真空压合机液压压力控制系统技术方案

一种真空压合机液压压力控制系统，其特征在于：包括ＰＬＣ、内置有ＰＩＤ控制单元的变频器、高压齿轮泵、压力传感器、活塞缸。本实用新型专利技术对照现有技术的有益效果是：提高稳定性、降低故障率。节约配件成本，无须再用昂贵的专用压力控制器和比例阀。节能。按现在压合曲线程序，高压泵的平均功耗大约是原来的３０％。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种真空压合机，更具体地说涉及一种真空压合机液压压力控制系统。
技术介绍
如图1所示，现有的PCB真空压合机的压力控制系统，包括PLC、高压齿轮泵、压力 控制器、压力传感器、液压比例阀、活塞缸。各部件的作用如下PLC 根据压力设定输出相应的电压信号，范围为0-10VDC对应压力值0-3000PSI。 PLC Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系 统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执 行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输 入/输出控制各种类型的机械或生产过程。压力控制器把设定压力信号和反馈回来的实际压力信号做比较，然后输出控制 信号控制液压比例阀。液压比例阀根据压力控制器控制信号的大小，输出相应的流量调节压力。高压齿轮泵输出恒定的高压压力源3000PSI到液压比例阀。压力传感器检测液压缸输出的压力并反馈给压力控制器进行闭环控制，信号范 围为0-10VDC对应压力值0-3000PSI。下面介绍一下压力闭环控制过程高压齿轮泵一直工作，输出恒定压力3000PSI，PLC把设定的压力(0 3000PSI) 转换为模拟电压信号(0 10VDC)，输出给压力控制器，压力控制器通过对设定压力信号与 压力传感器反馈回来的信号做比较，根据PID控制模式，输出相应的控制信号控制液压比 例阀，液压比例阀打开对应的开度获得对应大小的流量的液压油输至液压缸，由于液压系 统的泄压作用，这个流量与泄压形成了动态平衡，这个平衡维持了对应大小的压力。现有技术的缺点是高压齿轮泵始终工作在最大压力输出状态，高压泵头磨损快， 寿命短，故障率高；真空压合机压盘压合所需压力经常变化，经常远小于3000PSI，但高压 齿轮泵始终工作在最大压力输出状态，所以功率损耗大利用率低，电机发热严重(70°C以 上)、浪费电能；压力控制器和比例阀是进口专用配件，价格高，而且控制器稳定性差，一旦 故障，检查和调校很困难，影响维修效率和影响生产。
技术实现思路
本技术的目的是对现有技术进行改进，提供一种真空压合机液压压力控制系 统，可以无需采用压力控制器和比例阀，并且可以根据真空压合机压盘压合所需压力的变 换调节高压齿轮泵的压力输出，采用的技术方案如下本技术的真空压合机液压压力控制系统，其特征在于包括PLC、内置有PID控制单元的变频器、高压齿轮泵、压力传感器、活塞缸；所述PLC根据预先设定的压力(即使用者事先输入PLC的压力值)输出相应的电 压信号给变频器，电压信号范围为O 10VDC，对应压力值0 3000PSI ； 变频器的PID控制单元把接收到的上述电压信号和反馈回来的实际的电压信号 做比较，然后(用变频器PID控制模式)控制变频器输出相应频率，使得上述电压信号等于 反馈回来的实际的电压信号；高压齿轮泵根据变频器输出的频率控制电机转速输出对应的流量和压力给液压 缸，其频率范围为0 50HZ，对应的压力值范围为0 3000PSI ；压力传感器检测液压缸输出的压力并反馈给变频器进行闭环控制，其输出信号范 围为0 10VDC对应的压力值范围为0 3000PSI。PID控制单元即PID控制器(比例-积分-微分控制器)，由比例单元P、积分单元 I和微分单元D组成。通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性 和动态特性不随时间变化的系统。PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到 的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的 目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，PID控制 器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。 可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一 个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。PLC把设定的压力(范围为0 3000PSI)转换为模拟电压信号(范围为0 10VDC)，输出给变频器，变频器的PID控制单元通过对收到的电压信号(即设定压力的电压 信号)与压力传感器反馈回来的实际电压信号做比较，根据变频器PID控制原理控制变频 器输出相应大小的频率当设定压力比实际压力大时，变频器输出频率就会逐渐增大，实际 压力也随着逐渐增大，同时压力传感器输出的电压信号也跟着变大，直到与设定压力的电 压信号一样大的时候，变频器就稳定工作在当前的频率；相反的，当设定压力比实际压力小 时，变频器输出频率就会逐渐减小，实际压力也随着逐渐减小，压力传感器输出的电压信号 也跟着变小，直到与设定压力的电压信号一样大的时候，变频器就稳定工作在当前的频率。 上述频率控制高压齿轮泵电机的转速，并获得对应大小的压力(与设定压力对应)与流量 的液压油输至液压缸，由于液压系统的泄压作用，这个流量与泄压形成了动态平衡，这个平 衡维持了对应大小的压力。 根据电机转速频率关系以及泵类机械运行特性nl/n2 = fl/f2Q1/Q2 = nl/n2H1/H2 = (nl/n2)2P1/P2 = (nl/n2)3式中f—供给电机电源频率Q——供给管网流量；H——管网压力；P——电机消耗功率；η——电机转速。由上式可知，当电机转速降至额定转速的80%，则供给管网流量降为80%，管网 压力降为(80% )2 = 64%，电机消耗功率则降为(80% ) 3，即51. 2%，去除电机机械损耗和 电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40%，变频调速达到明显的节能作用。另外，变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对流量的平稳调节，同时减 少启动冲击并延长泵体及管路的使用寿命。本方案相对现有技术方案，省去了压力控制器和比例电磁阀，而用内置PID控制 功能的变频器置换压力控制器，控制环节变得更简单，由于变频器是常见配件而且技术发 展快，所以变频器相对于现有的专用压力控制器来说，更容易购买到、更便宜、而且智能化， 性能可靠，故障率低；另外高压齿轮泵由于调速作用，相对于现有方案中齿轮泵连续工作在 高压状态来说，齿轮泵负荷小、磨损小，寿命变长。本技术对照现有技术的有益效果是1、提高稳定性、降低故障率。由于高压齿轮泵因压力变化调速，经常工作在低速状 态，泵头磨损小，寿命增加5倍以上，电机发热小，同时变频器本身稳定性好，正常使用寿命 至少5年，而原来使用压力控制器和比例阀平均故障1次/月。2、节约配件成本，无须再用昂贵的专用压力控制器和比例阀。而变频器是常用变 频器购买容易而且便宜，本专利技术实施后大约可以节约10万元/台/年。3、节能。按现在压合曲线程序，高压泵的平均功耗大约是原来的30%。附图说明图1是本技术现有技术的电路原理框图；图2是本技术优选实施例的电路原理框图。具体实施方式如图2所示，本优选实施例中的真空压合机液压压力控制系统，包括PLC、内置有 PID控制单元的变频器、高压齿轮泵、压力传感器、活塞缸；所述PLC根据预先设定的压力(即使用者事先输入PLC的压力值)输出相应的电 压信号给变频器，电压信号范围为0 10VDC，对应压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空压合机液压压力控制系统，其特征在于：包括ＰＬＣ、内置有ＰＩＤ控制单元的变频器、高压齿轮泵、压力传感器、活塞缸；所述ＰＬＣ根据预先设定的压力输出相应的电压信号给变频器；变频器的ＰＩＤ控制单元把接收到的上述电压信号和反馈回来的实际的电压信号做比较，然后控制变频器输出相应频率；高压齿轮泵根据变频器输出的频率控制电机转速输出对应的流量和压力给液压缸；压力传感器检测液压缸输出的压力并反馈给变频器进行闭环控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林炳亮，林蓄流，杨晓新，陈俊毅，苏维辉，贝俊涛，李雪洽，林吉展，欧伟标，
申请(专利权)人：汕头超声印制板公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]