郭峰 王偉華 趙遠(yuǎn)鵬 李磊

摘 要：創(chuàng)建一套以SIMOTION C240為基礎(chǔ)的數(shù)控液壓千斤頂同步控制系統(tǒng)。在對(duì)其應(yīng)用原理進(jìn)行分析的過(guò)程中，針對(duì)多級(jí)油缸開(kāi)展閉環(huán)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，然后對(duì)該系統(tǒng)的同步控制措施展開(kāi)深入性的探析。

關(guān)鍵詞：SIMONTION C240；數(shù)控液壓千斤頂；多級(jí)油缸；同步控制措施

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）11-0077-02

1 引言

由于航空領(lǐng)域及其產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，有不少類型的機(jī)械設(shè)備在軍工領(lǐng)域、民用行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于其地面維修設(shè)備來(lái)說(shuō)，在需求方面也在持續(xù)提升。所以，在開(kāi)展設(shè)備檢修時(shí)，往往需要借助于千斤頂把待維修設(shè)備穩(wěn)妥地、高效地升起，使其可以在維修的過(guò)程中延續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的鎖緊。對(duì)于目前經(jīng)常使用的千斤頂來(lái)說(shuō)，一般是包括三個(gè)液壓千斤頂裝置，它們?nèi)繉儆诙嗉?jí)油缸結(jié)構(gòu)，通過(guò)人工操縱的手段進(jìn)行應(yīng)用；在頂升的過(guò)程中，機(jī)身前后與兩側(cè)機(jī)翼存在傾斜角偏差，利用各個(gè)液壓千斤頂手動(dòng)動(dòng)作的協(xié)調(diào)性來(lái)進(jìn)行規(guī)避與減緩。這一操控手段進(jìn)行系統(tǒng)單一、制造便捷、成本少，不過(guò)其在應(yīng)用期間具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性、重復(fù)精度小，同時(shí)無(wú)法達(dá)到自動(dòng)化操作的目的。

筆者針對(duì)干擾多液壓執(zhí)行件同步性能的要素，以三缸同步為原則，通過(guò)一套以SIMONTION運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，且對(duì)三液壓缸的運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)全方位地監(jiān)督，確保全部同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)同步性能的解決方案。

2 系統(tǒng)控制原理

對(duì)于這一閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，則是利用液壓泵站中比例換向閥芯的開(kāi)度，對(duì)閥門內(nèi)的油液量實(shí)施針對(duì)性地操控，并且也能夠左右系統(tǒng)對(duì)千斤頂?shù)妮斢土浚M(jìn)一步限制千斤頂?shù)倪\(yùn)行速率；另外，該系統(tǒng)利用西門子SIMONTION運(yùn)動(dòng)控制器，對(duì)不同千斤頂?shù)倪\(yùn)行位置進(jìn)行操控，以此能夠計(jì)算且研究不同千斤頂?shù)恼{(diào)節(jié)速度，同時(shí)，調(diào)節(jié)比例換向閥能夠?qū)﹂y芯的開(kāi)度進(jìn)行控制，進(jìn)一步影響不同千斤頂?shù)倪\(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行的目的。

（1）千斤頂上升期，該系統(tǒng)通過(guò)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)泵對(duì)千斤頂?shù)霓D(zhuǎn)速進(jìn)行控制，輸泵站供應(yīng)適量的油液，以此能夠確保系統(tǒng)的順利運(yùn)行，規(guī)避流量的虧耗，同時(shí)利用壓力填補(bǔ)閥控制比例換向閥進(jìn)出油路的壓力差，降低系統(tǒng)壓力虧耗，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)同步減少系統(tǒng)虧耗的目的。（2）千斤頂下落期，通過(guò)載荷壓縮千斤頂，造成千斤頂出現(xiàn)回油問(wèn)題，再借助比例換向閥對(duì)反向油路的流量進(jìn)行控制。

以SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為例子，可以動(dòng)態(tài)性地監(jiān)控不同千斤頂?shù)奈恢谩毫?、運(yùn)行速度等，同時(shí)也可以對(duì)換向閥的啟閉進(jìn)行操控，進(jìn)一步左右油路的變化方向，調(diào)節(jié)比例換向閥的比例放大器的輸出電流，利用改變比例換向閥閥芯的開(kāi)度進(jìn)一步改變其流量的大小。

在選擇位移傳感器這一裝置的時(shí)候，則是以拉線式絕對(duì)值位移編碼器為特征，那么該裝置的傳感器精度極強(qiáng)，另外，該裝置是由德國(guó)HAWE企業(yè)研制的DT1-250型壓力傳感器，能夠?qū)Σ煌愋偷那Ы镯數(shù)膲毫M(jìn)行測(cè)算，同時(shí)也可以換算出其出力值的變化。

3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

對(duì)于數(shù)控千斤頂同步控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，則是以SIMOTIONS企業(yè)Simoticm C240運(yùn)動(dòng)控制器為核心，該系統(tǒng)包括控制回路、液壓系統(tǒng)、主回路等。其中，主回路屬于全部控制系統(tǒng)的主配電組成，能夠?qū)刂葡到y(tǒng)的所有組件例如電磁閥、液壓系統(tǒng)電機(jī)等實(shí)施供配電的控制。而控制回路的組成包括：SIEMENS企業(yè)的Simoticm C240運(yùn)動(dòng)控制器、變頻器MM440、手持操作觸摸屏MP177DP、本地人機(jī)操作觸摸屏MP377等。

在分析Simoticm C240的模塊系統(tǒng)的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)，其是以SIMATIC S7-300為型號(hào)，和S7-300 PLC具備類同的外觀，能夠通過(guò)SIMATIC S7-300系統(tǒng)模塊對(duì)SIMOTION C實(shí)施擴(kuò)展。人機(jī)界面能夠利用集成的Profibus接口進(jìn)行銜接，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控、動(dòng)態(tài)診斷的目的。對(duì)于觸摸屏MP377而言，能夠更全面地呈現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，其在進(jìn)行本地操作的過(guò)程中能夠達(dá)到數(shù)據(jù)輸入和手動(dòng)控制的目的。對(duì)于C240控制器、三臺(tái)變頻器與觸摸屏MP377之間的通信功能來(lái)說(shuō)，則是借助于Profibus總線完成的。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)通過(guò)西門子觸摸屏來(lái)對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)施全方位地監(jiān)控，每個(gè)千斤頂控制單元能夠利用DP線纜實(shí)現(xiàn)對(duì)接?？刂葡到y(tǒng)具備的功能有兩個(gè)，即：

4.1.1 千斤頂動(dòng)作功能

在通過(guò)千斤頂?shù)倪\(yùn)行模式中進(jìn)行分析，其包括兩大類，即：多頂同步動(dòng)作、單一動(dòng)作。千斤頂在單一運(yùn)行模式設(shè)置的基礎(chǔ)上，操作者能夠通過(guò)觸摸屏來(lái)調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)，從而對(duì)其運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行操控；基于多頂同步動(dòng)作模式的作用下，操作者能夠利用觸摸屏對(duì)相關(guān)參數(shù)給予調(diào)整，確保多個(gè)定同步運(yùn)行，且利用同步操控柜面板來(lái)對(duì)該系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施全方位地監(jiān)控。

4.1.2 監(jiān)測(cè)與報(bào)警

系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)千斤頂所有過(guò)程的運(yùn)行情況，在本地利用觸摸屏、同步控制柜面板進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。假若發(fā)生故障，本地觸摸屏、控制面板則會(huì)出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤，且發(fā)生警鳴聲，千斤頂也會(huì)即可停止運(yùn)行。

4.2 Simotion控制程序設(shè)計(jì)

千斤頂?shù)乃信浼膭?dòng)作操控則是交給SimotionC240控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中，控制程序則是由Simotion專用軟件SCOUT編寫。其包括三種編程語(yǔ)言，即：LAD、MCC、ST。通過(guò)LAD與ST能夠更直接地實(shí)現(xiàn)邏輯測(cè)算、邏輯控制等目的；不過(guò)，MCC主要是對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行編程。該系統(tǒng)的原始化程序、背景程序是通過(guò)LAD語(yǔ)言進(jìn)行編寫的。每個(gè)軸動(dòng)作子程序能夠配置在各個(gè)MotionTask內(nèi)，等候背景程序的設(shè)置；系統(tǒng)原始化程序置于StartupTask內(nèi)能夠?qū)ο到y(tǒng)輸電期間的自定義實(shí)施診斷。

5 同步控制措施

在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試的過(guò)程中，其范圍是15-75mm/min，位移傳感器分辨率下限是0.02mm，系統(tǒng)最低速度采集診斷周期是0.02*10*60=0.12s，設(shè)定系統(tǒng)掃描整頓周期是10ms，假如絕對(duì)借助于理論來(lái)測(cè)算虛擬軸，那么速度環(huán)追蹤是不符合系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)基于系統(tǒng)多級(jí)缸在臨界點(diǎn)能夠出現(xiàn)壓力驟變、速度突變等現(xiàn)象，那么絕對(duì)實(shí)際軸，必然會(huì)存在追蹤失敗問(wèn)題。所以，系統(tǒng)擬定以實(shí)際軸為核心，增設(shè)動(dòng)態(tài)虛擬軸的分段控制措施，在整個(gè)環(huán)節(jié)中全部千斤頂都對(duì)虛擬定實(shí)施位置變化追蹤。

同步頂升操作原始運(yùn)行，在全部千斤頂都處在一級(jí)伸出狀態(tài)的過(guò)程中，系統(tǒng)設(shè)定位移離2級(jí)臨界點(diǎn)的一個(gè)千斤頂賦值給虛擬軸，全部缸和虛擬軸的位置實(shí)施對(duì)比追蹤，在某一缸處在變化臨界范圍內(nèi)的話，那么其位置賦值給虛擬軸，并且給予鎖定，在這一過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行更改與調(diào)整，其他千斤頂繼續(xù)追蹤，在該千斤頂伸出2級(jí)活塞桿運(yùn)行的過(guò)程中，其鎖定系統(tǒng)癱瘓，等候下一個(gè)項(xiàng)處在變化臨界范圍內(nèi)，那么虛擬軸可以接收新賦值，截止到全部頂均利用變化臨界范圍來(lái)跨入2級(jí)活塞桿運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用的同步控制系統(tǒng)具備的特點(diǎn)是操作便捷、安全穩(wěn)定、效率高、同步精度大。運(yùn)行期間則全部調(diào)試完畢，且在某大型設(shè)備的常規(guī)檢修環(huán)節(jié)進(jìn)行廣泛應(yīng)用。通過(guò)實(shí)踐證明能夠看出，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)上升與下降功能，當(dāng)運(yùn)行速度設(shè)置是25mm/min時(shí)，在千斤頂實(shí)現(xiàn)級(jí)別伸出轉(zhuǎn)切時(shí)，任何項(xiàng)之間的高度差均不會(huì)超過(guò)1mm，由此來(lái)看，其控制效果是非常不錯(cuò)的。

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