液压机速度控制（精选十篇）
液压机速度控制 篇1
飞机阻力伞也叫减速伞，是用来减小飞机着陆时滑跑速度的伞状工具。通常由主伞、引导伞和伞袋等组成，装在飞机尾部的伞舱内。飞机着陆滑跑中，由飞行员操纵打开伞舱门，引导伞首先张开，将伞袋拉出，打开主伞，伞衣被拉出张开后可增大空气阻力，向后拖拽飞机，使之减速，缩短滑跑距离。
飞机阻力伞是歼击飞机在降落过程中必需使用的装置，它直接关系到飞行的安全。作为飞行保障的地面设备，包伞机广泛应用于各类飞机阻力伞的封装成型，也就是将打开的伞具按压力、尺寸等使用要求重新装入伞袋内待用。目前国内使用的多为气压包伞机，其冲击力大，工作不稳定，所封装的伞具尺寸较小，已满足不了新一代战机的要求。
根据科研试飞需要，在参考国外原型液压包伞机的基础上并结合实际需求，改进研制了某型液压包伞机。新研制的液压包伞机要求液压缸（带压盘）速度可调控，封包过程中压盘可在任何位置上下灵活换向，以便工作人员将伞具按顺序、按要求平整放入伞包。包伞机还必需具有电动和手动两种供压方式，以满足包伞工作的特殊需要。
1 液压包伞机的结构与工作原理
液压包伞机由液压控制箱、液压缸、压盘、伞筒、安装架等部件组成（见图1）。工作时，把伞袋放入伞筒并固定在伞筒外壁上，陆续向伞筒内装伞，系统按要求供压对伞具进行封装成型。
参考国外原型设备并结合实际需求，液压包伞机系统采用齿轮泵、节流阀、溢流阀、液压缸等元件组成节流调速回路。这种调速回路工作可靠、成本低、调速范围大。该设备液压系统工作原理如图2。主要由液压缸、液压泵、溢流阀、安全活门、电磁换向阀、单向节流阀、油滤、油箱等液压附件构成。两路供压：一路由电机→液压泵→单向阀1→系统；另一路由手摇泵→单向阀2→系统, 该系统作为应急供压之用。安全活门保证系统的最大工作压力不超过一定范围，电磁开关用于完成液压缸的快速进、退转换，完成包伞工作。
2 液压包伞机的速度调节原理
液压包伞机工作（即液压缸放下）时，速度要求约4 m m/s，而液压缸收起时，则越快越节省时间。为此，设置了由溢流阀和单向节流阀组成的出口节流调速回路，液压缸收起时油液直接通过单向阀回油箱。由节流阀控制从液压缸回油腔流出的流量Q2，因而也就控制了进入液压缸的流量Q1，最终控制液压缸的速度V。
液压缸活塞稳定运动时，活塞受力平衡方程为：
式中：A1、A2—液压缸无杆腔、有杆腔的有效作用面积；
P1、P2—液压缸进、回油腔压力；
F—液压缸的输出力即外负载。
当不计管路压力损失时, P1=PP、P2=△P0 (3)
式中：PP—液压泵工作压力
△P0—节流阀压差
进入节流阀的流量Q2=k a△P0m (5)
式中：k—液阻系数，取常数；
a—节流阀通流面积；
m—节流阀口形状指数，其值在0.5～1之间。
液压缸速度
由（6）式可看出，当负载F不变且维持PP不变时，液压缸速度V与节流阀通流面积a成线形关系。所以可通过调节节流阀的开口大小a控制液压缸工作速度V的快慢，达到理想的工作状态。
3 液压包伞机方向控制中的问题及解决措施
系统中液压缸的换向由两位四通电磁开关Y D F-1 1控制。
系统调试中，当用电动泵供压时，按压电磁开关YDF-11的转换按钮，液压缸可在任何位置灵活换向。而用手摇泵供压时，扳动电磁开关的手动转换手柄，液压缸仍往下行，行至行程末端时，转换命令才起作用。同样的管路，电动泵供压和手摇泵供压产生的结果不同，也就是说手摇泵供压时液压缸不能在任何位置灵活换向，达不到设计要求。通过多方分析试验，仔细分析电磁开关YDF-11的工作原理，终于找到了问题的症结所在。我们先看电磁开关Y D F-1 1的工作原理（如图3）。
电磁开关YDF-11由电磁部分和配油部分组成。
线圈通电时，活动铁心向左移动，将钢珠活门顶向左端，堵住来油口，并使活塞内腔与回油路接通。而配油柱塞左端套筒内腔始终是与来油路相通的。于是配油柱塞在油压作用下，克服弹簧力量向右移动到极限位置，使来油接头与放下接头接通，活塞杆下移。这时收上接头经过配油柱塞与回油接头接通。
线圈断电，电磁铁磁性消失，钢珠活门在液压作用下向右移动，堵住回油路，并使活塞内腔也与来油路沟通。这时配油柱塞两端油压相等，但右端活塞内腔的液压作用面积较大，而且还有弹簧张力的作用，所以配油柱塞向左移动到左极限位置，使来油接头与收上接头接通，放下接头与回油接头接通，活塞杆收起。
手动操纵与此原理相同。
设推动配油柱塞移动的力为F，管路油压为P。要使柱塞左移，使来油、收上接头接通，则必有：
电动泵为持续供压、流量大, 而手摇泵为断续供压，流量小。在用手摇泵供压时，小流量的油液进入电磁开关，扳动电磁开关转换手柄，配油柱塞两端的压力差不足以把配油柱塞推到左极限位置，使来油、收上接头接通，即产生了上述现象。
由上式可看出, 在配油柱塞面积A左、A右一定的条件下, 若要增加推动配油柱塞移动的力F, 则只有在增加管路油压P上想办法。为此，在活塞杆收上回油管路上加装一个转换开关（即节流阀，手摇泵工作时用），通过调节节流阀的开度，产生合适的背压，从而增加了推动配油柱塞移动的力。扳动电磁开关转换手柄，液压缸可在任何位置灵活换向，问题得到了很好解决，达到了设计要求。
4 结束语
图1为新研制的液压包伞机实物照片。经过多次的反复试验，该液压包伞机能够很好地完成包伞过程中速度及方向的控制，换向灵活，封装的伞包直径、体积大，并且工作平稳、操作安全方便，具有速度、压力无级调节功能。包伞机管路系统的设计可推广到各种型号阻力伞的封装，具有很强的通用型。本文就包伞机研制及调试中出现的问题、现象及解决办法进行了介绍，为同类产品的列装提供借鉴、参考。
参考文献
[1]官忠范.机械工业出版社.液压传动系统
[2]雷天觉.北京理工大学出版社.新编液压工程手册
液压机速度控制 篇2
压力和温度对两种液压油的超声波速度的影响
流体介质的声速测量是超声非接触压力测量和流量测量的基础,介质中的.声速主要受压力、温度和介质本身物理特性的影响.为研究液压油的超声特性,本文以实验数据为基础,通过回归分析方法建立了两种液压油的声速-温度(C-T)、声速-压力(C-P)和声速-油品(C-O)模型,为采用超声非接触检测方式测量液压系统的压力和流量及其它类似介质的超声特性研究提供了实验依据.
作 者：谢建 刘俊 田桂 XIE Jian LIU Jun Tian Gui 作者单位：第二炮兵工程学院,西安,710025刊 名：声学技术 ISTIC PKU英文刊名：TECHNICAL ACOUSTICS年，卷(期)：200726(6)分类号：O4关键词：模型 回归分析 超声特性
液压机速度控制 篇3
关键词:局部阻力;移架速度;液控单向阀;AMESim仿真
中图分类号:TP391.4文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0001-03
当液压支架移架时,为了克服液压系统的局部阻力,液体局部压力损失很大,而液控单向阀的局部阻力在系统的总局部阻力中所占比例较大,因而研究如何通过减小液控单向阀的局部阻力来提高移架速度是很有意义的。
1 推移千斤顶控制回路的工作原理
这种推移装置推移千斤顶不是直接安装在液压支架的底座和刮板机槽帮之间,其两端分别同支架底座和推移框架相连。当换向阀置于右位時,推移千斤顶的有杆腔进液,活塞杆缩回带动推移框架向前移动,实现推溜(以支架为支点);当换向阀置于左位时,活塞腔进液,液压油缸缸体前移,带动支架底座向前移动,实现移架(以刮板输送机为支点)。为防止相邻支架移架时输送机被拉回,在推移千斤顶的有杆腔油路上加设了由液控单向阀和安全阀组成的控制阀。
2 AMESim仿真环境介绍
AMESim是法国IMAGINE公司于1995年开发出的一款新型高级建模和仿真软件, 其全称为系统工程高级建模和仿真平台。它为用户提供了一个系统工程设计的完整平台,使用户可以在同一个平台上建立复杂的多学科领域系统的模型,集成有鲁棒性极强的智能求解器和严谨的非连续处理功能以及齐全的线性化分析工具,包括系统特征值的求解、Bode图、Nichols图、Nyquist图、根轨迹分析等,使用户在仿真计算后可以非常方便地分析和优化自己的系统。AMESim友好的图形化界面使用户可以直接使用该软件提供的丰富的元件应用库来构建复杂的系统模型,研究任何元件和系统的静态和动态性能,使其成为当今领先的多学科系统建模、仿真及动力学分析软件。
3 AMESim仿真模型的建立与移架过程的仿真
推移千斤顶控制回路由一些基本的元件构成。在仿真时,液控单向阀对整个系统的局部压力损失影响较大,需要在AMESim/HCD下根据元件的实际结构和尺寸自己搭建,其他元件在AMESim液压元件库里直接调用。
3.1 液控单向阀仿真模型的建立
在AMESim/HCD下建立液压元件的依据是元件本身的物理结构。液控单向阀的结构简图见图2,主要是由阀盖、顶杆、活塞、阀座、阀芯、弹簧、密封圈等基本元件组成。从AMESim子元素库选取相应的子元素替换实际的物理单元,并把所有子元素的端口依次连接,最后得到液控单向阀的完整模型见图3。
3.2 推移千斤顶控制回路仿真模型的建立
(1)将上述建好的液控单向阀仿真模型按照图1的工作原理图在AMESim仿真软件Sketch模式下选用液压应用库中的元件构建,见图4的推移千斤顶控制回路的仿真模型。
(2)在Submodels模式下为仿真模型的各元件选择合适的数学模型,给定合适的模型假设。
(3)在Parameters模式下设定系统各元件的参数,设置如下:泵站卸荷阀调定压力为31.5 MPa,泵站额定流量为500 L/min,安全阀的调定压力为40 MPa,负载为429 kN,推移千斤顶活塞直径为140 mm,活塞杆直径为90 mm,行程为900 mm,主进回液管直径为25 mm,长度为60 m,支路进回液管直径为10 mm,长度为3 m,
液控单向阀控制口K等效直径设为3 mm,控制活塞直径35 mm,阀芯直径24.5 mm,顶杆直径6.5 mm,阀芯最大开口量为5.5 mm。
(4)最后在run模式下设置仿真参数并运行,获得的仿真曲线见图5。
4 仿真结果分析
从移架速度图可以看出,移架时间大约2.1 s,支架在移架过程中会产生较大的波动,这是由于换向阀和液控单向阀在快速开启和关闭时所产生的液压冲击造成的。从阀芯位移曲线图可以看出,阀芯开启后也会有较大的波动,这是由阀芯瞬间开启时产生的瞬态液动力造成的。要想提高移架速度,就要减小液控单向阀的局部阻力,增大阀口通流面积,而阀口通流面积与阀芯直径和阀口开度成正比,所以,增大阀芯直径和阀口开度能够提高移架速度,但阀芯直径和阀口开度又不能太大,太大系统会产生很大的波动,影响系统的稳定性。下面将阀芯直径增大为25.5 mm,阀芯最大开口量增大为7 mm,其他参数不变进行仿真,得出的仿真曲线见图6。
从仿真曲线图中可以看出,移架时间大约1.8 s,比原来减小0.3 s,移架速度有明显提高。从阀芯位移曲线可以看出,系统的稳定性比原来有所降低,但这对移架过程不会产生太大影响,所以非常有利于适应煤矿高产高效生产的需要,提高煤矿的经济效益。
5 结束语
影响移架速度的因素有很多,而减少液压系统的阻力是提高移架速度的主要途径。研究表明,适当增大液控单向阀阀芯最大开口量和阀芯直径能够明显减小液压系统的局部阻力,提高移架速度,为合理设计优化液控单向阀结构,提高煤矿的经济效益提供了参考。
参考文献:
[1]黄自强,何青则,何振华.液压支架的技术现状及发展趋势.山西机械.2000.(4)49-50.
[2]寇子明.液压支架动态特性分析与检测.北京:冶金工业出版社,1996.56-60.
[3]付永领,祁晓野.AMESim系统建模和仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[4]江玲玲,张俊俊.基于AMESim的液压位置伺服系统动态特性仿真[J].机械工程与自动化.2007(1).35-37.
作者简介:刘宝龙,男,1981年出生,山西忻州人,现为太原理工大学硕士研究生,研究方向为机电液一体化。
Research of Advancing Velocity of Hydraulic Support Base on AMESim
Liu BaoLong,Lian Zisheng
Abstract: Focusing on how to improve advancing velocity of hydraulic support , advancing process is simulated by adopting the advanced hydraulic system modeling simulation software of AMESim. It shows that appropriately Increasing maximum openings and valve spool diameter of hydraulic control single valve can obviously reduce local resistance and improve advancing velocity, but in a certain extent influence the stability of the system.the research provides reference for designing and optimizing structure of hydraulic control single valve, improving economic benefits of the coal mine.
液压电梯PLC速度调节系统设计 篇4
1、液压电梯PLC速度调节系统工作原理
1.1 液压电梯速度调节系统结构组成
液压电梯升降平台工作时油液由叶片泵形成一定的压力油, 经滤油器、隔爆型电磁换向阀、节流阀、液控单向阀、平衡阀进入液压缸下端, 使液压缸活塞向上运动, 提升重物, 液压缸上端的回油经隔爆型电磁换向阀回到油箱, 其液压回路的额定压力可通过溢流阀进行调整。
1.油泵;2.电机;3.上升比例流量阀;4.溢流阀;5.单向阀;6.下降比例阀;7.快速切断阀;8.油缸;9.轿厢;10.容栅传感器;11.速度控制器;12.可编程控制器
以PLC为核心的液压电梯速度调节系统, 其系统结构原理如图1所示。本调节系统的轿厢速度检测采用容栅传感器, 通过其对轿厢在任意时刻的速度检测, 然后将数据送至速度控制器 (89C51单片机) 中处理, 对上、下比例阀的控制通过可编程控制器PLC来实现, 然后通过数据传输将PWM信号输出给速度控制阀, 从而实现液压电梯的速度调节。
1.2 液压电梯速度反馈系统组成
液压电梯速度反馈系统主要由PLC速度控制器、比例阀、液压驱动、轿厢负载及速度反馈等环节组成。如图2所示为液压电梯反馈系统原理图, 当可编程控制器PLC传出一个信号时, 通过I/O接口端输入到速度控制器中, 通过上、下升比例阀, 控制液压油缸伸缩, 从而驱动液压电梯轿厢的升降。液压电梯轿厢在任意时刻的速度检测结果反馈到控制器中, 通过与预先设定的速度理想曲线相比较, 从而校正与设定的理想曲线偏差来调节电梯运行速度, 确保电梯运行的舒适性。
在该系统中, 因电控部分与液压系统相比其时间常数很小, 可看作是比例环节, 因而液压控制系统模型决定着整个电梯速度控制。
2、PLC电梯控制系统设计
PLC电梯控制系统主要是采用三菱可编程控制器FX2N, 其主要由FX2N-4AD模拟量输入模块和FX2N-4DA模拟量输出模块组成。FX2N-4AD模拟量A/D转换模块可将外部模拟信号转换为数字信号输入;其共有4个输入通道 (CH1、CH2、CH3、CH4) , 四个模块可同时使用或部分使用, 可将模拟电压输入或者模拟电流输入, 由BFM (Buffer Memory) 参数决定。模拟量电压输入范围是-10V~+10V, 数字量输出范围是-2000~+2000.FX2N-4DA模拟量输出模块有四个输出通道, 将PLC内部数字量转换为相应的模拟量输出, 直流电压模拟量输出范围为-10V~+10V, 模块内部设有32个缓冲存储器。
电梯信号控制系统组成如图3所示。输入接口主要由运行方式、运行控制、安全维护组成, 用户可以通过PLC编程来实现电梯上下行的控制和轿厢的速度控制;输出接口主要由呼叫电梯指示、楼层显示、运行显示、呼梯铃以及开关门控制组成, 主要功能是给用户一个电梯运行状态的反馈和自行操作控制。
PLC楼层与速度控制原理如图4所示, K1、K2、K3、K4为开关指令。在电梯上行过程中, 当K1、K2同时闭合时, 电梯加速上行;当K1断开, K2闭合时, 电梯减速上行;当K3、K4闭合时, 电梯加速下行。
3、PLC电梯速度控制系统特性
采用PLC为核心的速度控制系统, 能有效地诊断和排除一系列问题的存在, 其功能主要体现在以下几个方面:
3.1 实时性
(1) 由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提, 信号处理时间短, 速度快。所以当PLC控制器运用在液压电梯中, 能使其在工作过程中运行速度更快。
(2) 基于信号处理和程序运行的速度, PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。在电梯信号组成中, PLC输入端接一个安全维护系统, 能更有效地控制液压电梯的安全性。
3.2 可靠性
(1) 所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离, 使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离, 可以防止各电路之间的相互干扰, 从而能提高系统的性能指标。
(2) 各模块均采用屏蔽措施, 以防止噪声干扰;同时也具有良好的自诊断功能, 一旦电源或其他软、硬件发生异常情况, CPU立即采取有效措施, 以防止故障扩大。
3.3 控制系统采用结构模块化
为了适应各种工业控制需要, 除了单元式的小型控制器以外, 绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件, 包括CPU, 电源, I/O等均采用模块化设计, 由机架及电缆将各模块连接起来, 系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
4、结语
采用PLC速度控制系统控制液压电梯的运行速度, 不仅能有效实现液压电梯的智能控制和轿厢速度反馈控制, 同时也具备了结构简单、通用性强, 并且也很好地防止系统内部的干扰, 确保电梯平稳有序的工作。
参考文献
[1]赵国军, 杨华勇.采用轿厢反馈控制的液压电梯系统[J].浙江工业大学学报, 1996, 24 (3) :pp188-190.
[2]李晶, 张荣.基于C8051单片机的液压电梯速度控制系统设计[J].中国工程机械学报, 2006, 4 (1) :pp65-66.
[3]李晶, 液压电梯速度控制研究[D].上海:同济大学, 2006.
[4]邓先志, 李晶.新型阀控液压电梯系统[J].同济大学学报, 2000, 5:pp10-12
[5]应秀华.阀控液压电梯单片机速度控制系统的研究[D].浙江杭州:浙江大学, 2002.
液压机速度控制 篇5
由于业务发展需要进行大量的群发短信，为有效预防其对BSC造成影响，通过进行理论计算和话务统计摸底，提出能够接受的短信速度以及调整措施，以便在关注网络的寻呼情况下及时进行调整。
一、理论计算
计算非组合式BCCH小区，理论上最大可承载的寻呼数，即paging number（而对于组合式（combined）BCCH，建议尽量不要采用）：
1、条件：
前提1，所有小区配置一个非组合BCCH
前提2，接入允许保留块数为A
注：1）寻呼块数为9－A
2）1帧＝4.615ms,1 复帧＝51帧＝0.2354s
即1秒有 1/0.2354= 4.25复帧，每秒的寻呼块数为：4.25*(9-A)
前提3，平均每个寻呼块的寻呼消息数为B
注： X：每寻呼块可发送寻呼次数
Y：寻呼中TMSI和IMSI比例
X*（Y/（Y+1））*1 寻呼子块 +X*（1/（Y+1））*2 寻呼子块 = 4 每寻呼消息子块数。==> X=4*（Y+1）（/Y+2）
前提4，寻呼重发比为C
注：
1、每个寻呼块23字节，可以发送
1）2个IMSI寻呼；
2）2个TMSI和1个IMSI寻呼；
3）4个TMSI寻呼；
前提5，考虑到寻呼命令的分布情况，我们认为超过一定门限M（每个厂家不同）以后，寻呼信道会发生拥塞。即网络的实际容量要小于理论容量。
注：爱立信设备的实际容量为40%BTS理论容量，摩托罗拉设备的实际容量为35%BTS理论容量，其它厂家也应有相应的门限。
2、公式：
最大可承载的寻呼数：4.25*(9-A)*B/（1+C）*3600*M3、计算结果（例）：
bs_ag_blks_res =1
接入允许保留块书为1，则1复帧有（9-1）= 8个寻呼块，1秒可发 4.25*8=34寻呼块。
假设IMSI和TMSI的寻呼均有，首次寻呼是TMSI，二次寻呼是IMSI（占首次寻呼的比例为7%）则 则每个寻呼块可发送3.5次寻呼。
则1秒最多可发送 34*3.5 = 119次寻呼。
即1小时内可发送 119*3600*40%=171360 次寻呼。
注：由于用户的行为可能具有较大的突发性，同时考虑到未来业务的发展。为了使网络的运行安全稳定，在结合现网话务统计计算群发短信速率时还应为网络容量留有一定的冗余。
另外考虑业务部门可能是按照整个号段进行群发短信，而1个号段的所有号码同时登记到一个位置区的可能性又不大，分析大城市的位置区多，用户分散；小城市的位置区少，用户相对集中。因此根据城市的规模每个城市给予不同的权重。
下面本次各公司关于每个位置区（lac）的现网数据以及分
4、如果进行群发短信，网络的SDCCH话务量必然会增加，可以参考我们上一节计算的最大群发短信业务量对现网SDCCH信道的配置进行调整。现网每条短信的平均占用时长为2.38秒，以2.5秒计算，假设用户是按照TCH话务量均匀的分布在每个小区内（特殊情况可以加以考虑），请计算由于群发短信带来的SDCCH话务量，并酌情调整以免影响网络接通率。另外在第二季度全省的短信用户的目标将达到全省用户的71%以及ussd业务的增长也是导致sdcch话务量的增长因素。
根据经验一旦由于群发短信达到负荷门限，由于多次“二次寻呼”就会引发雪崩效应，使寻呼数成倍增加。因此建议市公司根据网络运行情况适当调整二次寻呼的设定，必要时可以只设一次“二次寻呼”。
4、结论：
1、网络的最大可承载的寻呼数是一定的，与网络的配置和系统的设计有关。如果短消息量突然增大，则寻呼量会增大，支持用户将减少，因此需要流量控制（发送速度限制）保护；
2、不同地区、不同时期的话务模型是不同的，因此计算时各参数应代入不同的值。
3、由于系统的正常运行还要受到话务模型中的其它因素，如话务量、位置更新、呼叫时长等其它因素的影响，建议群发短信时密切关注系统负荷的变化；
二、关于业务部门群发短信的建议
1、尽量不要在忙时群发短信；早忙时9：00-11:00，晚忙时：18：00-21:002、每秒发送短信的数量做以限制；
3、尽量不要按照整个号段发送，因为一个号段的用户必是同一个城市的用户，因此登记在同一个位置区的概率也较大。建议将一些号段交叉起来再按照城市逐条均匀的进行交叉！使同一个时段的短信尽量发向不同的网元。
附加说明：关于爱立信交换机上查看寻呼方式的方法。
查看第一次PAGING是否使用IMSI；
dbtsp:TAB=AXEPARS,SETNAME=GSMMMSC,NAME=TMSI PAR;用于决定第一次PAGING是否使用IMSI；
VALUE=0，表示用IMSI PAGING
VALUE=1，表示只在加密连接时用TMSI
VALUE=2，表示用TMSI PAGING
查看第二次PAGING是否使用IMSI；
液压机速度控制 篇6
设计的专用液压机主要由机械主机、液压系统和PLC电气控制三部分组成。机械主机由左、右折弯机构, 压板机构及机架等组成。左、右折弯机构和压板的运动由液压缸驱动。液压系统油路采用集成连接方式, 考虑到左、右折弯的平稳性, 液压系统采用双联泵供油。控制系统选用CPM2A230CDR2D型PLC, 采用PLC控制的优点是结构简单、维护方便、抗干扰能力强等。
2 工作原理
液压系统的电磁铁动作顺序表见表1.专用液压机由两种工作状态, 即自动循环和手动状态。液压系统和电控系统的自动循环工作原理为:接通系统电源后, 按下启动按钮SB1, 泵站电动机启动, 电磁铁YA6通电, 液压系统处于卸载状态。装料后, 按下循环启动按钮后, YA6断电, YA5通电, 压紧缸伸出使压紧板压下, 压紧棒料并压下行程开关ST1后, 完成夹紧工序。同时开始下一工序, YA1和YA3一起通电, 左侧和右侧液压缸同时伸出带动左、右折板同时折弯, 都折到位并压下相应的行程开关ST2、ST3后, YA1和YA3断电而YA2和YA4通电, 左侧和右侧液压缸回缩带动左、右折板同时开始退回初位, 退回到位并压下开关ST4、ST5后, YA2、YA4和YA5断电, 压紧缸回缩带动压紧板快速退回, 压下开关ST0后, 电磁铁YA6通电系统卸载, 完成一个自动循环。工人卸料、装料后, 按下循环启动按钮, 又开始下一个循环。
手动动作可以实现对专用液压机的每个动作的单步运动控制, 以便于对专用液压机工作状况或出现故障时的调整与调试。在生产加工过程中, 很少使用手动动作。
3 设计要求
设计要求如下:
加工原材料为直径12-41.5mm的金属棒料;
产品有3个弯曲段, 要求1次挤压弯曲成型;
适用于十余种不同尺寸和挤压角度形状;加工过程中, 产品表面不能出现压痕;加工生产率要求一次挤压过程中实现5-10根金属棒料同时挤压成型;
生产周期要求一次加工成型时间不超过15S;
系统工作能力可调, 最高综合生产能力达到15000件/8小时;
要求成型的产品有很好的平面度, 每个折弯处的圆弧度要小。
4 控制要求
对所设计的专用液压机的控制要求是:
(1) 要能够实现工作的自动化控制。
(2) 要能够实现单步动作的控制, 以便于专用液压机的调试与调整。
互锁控制要求是:
(1) 在每次自动动作后, 泵站能够自动卸载, 以保证工人装卸工件时的安全。另外, 减小系统的功率损失, 避免液压系统发热过多, 造成液压油液早期劣化, 并能保证泵的使用寿命。
(2) 每当按下自动动作按钮, 系统卸载停止, 折弯机自动循环动作。
5 控制方案设计
5.1 硬件配置
考虑到折弯机的工作不太复杂, 工作相对比较稳定, 安装好后不需要频繁移动机体, 以及经济因素等, 选用PLC的类型为Siemens200CPU226, 有24个输入点, 16个输出点, 属于继电器输出型, 直流24V供电。控制系统控制液压系统液压油的流向, 按顺序实现专用液压机的动作, 并制作电气控制柜。为了缩短工作循环时间, 设计左侧缸和右侧缸同时工作, 在工作都到位后, 又同时缩回。PLC控制系统主要接收主机上的行程开关信号, 通过继电器实现对电磁铁的通、断电控制。
5.2 梯形图
按照上述配置可画出控制系统的梯形图, 进而转换成程序语句。
5.3 控制柜面板上的按钮布置
为了实现控制要求操作, 在控制柜控制面板上设置了一些按钮, 各个按钮的功能是:
(1) 电源按钮。包括1个电动机启动/停止按钮, 1个电源控制按钮和1个急停按钮。并配置2个指示灯, 表示电源是否正常工作。
(2) 手动按钮。包括慢速压紧/松开、左折、左退、右折、右退和卸载7个按钮。
(3) 自动按钮。当系统调整好, 给定电源后, 每按下1次按钮, 可完成1次整个循环自动动作。
(4) 拨位开关。控制柜面板上有2个拨位开关, 分别用来实现手动/自动以及120°/90°左折弯切换。
6 结语
为了实现左右折弯的平稳性, 采用了出口节流调速回路。液压系统采用双联泵供油, 以实现左右折弯液压回路压力和速度的独自调整, 互不干涉。为了减小功率耗损, 液压系统采用了电磁溢流阀卸载回路。研制的专用液压机主机结构新颖, 工作可靠、效率高, 可将不同直径的棒料折成不同形状的产品, 并能实现一次三弯折弯成型, 本文设计的PLC控制系统可靠, 且可靠性高, 性能稳定, 操作方便。
参考文献
[1]刘俊等.基于PLC的液压机控制系统设计[J].机械制造与自动化, 2010.
道路速度控制措施 篇7
1 速度与安全的关系
1.1 车速与事故数的关系
在实际道路交通流中,车辆的运行车速与设计车速往往并不一致,在尽可能的条件下,驾驶员总是倾向于保持一个较高的车速行驶,产生行车速度超过限定值和路段实际所容许值的现象比较常见。
很早就有研究表明事故数与速度不是简单的线性关系。1964年,Solomon在600km公路上观测10000个驾驶员的车速与事故的情况,发现车速与事故数之间是一个“U”形曲线;车速接近平均车速时,事故率最低;随着车速与平均车速差的增大,无论是大于平均车速还是小于平均车速,事故数都呈增加趋势。
根据Hauer在1971年的研究发现,如果驾驶员比以平均车速高很多或低很多的车速行驶,就很有可能遇到更多的事故。1997年,澳大利亚的Kloeden在使用事故再现技术研究车速与事故率的关系中发现,随着车速高于限速差值的不断增加,发生事故的可能性增大,当车速高于限速5km/h时,发生事故的可能性会提高2倍。因此,车速差会导致事故,道路上车速越离散,事故率越高。为了减少事故数,应该不只是简单地降低速度,更要降低速度差。
1.2 车速与事故严重度的关系
车速与事故严重度的关系是基于物理学的,运动的车辆的能量是其质量与速度平方的乘积的关系。研究表明,车速超过96km/h后事故严重度随速度增加而快速增加,车速超过112km/h后致命伤亡的可能性迅速增加。Bowie和Walt研究发现:事故中伤亡的可能性取决于事故中速度的变化率,变化率小于16km/h时,严重伤亡的可能性小于5%;当变化率超过48km/h时,严重伤亡的可能性超过50%。
1.3 限速与交通安全改善的关系
美国Parker等人的研究表明:降低限速值与事故减少之间的关系不明确。但对于高速公路,其限速值的降低有利于减少严重伤亡的事故。瑞典Nilsson的观测数据表明,限速值由110km/h降到90km/h后,死亡事故减少了21%。瑞士的Finchet al的观测数据表明,限速值由130km/h降到120km/h后,死亡事故减少了12%。
2 道路速度限制的标准及依据
文中所提及的速度控制措施主要是指正常道路交通条件下的速度限制、管理问题,不涉及突发性事件、不良气候下的临时限速等。
车速管理能够帮助驾驶员排除一些不稳定因素的影响,使其充分地预见到道路的线形条件和路侧状况,从而使其对驾驶速度和行为做出正确的决定。对限速的方法和标准,不少国家更注重平衡运输效率与交通安全之间的关系,限速值在一定程度上反映了管理者的决策和执法水平。据我国有关部门测试,时速在100~120km是车辆性能、速度、安全等因素最佳结合点,既省油、环保,又安全、快速。正因如此,世界高速公路限速120km/h最为普遍。
1)依据道路交通安全法律法规对行车速度的有关规定给出速度限制值。法律法规的限速有2种方式:一是以道路条件来限速,如我国《道路交通安全法》规定机动车在道路上行驶不得超过限速标志、标线标明的速度。在没有限速标志、标线的道路上,机动车不得超过下列最高行驶速度:没有道路中心线的道路,城市道路为每小时30km,公路为每小时40km;同方向只有1条机动车道的道路,城市道路为每小时50km,公路为每小时70km,高速公路最高行驶速度120km,最低行驶速度60km。二是以车型限速:如规定机动车通过急弯、陡坡等,最高行驶速度不超过每小时30km,但拖拉机、电瓶车、轮式专用机械车不得超过每小时15km:高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速不得超过每小时120km,其他机动车不得超过每小时100km等。但实际上,我国道路超速行驶现象比较普遍,由于受技术等条件限制大部分交通违法行为得不到处罚和纠正,严重影响了法律法规的严肃性。同时也反映出来,由于道路、车辆技术条件的改善,采用统一的限速标准并不完全合理。
2)采用道路规划设计的计算时速作为最高速度限值。这也是当前管理部门普遍采用的做法。此种做法的不足是车辆在按等值车速设计的道路沿线行驶时,驾驶员会根据实际道路交通条件选择车速,且往往高于设计车速,会带来一定的安全隐患。
3)依据道路与交通特定条件而得出的安全允许行车速度作为最高速度限值。目前,大家已认识到采用运行车速而不是设计车速进行安全评价和管理的重要性。因此,在一些道路上把限速设置在接近85%的车速是很理想的。第一,能够让执法部门把他们的执法力度放在最危险的速度地区;第二,根据速度与事故之间的研究关系,对于特定的道路类型,速度范围的上界事故发生较少。但当道路通过村庄、居民小区等行人、非机动车密集的繁华路段,应根据具体的安全管理目标来限制道路行车速度,以充分保障行人、非机动车等的交通安全。
3 常用速度控制措施的对比分析
3.1 控速措施的一般形式
1)控速措施按其警示力度大小可分为非强制和强制控速措施,目前常用的非强制性控速措施:强化路面监控,加强路面管理,如使用雷达测速仪;设置用于交通管理的道路交通标志,如限速标志、急弯路标志等;在路面上施划减速标线。
2)目前常用的强制性控速措施:在路面上喷涂热塑振动警示减速标线;道钉减速带;水泥台减速带;路面凹形槽减速带;驼峰式减速带。
3.2 非强制控速措施的优缺点
1)设置的原则是非强制性的,目的只是对车辆起警示、警告作用,用以规范那些即将有安全隐患的车辆,对以正常速度行驶的车辆干扰会比较小。
2)非强制控速措施实施起来都很方便,不需要大面积的施工,也不会破坏路面,节约了很多道路维修养护资金。
3)缺点是控速效果有限。例如,如果车辆驾驶员不遵守交通法规,交通安全意识差,心存侥幸心理,那么这些措施的效果将大打折扣。根据笔者在内蒙古某省道所作的驾驶员对减速设施减速效果的问卷调查,26.7%的驾驶员选择减速标志,73.3%选择减速带,没有人选择减速标线。
3.3 强制控速措施的优缺点
1)控速效果明显,且较为持久。英国的Webster分析结果为: 道路设了减速带后,85%车速降低了16km/h,事故数减少了71%,周围道路事故数减少了8%。
2)在具体实施时需要在路面上做大面积的施工,这样不仅会造成对路面的破坏,加大道路维修养护工作量;而且在施工过程中,还干扰了车辆的正常通行。
3)在北方地区,由于冬季除雪要求,强制减速措施的设置会影响除雪,且对重型车辆在爬坡时也是一大障碍,强制减速措施在冬季宜撤掉。
4)由于车辆行驶在减速带上会造成很大的震动,对车辆的车体结构易造成损坏,会严重影响人的舒适性。根据笔者在内蒙古某省道所作的驾驶员对减速带接受程度的问卷调查结果,10%的驾驶员表示非常反感,33.3%的驾驶员表示反感,56.7%的驾驶员认为可以接受。
3.4 常见控速设施使用效果的调查分析
在作者所做的设施减速效果问卷调查中,26.7%的驾驶员选择减速标志,73.3%的驾驶员选择减速带,没有人选择减速标线,从而说明在驾驶员看来,减速带更具有减速效果。但与此同时,60%的驾驶员欢迎(认可)使用减速标志,33.3%的驾驶员对减速带表示反感。大多数的驾驶员(70%)认为减速设施的设置总体上还是具有较好的安全作用。
综合以上分析,从减速效果看,减速带减速效果最为明显,然后依次为减速标志、减速标线和立体减速标线,在选用时最好依据所要达到的减速效果来选择,使减速设施能达到最好的使用效果。从驾驶员的心理接受程度即受欢迎程度看,依次为减速标志、减速标线、减速带和立体减速标线,说明减速带虽然减速效果好,但是其很难得到人们的喜爱。从减速设施对车辆的影响看,减速带对车辆的损害是最大的,其余的因为没有震动,所以不构成对车辆的损害。
4 控速措施的一般设计方法
1)选择恰当的控速措施形式。
应遵循安全性、经济性、舒适性等原则,根据所要改善路段的道路等级、拟控制的目标车速、车流结构、实际平均车速、事故特征、道路线形、路面材料等具体条件,确定采用何种控速措施。
2)确定合适的设置位置。
控速措施的控速效果能否发挥到最好,与设置位置的选取有直接关系。在确定控速措施的设置位置时,除了应根据车辆速度的变化和制动要求外,还应综合考虑该路段的交通流特点、潜在不安全因素、事故特征和道路线形等条件。具体可分为直接控速和连续性控速2种。直接控速是指在危险点(段)前设置控速措施,当车辆通过减速设施后,速度可直接达到危险点(段)要求的安全车速。一般在单个急弯、路面出现坑洼点(段)时使用这种控速方法。连续性控速是指在汽车速度还不是很高但刚要加速的路段进行控速,使车速连续平稳的变化而不是骤升、骤降。这种控速方法一般将减速设施设置在连续两个危险点(段)的中间适当位置,或者是单个危险点(断)的中间部位。
3)控速设施的设计。
要充分体现“以人为本”的思想,综合考虑驾驶员的接受意愿及控速的舒适性等具体确定控速设施的各项技术参数。控速的初始速度和目标速度应根据需要控速路段的具体情况来选取,一般是对该路段进行车速调查后,选取85%位车速。通过路段试验测试,确定并设计控速设施的材料特性、形状尺寸(高度、宽度)、连接方式及安装施工工艺等。
4)其他道路交通安全设施的配套使用。
为了确保控速设施使用的安全性、增强其安全保障效果,需要对其附近的标志、标线、护栏等进行协调设计。如强制力度较大的强制控速设施正常发挥作用的前提是车辆驾驶员能提前及时发现它的存在,并能预见到其冲击力度,需要设置标志进行安全警告和提示。
5)设计方案的综合评价与修改。
根据控速目标、道路交通条件、设施安全性等,结合实地踏勘、试验测试、问卷调查等结果,分析、检查设计方案的合理性,选择最优的设计方案。
5 结束语
速度管理作为交通安全管理的重要手段之一,要想取得满意的结果,在实际工作中运用时,一是要检查限速路段是否合理,二是应检查所拟采用的限速标准和方式是否恰当。但无论采用何种控速措施,对交通参与者的交通安全教育和执法都应加强。在充分结合工程技术手段应用的同时,重视并积极培养交通参与者形成良好的交通安全意识、交通文明意识、交通法制意识和交通道德意识,使人们能够自觉地遵守交通规则、维护交通安全。
摘要：行车速度与交通安全之间存在着密切的关系,过高的行车速度或过大的速度差均会对道路交通安全造成不利影响。在道路危险段采取必要的速度控制措施,能够帮助驾驶员排除一些不稳定因素的影响,使其充分地预见到道路的线形条件和路侧状况,从而对驾驶速度和行为做出正确的判断。探讨了合理的确定道路速度限制或控制的标准,对比分析了各类道路速度控制措施的使用效果、适用条件,给出了道路速度控制措施的一般设计方法。
关键词：速度控制,交通安全,控速设施,速度管理
参考文献
[1]李江.交通工程学[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]江景舫.浅谈道路行车速度限制的合理性[J].安全与健康,2005(14):36-37.
[3]陈荫三,魏朗.公路强制控速安全措施研究[J].公路交通科技,2005,22(10):140-143.
汽车纵梁液压机控制系统及其设置 篇8
随着汽车工业的快速发展, 特别是轻卡生产规模的不断扩大, 对其底盘主要结构件--纵梁的一次成形设备的需求也不断扩大。 传统生产工艺是采用几十台钻床先钻孔再压制成形, 而现在多数厂家已采用大梁数控冲床进行冲孔加工, 效率有了很大提高。 这也对纵梁成形液压机的效率提升, 以及压机的宜人化操作等方面提出了更高要求。 本文介绍公司为福田轻卡配套的4000t汽车纵梁液压机的控制方案。
如图1所示, 控制系统主要由西门子S7-300系列PLC、西门子TP1200触摸屏、德国NOVO位移传感器、力士乐比例流量阀、济宁泰丰液压系统、 启高比例泵等组成。 在触摸屏中设置相关参数,根据位移传感器反馈的信号,S7-300 PLC进行运算处理后控制液压元件和比例泵动作, 实现工艺控制要求。 另外在压机油缸下腔管路上设置有比例流量阀,当滑块由快下动作转为慢下动作时,通过改变比例流量阀的控制信号实现阀口的调整,从而实现滑块运行速度由快 到慢的无 冲击平稳过渡。
2系统构成
此台机床共采用6只油缸驱动滑块运动,将中间4只油缸的进出油口合并通过液压系统统一供油, 两边油缸进出油由电机驱动比例泵经单独的液压系统控制,如图2所示。 根据压机的速度参数要求并根据性价比判断, 选择采用比例泵控制较好,选型时为了有调节流量的空间,两只比例泵选用160BCY14-1B, 其他油泵选用108YCY14-1B。 比例泵是利用"流量-位移-力反馈"原理设计的,采用外控油压来控制变量机构, 并利用输入比例电磁铁的电流大小来改变泵的流量, 通常输入电流与泵的流量成比例关系。 机床总共安装有3根位移传感器,控制系统以中间位移传感器为基准,机床左右两端安装另外两根位移传感器, 实现的控制过程为:当压机工作中滑块处于偏载状态时,导致左右两端位移出现偏差, 这时两侧的位移传感器将检测的数据发给PLC, 通过PLC程序对3根位移传感器的检测数据进 行比较后产 生控制输出,从而实现对两只比例泵的控制,调节进入油缸的流量,进而实现压机滑块运行的左右同步及滑块底平面与工作台面的平行度。 同时在程序中设置有偏载保护值,当两端位移值与基准位移值的偏差超过设定的极限值时, 将断开PLC的输出并停止压机的动作。
2.1底缸托料功能的设置
通常滑块压制结束后便自动进入卸压回程动作, 待滑块回程到上限位置停止后顶缸再顶出以便于操作者取料。 但常常会因为模具的槽口造成工件底平面变形, 因此客户要求实现压机滑块回程的同时进行顶出缸的顶出动作,以确保工件的一次成形。 为此制定了新设计方案,具体为当滑块下行加压、保压动作完成后, 将油缸上腔的压力卸荷让其处于卸压状态,此时进行顶出缸的顶出动作,滑块包括油缸活塞杆受迫上行, 从而实现顶出缸与滑块的同步动作控制。
2.2自动落料装置
纵梁成形后会紧紧附着在模具上, 操作者需通过撬杠等工具花费较长时间才能使其脱离。 设置自动打料装置可便于工件脱模,降低工作强度,提升工作效率。具体控制过程为:当滑块回程到离下模一定高度时打料缸自动顶出进行打料动作, 待滑块回程到上限位后打料缸自动退回, 为下一次循环动作做准备。 设置回程过程中脱料是为减小工件落下后与模具撞击产生的响声,同时也为节省操作时间,因为当工件落下后操作者便可取料而此时压机滑块还处于继续回程工作状态。
2.3短长料成形的选择
因客户处的纵梁有多种规格且长度不一, 而机床的有效工作台面长达12m,6只油缸也是均匀布置,在压制长度≤8m的纵梁时便会出现两只边缸因下部无工件支撑继续下压,造成滑块两边偏载,严重的可能会将连接螺钉拉断甚至造成油缸损坏。 为避免此情况,原先的做法是在模具两头垫上与纵梁板厚相同的板块。 优化设计方案则为在控制面板上设置吨位转换开关,当压制短板料时选择到小吨位,这样在压制时进入慢下动作两只边缸的压力将始终处于低压状态, 满足调平同步控制要求即可,这样就不必在模具两边放置与加工板料相同厚度的小板料。
3卸压动作控制改进
通常压机的卸压动作是依靠打开油缸端部的充液阀来实现的, 但在现实使用中会出现充液阀在超高压情况下阀芯卡死无法打开现象, 而一旦充液阀无法打开便无法实现油缸上腔的卸压及滑块回程动作, 只能通过松开油缸上腔的进油管路进行喷油实现卸压,不但存在很大的危险,而且也会造成油液的浪费, 特别是对于纵梁压机来说因其吨位较大,危险性更大,损失也就更大。 因此特设计此卸压阀块用于油缸上腔压力的卸荷, 其结构原理如图3所示, 在油缸上腔建高压时由于插装单向阀和球阀的作用可实现无泄漏, 确保油缸上腔可建立高压满足加工工艺要求, 而当充液阀出现卡死故障无法打开时只需让球阀电磁铁线圈得电便可实现油缸上腔压力的卸压动作, 也可让油缸上腔的压力不通过充液阀而通过此卸压阀块进行卸荷, 并且可通过对插装阀上的流量调节装置进行调节实现卸压过程的快慢变化。
4安全设置
急停控制通过安全控制器进行控制,除将按钮旋转复位外还增加专门的复位按钮和指示灯;双手操作按钮采用安全控制器中的双手专用功能模块来控制, 对两只按钮的同步动作时间差有明确的要求( ≤0.5s) ,因压机工作台面较长,设置有两只移动按钮站,两只移动按钮站上的操作按钮除自身具有同步动作时间差外,两只移动按钮站间的操作也设置有同步动作时间差, 确保操作的安全;另外设置有紧急回程按钮,在紧急状态下用于强制性回程动作。
5结束语
电梯运行速度的优化控制 篇9
随着城市化建设的快速发展,电梯在高层建筑中得到了越来越广泛的应用,人们对电梯系统的性能也提出了越来越高的要求。因此,必须努力提高电梯系统的性能,在保证电梯运行安全可靠的前提下,需进一步提高电梯运行的快速性、改善乘坐的舒适性。
2 电梯运行速度控制方式的选择
电梯运行的舒适性和快速性,在很大程度上取决于电梯速度控制方式的选择,目前国内外的电梯速度控制方式主要有以时间为原则、以相对距离为原则及以绝对距离为原则的3种[1、2]。
由于以时间为原则的速度控制方式是通过延时的方式来控制电梯的运行,这种延时方式是开环控制,延时时间是一个估计值,使得电梯在制停阶段存在着一个低速的爬行段,运行效率低,平层精度不高,舒适性也不好。
以相对距离为原则的速度控制方式在理论上能做到无爬行的直接停靠,但是,这种方式是通过安装在曳引机轴上的增量编码器间接获得轿厢位置,由于曳引轮槽与钢丝绳之间存在着打滑现象,电梯主控制器极易失去轿厢当前的准确位置。当进入减速运行时,它不得不通过井道磁开关不断校正电梯轿厢的位置,故它在实际停靠时也存在着爬行现象,如果打滑严重的话,还会造成电梯事故。
本文采用绝对值编码器对电梯实现以绝对距离为原则的速度控制,在此控制方式中,绝对值编码器可连续实时地测得轿厢在井道中的实际绝对位置,反馈给电梯主控制器。电梯主控制器根据接收到的绝对距离,实时计算电梯运行速度,给变频器发出速度控制指令,控制电梯的运行。这种方式由于采用了绝对值编码器直接获得轿厢的绝对位置信号,它不受钢丝绳打滑的影响。同时,绝对值编码器给出的是二进制编码,故它不存在丢失脉冲现象。在电梯将要平层时,电梯主控制器能根据电梯的实时位置值计算出剩余距离,在足够短的距离内给出减速信号,并给出相应的速度,达到减速点到平层位置速度的平滑过渡,可实现无爬行直接停靠。
3 电梯运行速度曲线的设计
要保证电梯有良好的舒适性,设计的电梯运行速度曲线必须是平滑的。只有这样,加速度曲线才是连续、没有突变的,加速度变化率才是有限值,不会出现无穷大。
目前常用的电梯运行速度曲线主要有抛物线-直线形和正弦-直线形两种[3、4]。抛物线-直线形速度曲线在由二次曲线(抛物线)向比例曲线和比例曲线向二次曲线(抛物线)过渡及电梯起动和制停时,虽然加速度曲线是连续的,但是其加速度变化率却产生了跳变,影响了电梯运行的舒适性。而正弦-直线形速度曲线由于其函数本身的特性,在正弦曲线与比例曲线过渡时,不但加速度曲线是连续的,其加速度变化率曲线也是连续的,仅在电梯起动和制停时加速度变化率有一次跳变,舒适性明显好于抛物线-直线形速度曲线。因此,本文采用正弦-直线形速度曲线作为理想速度给定曲线,大大提高了电梯运行的舒适性。
4 电梯运行速度优化控制的实现
4.1 速度优化控制系统的方案设计
本次设计的电梯运行速度优化控制系统主要由BP302电梯主控制器、KEB-F4变频器、AWG-05旋转式绝对值编码器、电梯运行速度优化控制模块等组成,系统的控制原理如图1所示。主要实现以下几个控制流程。
(1)电梯主控制器通过电梯运行速度优化控制模块采集变频器的状态,将相应的速度控制信号发送给电梯运行速度优化控制模块。同时,采用绝对值编码器实时地采集轿厢在井道中的绝对位置值,然后将其转换为轿厢至欲平层位置的绝对剩余距离值,发送给电梯运行速度优化控制模块。
(2)电梯运行速度优化控制模块读取变频器的设置参数,将变频器的状态反馈给电梯主控制器。同时接收电梯主控制器发送过来的电梯速度控制信号和绝对剩余距离值,经过速度控制算法计算后,将相应的速度控制指令及速度值发送给变频器,实现电梯运行速度的控制。
4.2 速度优化控制模块的设计
电梯运行速度优化控制模块是本次设计的控制核心,它跟电梯主控制器和变频器一起,共同完成电梯运行速度的优化控制,模块的结构功能如图2所示。它主要实现以下几个功能。
(1)接收电梯主控制器的速度控制信号,以19200的波特率通过RS485总线与电梯主控制器进行数据通讯,获取电梯至欲平层位置的绝对剩余距离值,同时将变频器的状态反馈给电梯主控制器;
(2)根据电梯至欲平层位置的绝对剩余距离,运用速度优化控制算法,计算出优化后的速度值;
(3)以9600的波特率通过RS485总线与变频器进行数据通讯,获取变频器的参数设置,同时将电梯的速度控制信号和优化后的速度值发送给变频器进行运行速度控制。
通过以上的分析可知,优化控制模块的一个显著功能特点就是要实现两路不同波特率的RS485通讯。考虑到AVR单片机的开发工具制作比较简单方便,可以降低开发成本,所以本次设计采用双串口单片机ATMEGA162作为主控芯片,大大简化了硬件和软件设计,提高了整个系统实时性、稳定性。
4.3 优化控制算法的设计
由于速度优化控制模块与电梯主控制器及变频器之间的数据通讯都需要一定的时间,同时速度优化控制模块根据实时剩余距离计算对应的速度也需一定的时间,这就造成了速度控制在时间上的滞后性。同时在电梯刚起动时,由于电梯的反向溜车现象及负载的变化都可能造成距离控制速度存在着一定的偏差。所以,当电梯起动后,为了保证电梯实时速度控制的精确性和实时性,很有必要在计算出电梯的理论运行速度后,根据滞后时间对这个速度进行适当调节,然后再发送给变频器,实现电梯的速度控制。
目前用于控制的算法很多,如模糊控制、神经网络、遗传算法、专家系统等等[5、6、7],但由于单片机程序空间的有限性,很难应用上述算法实现对电梯速度的优化控制。考虑到PID控制方式比较简单,易于用编程实现数字的PID控制,因此本文采用PID控制算法中的PI控制实现对电梯的实时速度进行调节。
4.3.1 常规的PI调节器
比例积分(PI)的模拟表达式为:
其中,u(t)为调节器的输出信号;
e(t)为调节器的偏差信号,是给定值与实测值之差;
Kp为调节器的比例放大系数;
Ti为调节器的积分时间常数。
为了便于单片机实现PI控制,需对PI控制算法的模拟表达式离散化,用数字形式的差分方程来代替模拟表达式,式(1)的差分方程为:
其中,T0为采样周期;
k为采样序号;
e(k)为第k次采样的偏差值。
式(2)称为位置式控制算式。这种算式是全量输出形式,控制精度较高。但每次输出均与原来位置量有关,需要对e(j)进行累加,不仅要占用较多的存储空间,而且也不便于程序的书写。为此,PI调节器一般采用增量型控制算式。
根据式(2),利用递推原理可以得到下式:
式(2)减式(3),可得
其中,称为积分系数,式(4)为PI调节器的增量型算式。则第k时刻的控制量为:
采用增量型控制算式(4)和式(5)计算u(k)的优点是编程简单,历史数据可以递归调用,且占用的存储空间小,计算速度快。
为编程方便,可将算法整理成如下形式:
其中,Ka=Kp+Ki,Kb=Ki,u(k)、ζ(k)的初始值u(0)、ζ(0)均为零。显然,式(6)是式(4)和式(5)联合的结果。
4.3.2 改进后的PI调节器
在PI调节器中,积分项的作用是为了消除残差,但当有较大的扰动或大幅度的给定值变化时,由于系统的惯性和滞后,在积分项的作用下,往往会产生较大的超调和长时间的波动。为了进一步提高控制的性能,必须将积分项进行改进,本次设计采取了积分分离和抗饱和技术,下面分别进行讨论。
(1)积分分离
积分分离的基本思想是当输入偏差e(k)的绝对值大于某个门限值ε时,不作积分调节,只作比例调节,使得不至于过大,从而避免PI调节深度饱和,同时也有利于PI调节器退饱和;当输入偏差e(k)较小时,才引入积分作用,以消除残差。
将式(2)改成如下形式:
其中,ε为输入偏差e(k)的门限值,也称积分分离值。
在实际应用中,积分分离值ε应根据具体对象及要求确定,若ε值过大,达不到积分分离的目的;若ε值过小,一旦被控量无法跳出积分分离区,只进行P调节,将会出现残差。
(2)抗积分饱和
如果执行机构已达到了极限状态,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,尽管计算PI差分方程式所得的结果继续增大或减小,而执行机构已无相应的动作,这就称之为积分饱和。当出现积分饱和时,势必引起超调量的增加,控制品质的变坏。作为防止积分饱和的方法之一,有效偏差法,可对运算出的控制量进行限幅,同时配合积分分离,即
本次设计采用改进后的增量型PI调节,其算法流程如图3所示。当电梯正常起动后,先根据电梯运行速度曲线函数确定电梯运行的理论速度vr。同时,电梯运行速度优化控制模块根据电梯主控制器发送过来的电梯绝对剩余距离值,实时测算电梯当前的实际运行速度vs。vr与vs差值就是e(k),即e(k)=vr-vs,它是有符号的。Kp值与Ki值是根据专家累积的经验,同时通过多次的实验初步得到的。u(k)是最终输出给变频器的电梯运行速度值。考虑到电梯在运行的不同阶段速度变化率差异较大,因此我们在不同的速度运行段给出了不同的Kp值与Ki值,形成了多段的PI速度调节。
5 实验及结果分析
为了采集实验数据,绘制电梯实际的运行速度曲线,用以验证系统的可行性,本文采用Delphi7.0和Microsoft Office Access 2003设计了速度监控软件。通过在Delphi7.0中引入ADO数据库开发技术,利用TADOConnectin组件和TADOQuery组件在监控软件中建立存储数据库,使监控软件可以将接收到的实验数据存入数据库,同时在分析电梯运行速度曲线时,可以查询数据库中的实验数据,利用TDBChart组件绘制速度曲线,如图4、图5所示。
图4为未达到额定速度时的运行速度曲线,图5为达到额定速度时的运行速度曲线,1号曲线是理想给定曲线,2号曲线是经过优化调节的运行速度曲线。由于电梯机械系统存在着一定的静阻力矩,同时电梯运行速度优化控制模块与电梯主控制器和变频器之间的数据通讯都需要一定的时间,所以,电梯在启动时存在一定的滞后,同时也加长了电梯的运行时间。但本文通过在电梯运行过程中进行实时的数字PI调节控制,使滞后情况大有改善。虽然实际速度曲线与理想曲线相比仍存在着一定的偏差,可能是由于系统进行数字PI调节造成的,但也可以看出,电梯在匀速运行时的控制精度较高,稳态误差较小。在减速运行段,虽然也存在着一定的滞后现象,但基本上能够按照设定的理想曲线运行,并做到无爬行的直接停靠。由此可见,电梯实际运行速度曲线与理想曲线虽然在控制过程中存在着一些偏差,但从电梯的整个运行过程来看,基本上是一致的,达到了预期的控制目的。
同时,速度监控软件可以对实验速度曲线图中的电梯理想给定速度和实际运行速度曲线进行比较分析,得出分析结果,如图6所示。其中,最大加速度、平均加速度和最大加速度变化率都是通过曲线图中的实际运行速度曲线数据计算得到的。通过计算实测值与国家标准相比较,可以看出,本系统的实验结果均符合国家标准,满足电梯快速性和舒适性的要求。如果能提高与变频器之间的通讯波特率,使系统有更快的响应速度,那么系统就能更加实时地跟踪理想的给定速度曲线运行,改善电梯的运行效率和乘座的舒适感,在工程实践上实现较大的实用价值。
摘要：通过对电梯运行速度控制的研究,设计完成了电梯运行速度优化控制系统,采用速度优化控制算法,实现电梯的直接平层停靠,消除了爬行段,提高了电梯的运行效率,改善了乘坐的舒适性。
关键词：速度控制,速度曲线,速度优化算法
参考文献
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基于PLC的液压机控制系统设计 篇10
液压传动与控制是以液体作为介质来实现各种机械量的输出 (力、位移或速度等) 的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比, 其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大;液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活, 易实现无级调速, 调速范围宽, 便于与电气控制相配合实现自动化[1,2];易实现过载保护与保压, 安全可靠;元件易于实现系列化、标准化、通用化;液压易与微机控制等新技术相结合, 构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化[3,4]。因此, 其广泛应用于各种机械设备及精密的自动控制系统, 发展速度迅速[5]。
液压机就是该控制理论一个典型应用。液压机工艺用途广泛, 适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺, 也可适用于校正和压装等工艺。PLC以其高可靠性、强抗干扰性、良好的通用性等优点在工业控制的各个领域得到日益广泛的应用[6,7]。特别是在液压机的液压控制系统中, PLC已得到普遍应用和发展, 而且这一趋势仍将继续。
2 工艺流程
铝型材液压机是一种把铝或铝合金棒料挤压成各种规格型材的机器液压机工作时, 铝棒坯料由加热炉加热到所需挤压温度, 然后送至供锭器中, 供锭器自动把坯料和挤压垫送至模筒口, 由工作缸活塞推模筒直至模口, 并在快速推料过程中, 供锭器自动复位, 同时, 挤压筒及模具进行预热, 最后, 由工作缸进行挤压加工。在挤压过程中, 棒料靠装在挤压筒内的电热元件保持一定的温度挤压结束后, 由剪切装置将制品与压余分离, 剩料和压垫掉人残料溜槽, 压机各部件全部复原, 一次挤压加工结束。液压机加工时的工艺流程如下, 整个挤压过程分模具闭合、送锭到位、挤压快进、送锭复位、挤压工进、顶出残料、挤压轴退、模具开启、剪切残料、剪切复位、换模进、换模退等工序。这些动作是由液压系统中的电动机带动大小油泵产生油压来执行的, 而控制这些动作的装置是各种电器, 有按钮开关s B、行程开荧s A, 转换开关及电磁铁YA。
3 电气控制原理图
液压机加工过程为顺序控制, 其工作循环从模具闭合开始一步一步依次进行, 每一工序都执行部分命令, 使相应的电磁铁运作, 并由行程或工艺过程时问来判断该工序是否完成, 同时, 只有上一步工序完成后才能进入下一步工序。
各工序对应的辅助继电器控制支路一般包括下列触点:手动起动按钮、手动停止按钮、该工序原位行程开关、该工序终端行程开关、上一工序辅助继电器常闭触点、相应工序的互锁触点。
如图2所示, 为电气控制线路原理图。图中, KM为接触器, 控制线路中相对应的常开常闭触点, 电动触头SB1为停机, 常开触头SB2为开机, FR1、FR2、FR3为热继电器, 当系统过热时三个常闭触点会断开, 按下点动SB2, 继电器KA1得电, KA1常开触点闭合、常闭触点断开线路自锁, 此时SD1指示灯亮起, 表示该线路就绪。按下SB4点动, 接触器KM2得电, 同时KM2常开触点闭合, 线路自锁, 此时与KM2线路并联的KM1及时间继电器KT1同时得电, 在主电路中电机M1启动;根据预先设定的时间值KT1常开触点延时闭合, 常闭触点延时断开, (此过程中有KM1与KM3的互锁, 防止二者同时带电) ;之后KM1继电器断电同时KM3继电器得电, 完成M1电机的星角启动。
KT线路中的KM3常开触点闭合后, KT时间继电器线圈得电, KT常开触点延时闭合, KM5接触器线圈得电, KM5常开触点闭合形成KM5接触器线路的自锁, 同时接通KM4接触器其常开触点闭合, 同理与KM6形成互锁线路, 此线路与M1电机启动方式相同, 为星角启动, 目的是为了防止启动电流过大烧毁线路。
4 程序设计
液压机的控制是顺序控制, 它的工作循环从闭模开始一步一步有条不紊地进行, 每个工序步执行一些指令使电磁铁动作, 用行程开关或工艺过程时间来判断每一步是否已完成。控制中只有前一步骤完成后, 才能进入下一步工序, 即下一步接通的条件取决于上一步的逻辑结果以及附加在这一步上的条件。而PLC内部有多组辅助继电器, 这些继电器可记系统工作状态;可编程控制器内部定时器可以完成定时控制。图3是根据液压机工艺流程对控制系统的要求, 相应的并对照VO端子分配表。
在线路中利用接触器控制相应触点的闭合, 接触器的特点是能够在大功率、大电流的电路中使用, 由于这个特点再加上电路中的其他保护元件, 能够使主电路正常工作。
功能实现方式:利用行程开关、辅助继电器顺序完成各道工序。在“原点”工步时, 行程开关闭合, 按启动按钮SB1时, 相应辅助继电器打开, 使输出继电器得电, 电磁铁YA2、YA3、YA15通电, 进人“模具闭合”工步。当行程开关SA5闭合时, 相应的继电器得电, 电磁铁YA2、YA15断电, YA3、YA9通电, “模具闭合”工步结束, 进入送锭到位工步这样依次完成其它工步。
根据液压机工艺流程图和PLC的I/O地址分配情况进行设计, 所得梯形图如图4所示。
电气设计时, 为了保证系统的安全运行设计了互锁保护。自动、半自动程序设计因本循环控制是按顺序依次发生的, 因此采用步进的控制方式, 即选择代表前一个运动的常开触点, 串联在后一个运动的启动线路中, 作为后一个运动发生的必要条件。同时选择代表后一个运动的常闭触点串入前一个运动的关断线路里。这样只有前一个运动发生了, 才允许后一个运动出现, 并且一旦后一个运动发生了, 就立即迫使前一个运动停止, 因此可以实现各运动严格地依预定的顺序逐步地发生和转换。
5 结束语
本文给予PLC控制设计了液压控制系统, 实现了通过程序指令控制电路, 执行速度快, 克服了电磁继电器动作时间长触点抖动的缺点, 并达到所需精度, 改善了控制效果, 提高了设备的可靠性。经过实际使用表明:该系统性能稳定、操作方便、控制精确, 具有广阔的发展和应用前景。
参考文献
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