的输出轴与液压泵连接。对于伺服电机的调试过程可在电机更换之前完成，电机更换完毕之后确保在液压站原控制器（第一控制器）对换向阀的控制信号端处并联中间继电器，并将中间继电器的触点接入第二控制器的信号输入端。在电机更换之前的调试过车中，可直接将中间继电器的触点接入第二控制器进行调试，也可通过常规手段通过另外的开关量模拟换向阀的控制信号进行调试。

在正常工作时，第一控制器根据其内部固有的程序驱动换向阀工作，当需要举升重物时，第一控制器向换向阀输出控制信号控制换向阀动作，该控制信号同时通过中间继电器被送入第二控制器中，第二控制器通过伺服驱动器驱动伺服电机带动油压泵工作，实现重物的举升，当重物提升至预定高度后，第二控制器通过伺服驱动器控制伺服电机停止转动。

当需要使重物下落时，第一控制器按照其内部固有的程序驱动换向阀换向，换向阀完成换向后，第二控制器根据第一控制器输出端控制信号再次控制伺服电机动作，因此伺服电机工作后配合换向后的换向阀实现重物的下落，如此往复。

由上述可知，在本液压站控制系统中，借助伺服电机可以频繁启停的特性，伺服电机只需在重物的升起和下落时需要工作，因此大大降低了能源的浪费。

由于在本液压站控制系统中在原先控制器的基础上增设了由第二控制器、伺服驱动器以及伺服电机组成的第二套电机控制系统，因此无需对原液压站控制器的程序进行改动，只需要将原控制系统中的开关量接入新增的第二套电机控制系统中，降低了对原液压站控制程序提供方的依赖程度，因此原液压站在硬件及软件上均实现了最大程度的保留，特别适用于老旧液压站的改造。

由于无需对原液压站的控制程序进行改动，因此新增的第二套电机控制系统完全可以在完成调试后直接进行驱动电机替换后即可实现，该工作在工厂正常检修的间隔内即可完成，无需占用工厂正常工作时间，保证了工厂正常的工作流程和经济效益。

由于通过plc（第二控制器）以及伺服驱动器对伺服电机的控制属于本领域的常规控制手段，因此在本申请的液压站控制系统中，也无需进行大量的软件开发工作，进一步降低了改造成本。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。