一种提高液压伺服系统比例方向阀调节精度的装置的制作方法

1.本实用新型属于工业控制领域，更具体地说，涉及一种提高液压伺服系统比例方向阀调节精度的装置。


背景技术：

2.液压伺服系统又称随机系统或跟踪系统，也是一种功率放大装置。在这种系统中，执行元件(如比例方向阀)能以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律动作。它具有液压传动的各种优点外，还有响应快、惯性小、系统刚性大和伺服精度高等特点，得到了广泛应用。
3.工业供汽液控调节阀在运行中频繁出现dcs画面运行人员在切除自动打手动状态下阀门自动开启或关闭的问题、多次出现阀门波动大现象，影响对外工业供汽系统安全稳定运行。比例方向阀作为液压伺服元件，原理是在接受12ma输入信号时，其内部阀芯不动作，此时进油等于回油，阀门应该处于停止位置。随着机组运行时间加长，比例方向阀线圈会出现不同程度磨损，导致零点发生偏移，系统出现不稳定。现有技术中的技术方案是在dcs(distributed control system分布式控制系统或集散控制系统)中采用pid调节控制，pid(比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation))接受现场阀位信号和设定值进行比较输出4-20ma模拟量信号直接控制比例方向阀，通过比例方向阀阀芯移动控制高压油进而控制阀门开关。目前市场上的液压伺服系统自动调节是dcs系统通过pid逻辑控制比例方向阀(执行元件)动作，比例方向阀不仅能控制进油方向还能控制进油速度。比例方向阀是接受dcs 4-20ma控制信号，其设计在12ma时阀芯应处于中间位置，但是随着机组运行时间的加长比例方向阀线圈会出现磨损导致其零点漂移。当操作人员自动切换到手动时，比例方向阀接受dcs 12ma指令，无法实现无扰切换，阀门经常会出现自动开启或关闭故障。同时现场存在较大干扰磁场，严重影响了阀门调节精度。
4.尤其是随着机组运行时间加长，比例方向阀线圈的磨损程度会加深，导致零点发生偏移，阀门故障率高。比例方向阀机械调零受运行条件限制技术难度大。同时由于dcs输出模拟量控制，无法在比例方向阀线圈磨损出现零点漂移情况下进行修正，经常导致控制精度下降或阀门本身出现误动作。另外，由于工业现场噪声大，干扰磁场分布对模拟量造成干扰导致无法发现偏移情况，而且普通测量设备(如数字万用表)无法检测出轻微干扰电流变化。从而给比例方向阀的校准带来困难。


技术实现要素：

5.1.要解决的问题
6.针对现有技术中方向阀零点偏移难以发现且调整困难的问题，本实用新型提供一种提高液压伺服系统比例方向阀调节精度的装置。
7.2.技术方案
8.为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：一种提高液压伺服系统
比例方向阀调节精度的装置，包括plc控制模块、模拟量扩展模块和dcs控制模块，所述plc控制模块接收阀位反馈装置反馈的阀位控制信号和dcs控制模块反馈的dcs指令信号，plc控制模块对阀位控制信号和dcs指令信号进行pid逻辑运算后输出数字指令控制信号给比例方向阀。本实用新型通过plc控制模块对阀位反馈装置反馈的阀位控制信号和dcs控制模块反馈的dcs指令信号进行逻辑运算然后输出数字指令控制信号给比例方向阀，能够解决现有技术中方向阀零点偏移难以发现且调整困难的问题。
9.进一步地，plc控制模块接收零点修正信号，对plc输出到比例方向阀的信号进行修正。plc控制模块可通过触摸屏或上位机接收零点修正信号，对plc输出到比例方向阀的信号进行修正，保避免零点偏移造成系统不稳定甚至系统退出情况，在提高控制精度的同时解决了机务专业机械调零的高难度问题，提高了检修工作效率。
10.进一步地，还包括第一信号隔离器，第一信号隔离器设置在阀位反馈装置和plc控制模块之间。本技术方案设置信号隔离器可有效防止信号受到电磁干扰，提高模拟量指令稳定性，实现系统长期稳定运行。
11.进一步地，还包括第二信号隔离器，第二信号隔离器设置在比例方向阀和plc控制模块之间。
12.进一步地，还包括第三信号隔离器，第三信号隔离器设置在dcs控制模块和plc控制模块之间。
13.进一步地，所述plc控制模块选用型号为西门子s7-200 smart cpu sr20。
14.进一步地，所述模拟量扩展模块型号为em am06。
15.3.有益效果
16.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
17.(1)本实用新型中信号通过硬接线回路检测，控制距离不受限制，响应速度快，实用性强，从根本解决了由于dcs输出模拟量控制，无法在比例方向阀线圈磨损出现零点漂移情况下进行修正，经常导致控制精度下降或阀门本身出现误动作的问题；
18.(2)本实用新型从根本解决了工业现场噪声，干扰磁场分布对伺服放大元件比如比例方向阀模拟量信号传输造成干扰且无法发现的难题，提高了经济效益；
19.(3)本实用新型结构简单，设计合理，易于制造。
附图说明
20.图1为本实用新型的电气控制原理图；
21.图2为本实用新型的plc逻辑控制示意图；
22.图中：a1：第一信号隔离器；a2：第二信号隔离器；a3：第三信号隔离器
具体实施方式
23.下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
24.如图1所示，本实用新型包括plc控制模块、第一信号隔离器a1、第二信号隔离器a2和第三信号隔离器a3、模拟量扩展模块、dcs控制模块，阀位反馈装置反馈4-20ma阀位控制信号给plc控制模块，dcs控制模块反馈dcs4-20ma信号给plc控制模块，plc控制模块将阀位控制信号和dcs信号进行pid运算，然后plc控制模块输出4-20ma指令控制信号驱动比例方
向阀阀芯移动控制进回油，进而控制阀门开启关闭，在阀位反馈装置和plc控制模块之间设置有第一信号隔离器a1，在plc控制模块和比例方向阀之间设置有第二信号隔离器a2，在dcs控制模块和plc控制模块之间设置有第三信号隔离器a3，设置信号隔离器的作用是为了减少现场电磁信号的干扰，使修正结果更准确。当打到非自动位置，比例方向阀接受12ma指令，阀芯处于中间位置，进回油平衡，阀门停止。针对比例方向阀阀芯会出现不同程度磨损导致机械零点偏移的问题，直接由dcs模拟量发出的12ma信号精度不足以满足现场控制需要。因此通过plc程序编写相应程序配合上位机pc或触摸屏实现对比例方向阀零点电流进行修正，可以避免零点偏移造成系统不稳定甚至系统退出现场检修情况，以提高检修工作效率。利用图1中的触摸屏输出零点修正信号给plc控制模块。图2示出了本实用新型的plc逻辑控制示意图。
25.图2中的mo.1为plc模块的投入常开触点，表示24v监视正常；i0.6表示cpu_输入6，为就地关阀指令，中间变量为plc控制模块里面的内存，用于存储模拟量，mw中的m表示变量，w代表字；i0.7：cpu_输入7，就地开阀指令；mov_w：字节移位指令；vd1：变量，为开阀指令(已从模拟量转换为数字量，在本实施例中将开阀指令的数字量设定为18750)；vd2：变量，关阀指令(已从模拟量转换为数字量，在本实施例中将关阀指令设定为14950)；vd3：变量，比例方向阀12ma机械零点位置电流，在本实施例中将其设置为16590，可通过触摸屏等上位机写入(通过此处可修改比例方向阀机械零位，并且增加信号隔离器减少信号干扰)。当比例方向阀出现零点漂移时，可根据实际情况，直接改变变量vd3参数数字(4～20ma对应数字量5530～27648，理论12ma对应16590)对零点进行修正，当停机后再对设备进行机械检修，并且可以分析设备劣化趋势，对计划检修提供依据。
26.下面具体来说一下本实用新型的工作原理：本实用新型利用plc控制模块通过模拟量扩展模块的模拟量通道读入dcs4-20ma指令信号作为目标阀位，与阀位反馈装置反馈的阀位控制信号4-20ma进行pid运算，通过plc模拟量输出通道4-20ma驱动比例方向阀阀芯移动控制进回油，进而控制阀门开启关闭。当打到非自动位置，比例方向阀接受12ma指令，阀芯处于中间位置，进回油平衡，阀门停止。当比例方向阀阀芯出现不同程度磨损而导致机械零点偏移，通过上位机pc或触摸屏实现对比例方向阀零点电流进行修正，避免零点偏移造成系统不稳定甚至系统退出情况，在提高控制精度的同时解决了机务专业机械调零的高难度问题，提高了检修工作效率。同时，因为现场高压电气设备较多，防止信号受到电磁干扰，提高模拟量指令稳定性，对模拟量回路增加模拟量信号隔离器，实现了系统长期稳定运行。
27.具体实施时，plc控制模块选用plc型号为西门子s7-200 smart cpu sr20(含12数字量输入通道12个，数字量输出通道8个)，配备的模拟量扩展模块型号为：em am06(含4路模拟量输入通道和8路模拟量输出通道)。