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1、(10)申请公布号 CN 102441589 A(43)申请公布日 2012.05.09CN102441589A*CN102441589A*(21)申请号 201110258097.2(22)申请日 2011.09.02B21D 1/02(2006.01)F15B 11/22(2006.01)(71)申请人北京机械工业自动化研究所地址 100011 北京市西城区德胜门外教场口1号(72)发明人王海波 张红建 王亦建 刘新刘宽信(74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006代理人梁挥 祁建国(54) 发明名称平整机在线换辊缸同步控制系统及控制方法(57) 摘要一种平整机在线换辊。
2、缸同步控制系统及控制方法，包括多个液压缸位置检测模块、一A/D输入模块、一PLC控制器、一D/A输出模块、一放大器和多个控制阀。多个液压缸位置检测模块分别对应设置于多个液压缸上；A/D输入模块与多个液压缸位置检测模块分别连接；PLC控制器与A/D输入模块连接；D/A输出模块与PLC控制器连接；放大器与D/A输出模块连接，用于接收D/A输出模块传输来的限幅输出值并将限幅输出值放大；多个控制阀分别与多个液压缸对应连接，多个控制阀又分别与放大器连接，每一控制阀用于根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。本发明能使在线换辊缸精确同步。(51)Int.Cl.(。
3、19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页xxxxxxxx 1/2页21.一种平整机在线换辊缸同步控制系统，与平整机的在线换辊的液压系统结合，所述液压系统包括多个并联设置的液压缸，其特征在于，所述同步控制系统包括多个液压缸位置检测模块，分别对应设置于多个液压缸上；一A/D输入模块，其与多个液压缸位置检测模块分别连接，用于采集每一液压缸的实际位置值；一PLC控制器，其与所述A/D输入模块连接，用于将所述A/D输入模块反馈来的所述实际位置值与一设定值进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值；一D/A输出模块，其与。
4、所述PLC控制器连接，用于将所述限幅输出值输出；一放大器，其与所述D/A输出模块连接，用于接收D/A输出模块传输来的所述限幅输出值并将所述限幅输出值放大；以及多个控制阀，分别与多个液压缸对应连接，所述多个控制阀又分别与所述放大器连接，每一控制阀用于根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。2.根据权利要求1所述的平整机在线换辊缸同步控制系统，其特征在于，所述PLC控制器为抗积分饱和PID控制器。3.根据权利要求1所述的平整机在线换辊缸同步控制系统，其特征在于，所述放大器为电液伺服放大板，所述控制阀为电液伺服阀。4.根据权利要求1所述的平整机在线换辊缸同。
5、步控制系统，其特征在于，所述设定值为平整机的外轨道的高度值。5.一种采用如权利要求1所述的平整机在线换辊缸同步控制系统进行同步控制的方法，其特征在于，包括步骤S1：采集每一液压缸的实际位置值；步骤S2：PLC控制器将所述实际位置值与一设定值进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值；步骤S3：D/A输出模块将所述限幅输出值输出至放大器；步骤S4：放大器将所述限幅输出值放大后分别输出至多个控制阀；步骤S5：每一控制阀根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，PLC控制器对。
6、多个实际位置值求取平均值，每一个液压缸的实际位置值与所述平均值进行减法运算，再乘以一液压缸同步系数，并将其结果值进行归一化处理以得到所述极限范围值，当所述PID运算结果值超出所述极限范围值时，所述限幅输出值为所述极限范围值的上限值或为所述极限范围值的下限值，当所述PID运算结果值在所述极限范围值内时，所述限幅输出值为所述PID运算结果值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液压缸同步系数的值为：0.53.0。8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包括一附加值叠加步骤。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述PLC控制器为抗积分饱和PID控制。
7、权 利 要 求 书CN 102441589 Axxxxxxxx 2/2页3器。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述放大器为电液伺服放大板，所述控制阀为电液伺服阀。权 利 要 求 书CN 102441589 Axxxxxxxx 1/5页4平整机在线换辊缸同步控制系统及控制方法技术领域0001 本发明涉及同步运行控制系统及控制方法，具体地说，是涉及一种平整机在线换辊缸同步控制系统及控制方法。背景技术0002 平整机的主要功能是改善钢板的板形和消除局部的厚度超差，从而使钢板具有良好的板形和较好的表面质量。0003 现有的平整机结构有如图1所示，包括平整机架1、工作辊换辊装置2、支承辊换辊。
8、装置3和主传动装置4，其中，工作辊换辊装置2包括工作辊存放架21、换辊轨道22、换辊小车23和换辊小车轨道24，换辊时，换辊轨道22与换辊小车轨道24对齐，工作辊换辊装置3的多个换辊油缸动作，其顶头将已吊放在传动侧换辊存放架21上的新工作辊推入平整机机架，同时新辊将旧辊顶出，送到操作侧端的换辊小车23上。上述为了满足在线换辊的要求，需要多个液压缸在运动过程中速度同步，而且对位置同步也有很高的要求，且液压缸在高速和低速运行时的流量变化范围比较大，所以是一个变流量、高精度的同步控制系统。0004 目前，在液压传动系统中，同步控制要求非常普遍。常用的方法有分流阀同步回路、调速阀同步回路和液压缸串联同。
9、步回路等方法。但是，由于液压系统的液体压缩、泄漏，负载的不均匀，摩擦阻力的差异等特点，尤其是在外载力较大和外载力不断变化及设备运动行程较大等因素的影响下，上述方法对于实现平整机在线换辊中多个液压缸较高的同步精度有很大困难。发明内容0005 本发明所要解决的一技术问题是针对现有平整机在线换辊缸同步精度较差的问题，提供能使在线换辊缸精确同步的控制系统。0006 为了解决上述技术问题，本发明的平整机在线换辊缸同步控制系统，与平整机的在线换辊的液压系统结合，所述液压系统包括多个并联设置的液压缸，所述同步控制系统包括多个液压缸位置检测模块、一A/D输入模块、一PLC控制器、一D/A输出模块、一放大器和多。
10、个控制阀。多个液压缸位置检测模块分别对应设置于多个液压缸上；A/D输入模块与多个液压缸位置检测模块分别连接，用于采集每一液压缸的实际位置值；PLC控制器与所述A/D输入模块连接，用于将所述A/D输入模块反馈来的所述实际位置值与一设定值进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值；D/A输出模块与所述PLC控制器连接，用于将所述限幅输出值输出；放大器与所述D/A输出模块连接，用于接收D/A输出模块传输来的所述限幅输出值并将所述限幅输出值放大；多个控制阀，分别与多个液压缸对应连接，所述多个控制阀又分别与所述放大器连接，每一控制阀用于根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控。
11、制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。0007 上述的平整机在线换辊缸同步控制系统，其中，所述PLC控制器为抗积分饱和PID控制器。说 明 书CN 102441589 Axxxxxxxx 2/5页50008 上述的平整机在线换辊缸同步控制系统，其中，所述放大器为电液伺服放大板，所述控制阀为电液伺服阀。0009 上述的平整机在线换辊缸同步控制系统，其中，所述设定值为平整机的外轨道的高度值。0010 本发明所要解决的又一技术问题是针对现有平整机在线换辊缸同步精度较差的问题，提供能使在线换辊缸精确同步的平整机在线换辊缸同步控制方法，其包括：0011 步骤S1：采集每一液压缸的实际位置值；0012 。
12、步骤S2：PLC控制器将所述实际位置值与一设定值进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值；0013 步骤S3：D/A输出模块将所述限幅输出值输出至放大器；0014 步骤S4：放大器将所述限幅输出值放大后分别输出至多个控制阀；0015 步骤S5：每一控制阀根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。0016 上述的方法，其中，在所述步骤S2中，PLC控制器对多个实际位置值求取平均值，每一个液压缸的实际位置值与所述平均值进行减法运算，再乘以一液压缸同步系数，并将其结果值进行归一化处理以得到所述极限范围值，当所述PID运算结果值超出所。
13、述极限范围值时，所述限幅输出值为所述极限范围值的上限值或为所述极限范围值的下限值，当所述PID运算结果值在所述极限范围值内时，所述限幅输出值为所述PID运算结果值。0017 上述的方法，其中，所述液压缸同步系数的值为：0.53.0。0018 上述的方法，其中，在所述步骤S3中，还包括一附加值叠加步骤。0019 上述的方法，其中，所述PLC控制器为抗积分饱和PID控制器。0020 上述的方法，其中，所述放大器为电液伺服放大板，所述控制阀为电液伺服阀。0021 本发明的有益功效在于，采用闭环控制实现多个液压缸的同步运行，不仅结构简单，制造方便，而且其精度高，反应快，对干扰不敏感，响应速度可以根据工。
14、艺要求进行调节。同时由于通过PLC控制器完成闭环控制，通过PID运算，可以有效提高系统精度和性能以满足工艺需求。0022 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。附图说明0023 图1为现有技术的平整机的结构图；0024 图2为本发明的平整机在线换辊缸同步控制系统的结构框图；0025 图3为本发明的平整机在线换辊缸同步控制方法的流程图。0026 其中，附图标记0027 1-机架0028 2-工作辊换辊装置0029 21-工作辊存放架0030 22-换辊轨道0031 23-换辊小车0032 24-换辊小车轨道说 明 书CN 102441589 Axxxxxxxx 3。
15、/5页60033 3-支承辊换辊装置0034 4-主传动装置0035 50-控制系统0036 51-A/D输入模块0037 52-PLC控制器0038 53-D/A输出模块0039 54-放大器0040 551、552、553、554-液压缸位置检测模块0041 561、562、563、564-液压缸0042 571、572、573、574-控制阀0043 S1S5步骤具体实施方式0044 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。0045 参阅图2本发明的平整机在线换辊缸同步控制系统的结构框图，。
16、如图所示，本发明的平整机在线换辊缸同步控制系统50与平整机的在线换辊的液压系统结合，所述液压系统包括多个并联设置的液压缸61、62、63、64，控制系统50包括多个液压缸位置检测模块551、552、553、554，A/D输入模块51，PLC控制器52，D/A输出模块53，放大器54和多个控制阀561、562、563、564。液压缸位置检测模块551、552、553、554分别对应设置于液压缸61、62、63、64上，此处的液压缸位置检测模块551、552、553、554可采用常见的传感器；A/D输入模块51与液压缸位置检测模块551、552、553、554分别连接，用于采集每一液压缸的实际位置。
17、值；PLC控制器52与A/D输入模块51连接，用于将A/D输入模块51反馈来的实际位置值与一设定值进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值；D/A输出模块53与PLC控制器52连接，用于将限幅输出值输出；放大器54与D/A输出模块53连接，用于接收D/A输出模块53传输来的限幅输出值并将所述限幅输出值放大；控制阀561、562、563、564分别与液压缸61、62、63、64对应连接，控制阀561、562、563、564又分别与放大器54连接，每一控制阀用于根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。其中，PLC控制器对多个实际。
18、位置值求取平均值，每一个液压缸的实际位置值与所述平均值进行减法运算，再乘以一液压缸同步系数，并将其结果值进行归一化处理以得到所述极限范围值，需要说明的是，此处的极限范围值是指在一下限值及一上限值之间的指，如-1010，当所述PID运算结果值超出所述极限范围值时，所述限幅输出值为所述极限范围值的上限值或为所述极限范围值的下限值，举例来说，以极限范围值为-1010为例，当PID运算结果值为12时，限幅输出值为10，当PID运算结果值为-12时，限幅输出值为-10。当所述PID运算结果值在所述极限范围值内时，所述限幅输出值为所述PID运算结果值。0046 较佳地，PLC控制器52为抗积分饱和PID控。
19、制器。放大器54为电液伺服放大板，控制阀561、562、563、564为电液伺服阀。0047 进一步地，上述的设定值为平整机的外轨道的高度值，此处的平整机的外轨道为说 明 书CN 102441589 Axxxxxxxx 4/5页7背景技术介绍中的换辊小车轨道24。0048 如图3所示，采用上述控制系统对平整机在线换辊缸进行同步控制时，包括：0049 步骤S1：采集每一液压缸的实际位置值；0050 步骤S2：PLC控制器将所述实际位置值与一设定值进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值(对应于上述的液压缸61、62、63、64，LC控制器将分别将每一实际位置值与一设定值。
20、进行PID运算并将运算结果值与一极限范围值进行比较得到一限幅输出值，也就是说，四个液压缸各自形成闭环控制回路)；0051 步骤S3：D/A输出模块将所述限幅输出值输出至放大器；0052 步骤S4：放大器将所述限幅输出值放大后分别输出至多个控制阀；0053 步骤S5：每一控制阀根据放大后的限幅输出值调整其阀芯的移动，以控制与其连接的液压缸的升降速度与位置跟随。0054 在所述步骤S2中，PLC控制器对多个实际位置值求取平均值，即，S平均(S1+S2+S3+S4)/4，每一个液压缸的实际位置值与所述平均值进行减法运算，再乘以一液压缸同步系数k，并将其结果值进行归一化处理以得到所述极限范围值，当所述。
21、PID运算结果值超出所述极限范围值时，所述限幅输出值为所述极限范围值的上限值或为所述极限范围值的下限值，当所述PID运算结果值在所述极限范围值内时，所述限幅输出值为所述PID运算结果值，其中，液压缸同步系数k的值可根据实际调整，如可在0.53.0的范围内调整。从上面极限范围值的取得可以看出，虽然四个液压缸各自形成闭环控制回路，但四个液压缸相互之间又互相制约。0055 较佳地，在所述步骤S3中，还包括一附加值叠加步骤，在该附加值叠加步骤中，可根据液压缸的实际相应速度在上述运算结果值中添加一附加值，以消除零点漂移，输出特性差异等影响。0056 从上述可以看出，以图2所示的四个液压缸为例，控制系统工。
22、作时，每一个电液伺服阀与相应的液压缸和液压缸位置检测模块形成一个闭环控制回路。A/D输入模块51采集液压缸位置检测模块检测的液压缸实际位置输入到PLC控制器52，PLC控制器52将其作为反馈值与液压缸的设定值进行PID运算，其运算结果通过D/A输出模块53输出到电液伺服放大板54，经放大处理后传送至电液伺服阀561、562、563、564，电液伺服阀561、562、563、564分别驱动各自的阀芯移动，从而控制液压缸61、62、63、64的升降速度与位置跟随。进行同步控制时，PLC控制器52对四个液压缸实际位置值求取平均值作为调节基准，每一个液压缸的实际位置值与平均值进行减法运算，再乘以该液压。
23、缸同步系数，其结果值进行归一化处理后对相应的电液伺服阀输出进行限幅控制，以协调四个液压缸升降速度。这样，四个液压缸各自形成闭环控制回路，而四个液压缸相互之间又互相制约，当任意液压缸的实际位置值大于平均位置检测值时，控制系统通过控制算法自动减小其D/A输出，同理，当任意液压缸的实际位置值小于平均值时，系统自动加大其上升速度，从而维持四个液压缸的速度与位置同步。其中，同步系数可以调整其同步精度与响应速度。0057 需要说明的是，本发明中液压缸的个数并不局限于四个，其可以根据实际需求进行调整，同样的，控制阀的个数也不局限于四个，控制阀的个数只要与液压缸的个数相等即可。0058 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟说 明 书CN 102441589 Axxxxxxxx 5/5页8悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。说 明 书CN 102441589 Axxxxxxxx 1/3页9图1说 明 书 附 图CN 102441589 Axxxxxxxx 2/3页10图2说 明 书 附 图CN 102441589 A10。