[发明专利]基于以太网的液压机运动控制器以及控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压机运动控制装置。特别是涉及一种基于以太网的液压机运动控制器以及控制系统和控制方法。

背景技术

目前我国的工业生产已经进入一个快速发展的阶段，同时，在生产自动化程度越来越高的今天，对各类控制器的需求大大增加。在航空航天、大型装备制造、电子信息等高新领域中，对控制器的稳定性、抗干扰性、精度、速度等指标提出了更高的要求。但现如今国内运动控制器市场仍是国外产品占据大部分份额，而高水平的控制器市场几乎被几家国外公司垄断，也就是说我国现在缺乏一种自主知识产权的低成本高可靠性运动控制器。

在大型液压机生产行业，一方面受制于国外生产的运动控制器的技术垄断，我国国产液压机一直无法具备完整的自主知识产权，另一方面，大型液压机作为控制对象，其信号类型、规格要求都有其独特之处，而实际应用中多采用通用的运动控制器，这样由于信号特点、规格要求的不匹配，给生产者带来很多不便，同时也会造成不必要的资源浪费。

所以说，开发一款具备自主知识产权，能够较大限度匹配液压机控制系统的运动控制器是有意义的。

多缸液压机主要包括上位机、液压缸组、滑块、机架、油泵组、油箱、检测装置和控制系统。当液压机工作时，油泵将高压液压油从油箱抽取进油路；液压油经过比例伺服阀进入液压缸组，驱动滑块运行。滑块的速度和调平控制是通过不断的调节油路中比例伺服阀的开度，从而改变液压缸的液压油的流量来实现的。

以80MN多缸锻造液压机为例如图1所示，各组成部分如下表：

图1所示的多缸锻造液压机的工作过程如图2所示，其中，a表示停止，b表示快下，c表示慢下，d表示加压，e表示持压，f表示快回，g表示慢回，Lx1表示上限位，Lx2表示慢速下行，Lx3表示压制下行，Lx4表示下限位，Lx5表示慢速回程。

控制多缸液压机的关键是多缸液压伺服控制系统。首先，分别通过FPGA和A/D芯片将光栅尺输出的滑块的位置信息（SSI格式）和压力传感器采集的液压缸内的压力信息（电压信号）转换为主控芯片能识别的并行二进制信息。然后主控芯片根据这些信息与控制算法计算出比例伺服阀应有的开度，然后经过D/A芯片和驱动放大电路，输出给比例伺服阀，从而达到控制目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可与工控机共同组成控制系统及能够直接与执行机构信号匹配的基于以太网的液压机运动控制器以及控制系统和控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于以太网的液压机运动控制器，包括逻辑电路转换单元，连接在逻辑电路转换单元的模拟量信号输入端的模拟量输入电路单元，连接在逻辑电路转换单元的数字量信号输入端的SSI总线数字信号输入单元，连接在逻辑电路转换单元的模拟量信号输出端的模拟量输出电路，所述的逻辑电路转换单元的数字量信号输入输出端通过16位并行总线连接数字信号处理器，所述的DSP数字信号处理器依次通过数字量信号调理电路及数字量输入输出模块连接液压机的伺服阀，所述的逻辑电路转换单元的数字信号输入输出端还依次通过16位并行总线和以太网通信单元连接工业以太网，所述的逻辑电路转换单元和DSP数字信号处理器还分别各连接一个JTAG调试接口电路。

所述的模拟量输入电路单元包括有依次连接的采集液压机电压信号的电压传感器、模拟量输入电压变换电路、A/D转换电路和数字隔离电路，其中，所述的数字隔离电路的输出通过SPI总线连接逻辑电路转换单元的模拟量信号输入端，所述的模拟量输入电路单元由独立电源供电路模块供电。

所述的数字信号输入单元包括有依次连接的采集液压机运动信号的光栅尺和数字信号电平转换模块，所述的数字信号电平转换模块的输出端通过8路SSI总线连接逻辑电路转换单元的数字量信号输入端。

所述的模拟量输出电路包括有依次连接的数字隔离电路、D/A转换电路及模拟量输出电压放大电路，其中，所述的数字隔离电路的输入端通过SPI总线连接逻辑电路转换单元的模拟量信号输出端，所述的模拟量输出电压放大电路的输出端连接液压机的伺服阀，所述的模拟量输出电路由独立电源供电路模块供电。