专利名称：一种机械压力机数控液压垫的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械压力机数控液压垫的控制系统，尤其涉及一种仅
采用一套工业计算机，配置一套TwinCAT软件和一些开关量及模拟量模块代替
传统控制方式的控制系统。
背景技术：
目前汽车厂机械压力机采用的是纯气式气垫。纯气式气垫虽在机械压力机 上广为应用，但由于自身结构的限制，它有着许多不可避免的缺陷。因此，现 在汽车厂逐渐开始应用液压式拉伸垫。来解决纯气式气垫没有缓冲、压边力不 可调的缺陷，满足拉伸工件时所需的缓冲、压边力可调等工艺要求。
机械压力机数控液压垫系统主要有液压站、液压缸、伺服阀、压力传感 器、位移传感器、电气控制系统等组成。如图1所示传统电气控制系统主要由
S7-400 PLC、 HMI、运动控制器和工业计算机等组成来完成数控液压垫的自动控 制。其存在以下问题
1) 采用的硬件多如S7-400 PLC、 HMI、运动控制器和工业计算机等价格昂
虫
2) 、硬件及软件型号多使用不方便，不易于维护；
3) 硬件多及硬件之间靠网络连接，因此故障率高。 发明内容
本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种采用工业计算机配置TwinCAT 软件和一些开关量及模拟量模块的机械压力机数控液压垫的控制系统。本实用 新型的实现手段如下
一种机械压力机数控液压垫的控制系统，包括逻辑开关量控制单元、压力 和位移传感器及伺服阀；其特征在于还包括开关量输入/输出单元、模拟量输入 /输出单元和工业计算机；所述工业计算机内部嵌有TwinCAT软件，用于顺序控 制、运动控制和组件间的通讯；所述开关量输入/输出单元通过EtherCAT现场 总线同工业计算机进行通信，将传送给开关量控制单元或通过开关量控制单元 传回的信号传送到工业计算机中；所述模拟量输入/输出单元通过EtherCAT现场总线将压力和位移传感器传回的传感信号传送到工业计算机上，或将工业计 算机的控制信号输出给伺服阔上，以驱动机械的执行机构。
由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的机械压力机数控液压垫的控
制系统，仅采用一套工业计算机，配置一套TwinCAT软件和一些开关量和模拟 量模块就能代替s7-400 plc、 mo、运动控制器和工业计算机等完成控制任务。
该系统统传统方式相对比具有
1) 成本低，传统电气控制系统采用了一套S7-400PLC ， 一套HMI， 一套 运动控制器， 一套工业计算机。本应用专利仅采用套工业计算机。
2) 故障率低，由于硬件减少很多，系统安全可靠。
3) 时间响应快，工业计算机运算速度是S7-400 PLC的IO倍以上，是运动 控制器的l倍以上。
本实用新型包含两幅附图
图1为传统电气控制系统框图2为本实用新型提供的电气控制系统框图。
具体实施方式
如图2所示，该机械压力机数控液压垫的控制系统，包括逻辑开关量控制 单元、压力和位移传感器、伺服阀、开关量输入/输出单元、模拟量输入/输出 单元和工业计算机；工业计算机中可采用Windows NT/2000/XP操作系统。在工 业计算机里安装一套TwinCAT软件，TwinCAT是一个自动控制软件包，它包含 顺序控制(软PLC)，运动控制(软移动控制)，组件间的通讯功能等等。
TwinCAT软件的软PLC功能，通过采用EtherCAT现场总线技术把开关量输 入/输出单元(即图中的kl1.2开关量输入和输出板)连接到工业计算机卜-， 通过对TwinCAT软PLC的编辑，来控制电机的启停，限位开关信号的控制等。 代替S7-400 PLC功能，完成数控液压垫顺序控制。
TwinCAT软件的软运动控制功能。通过采用EtherCAT现场总线技术把KL3. 4
模拟量输入和输出板连接到工业计算机上，通过模拟量输入/输出单元(S卩图 中的KL3模拟量输入板)采集压力和位移传感器的0-20mA的电流信号，信号被 传送到工业计算机上，通过TwinCAT软运动控制的控制功能，完成包括速度同 步、压力闭环和PID控制等，控制信号通过模拟量输入/输出单元(即图中的 KL4模拟量输出板)把0-20mA的电流信号输出给伺服阀，并驱动机械的执行机构。TwinCAT软件的软运动控制功能来代替运动控制器，完成液压缸预加速和压 边力调整的控制控制。另夕卜，TwinCAT软件的监控功能还可代替HMI功能，进行 参数的修改及画面的监控。监控显示直接在工业计算机上。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范 围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵 盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种机械压力机数控液压垫的控制系统，包括逻辑开关量控制单元、压力和位移传感器及伺服阀；其特征在于还包括开关量输入/输出单元、模拟量输入/输出单元和工业计算机；所述工业计算机内部嵌有TwinCAT软件，用于顺序控制、运动控制和组件间的通讯；所述开关量输入/输出单元通过EtherCAT现场总线同工业计算机进行通信，将传送给开关量控制单元或通过开关量控制单元传回的信号传送到工业计算机中；所述模拟量输入/输出单元通过EtherCAT现场总线将压力和位移传感器传回的传感信号传送到工业计算机上，或将工业计算机的控制信号输出给伺服阀上，以驱动机械的执行机构。
专利摘要本实用新型公开了一种机械压力机数控液压垫的控制系统，包括逻辑开关量控制单元、压力和位移传感器及伺服阀；其特征在于还包括开关量输入/输出单元、模拟量输入/输出单元和工业计算机；开关量输入/输出单元通过EtherCAT现场总线同工业计算机进行通信，将传送给开关量控制单元或通过开关量控制单元传回的信号传送到工业计算机中；模拟量输入/输出单元通过EtherCAT现场总线将压力和位移传感器传回的传感信号传送到工业计算机上，或将工业计算机的控制信号输出给伺服阀上，以驱动机械的执行机构。该系统具有控制响应快、达到精度高和动态性能好等优点适于在机械压力机数控液压垫的控制中广泛推广。
文档编号B30B15/16GK201366807SQ20082023924
公开日2009年12月23日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者杰 彭, 杨庆光 申请人:中国第一重型机械股份公司;一重集团大连设计研究院有限公司