用于控制流体致动器的装置和方法制造方法及图纸

一种用于控制流体致动器的运动的装置，其包含电气操作的控制阀，该控制阀响应于致动器控制器产生的信号控制加压流体到以及来自流体致动器的流动，致动器控制器使用机载用户可编程微处理器，其中，用户能将多种控制算法下载到微处理器中，用于基于参数控制致动器的运动，参数例如为流体压力和流动速率以及致动器位移。多种外部传感器可使用多种信号接口连接到控制器，用于监视和控制目的，信号接口例如为模拟到数字转换器或SSI接口。本地通信总线用于与一个或多于一个的从致动器通信，其各自具有其自己的电气操作控制阀，该阀响应于控制器产生并在局部总线上发送到从控制阀的控制信号控制加压流体到以及来自从致动器的流动。传感器用于测量从致动器的多种操作参数，并产生在局部总线上发送到控制器的信号。管理计算机用于向控制器发送高层次的命令信号，其中，控制器产生到一个或多于一个的流体致动器的闭环控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种液压致动器控制装置，用于实现用于根据来自一个机载用户可编程微处理器的命令信号来调节一个或多于一个液压致动器的性能的分布控制体系结构。
技术介绍
用于控制液压致动器的装置在DE 195 20 935 C2中公开。此参考文献中公开的是一种位移传感器，用于用供到位置控制器的电气信号指示阀活塞的位置。用于控制阀活塞位置的控制器被布置在其自己的外壳中，该外壳安装在阀的外壳上。控制器确保阀活塞跟随作为电气输入变量而被供到控制器的位置设置点。在这种情况下，阀活塞的位置决定阀的通道截面的量值，以便控制来自以及到致动器一例如液压汽缸一的流体流动。授予Kockemann的美国专利No. 6, 901, 315公开了一种控制器装置,其用于控 制液压致动器，液压致动器包含电气操作的液压控制阀，该阀响应于由三个分立的控制器产生的信号控制压力介质在致动器中的流动。第一控制器调节控制阀中的活塞的位置。第二控制器命令致动器(例如液压汽缸)的移动。第三控制器电气控制致动器的一系列移动。三个控制器布置在共用的外壳中，外壳安装在控制阀上。第一与第二控制器由控制装置的制造者预先编程。在此装置中，仅第三控制器可由用户自由编程。这种现有技术的装置不允许用户用控制液压致动器的状态反馈控制算法对第二控制器进行编程。另外，在此现有技术的装置中，在所公开和要求权利的装置中不存在使用用户编程的状态反馈控制算法来控制从(slave)致动器的能力。另外，在此现有技术的装置中，不存在从例如从多种外部传感器或装置——例如从阀——接收并处理输入的能力。另外，在此现有技术的装置中，所有的控制器被包含在分立的微处理器或电路中，而不是集成在一个微控制器中。现有技术的控制体系结构——下面称为“集中控制结构”——包含一个PLC，其负责协调所有液压轴线(hydraulic axes)的移动。这使得必须将所有传感器信号传送到一个机器PLC。这还使得这一个PLC必须同时运行用于所有液压轴线的几个状态反馈、闭环控制算法。于是，单个机器PLC向各个液压控制阀发送命令或操纵(manipulation)。这种现有技术的集中控制体系结构的缺点在于，其导致遍及机器地对电缆进行布线的显著成本，以及PLC面板中的显著的布线复杂性。另外，需要成本高昂的高端PLC，以便同时协调所有的液压轴线，并以足够的控制速率运行几个状态反馈控制算法，从而实现各个液压轴线的所需要的动态性能。另外，在现有技术中，作为对“集中控制体系结构”的改进，在某些现有技术的设施中，所有传感器、控制阀与PLC的模拟接口已经被现场总线或网络替换。这种设施可减少电缆布线成本和布线复杂性，因为几个节点可以以环形拓扑连接到PLC。具有节点和PLC之间的数字通信的集中式控制体系结构的这种变型的缺点在于，控制更新速率现在受到现场总线或网络的带宽的限制。考虑到所有节点需要以8到16位字的形式连续地广播其反馈值，并考虑PLC需要以8到16位字的形式连续广播对控制阀的操纵，意味着信息能被传输的速率受到现场总线或网络的恒定带宽的限制。最终结果是，液压轴线的性能受到从中央控制器接收的操纵的延迟时间的损害。
技术实现思路
对这些问题的解决方案在于使用本申请所公开的类型的“分布式控制体系结构”，其中，用于各个液压轴线的状态反馈控制算法在控制该特定轴线的液压阀上本地地执行。“分布式控制体系结构”的优点在于，传感器可直接连接到相关液压控制阀，不再占用现场总线或网络上的宝贵带宽。另外，液压控制阀能本地地产生其自己的命令轨道(trajectory)，而不需要从中央PLC接收，这进一步减小了现场总线或网络上的数据传送。由于状态反馈控制算法嵌入在液压控制器10的微处理器上，控制指令能以高得多的速率被执行，由此显著改进了所述液压轴线的动态性能。最后，中央PLC的响应性得到显著简化，允许使用复杂性较小且成本较低的单元。新的中央计算机成为管理(supervisory)PLC,其对各个液压轴线的移动进行协调，而不再需要连续监视和连续操纵各个液压轴线。作为替代地，管理PLC可将“Start Profile”位传送到分布式控制器。分布式控制器将接收这 种“Start Profile”位，于是,执行其配置文件(profile),接着用“Profile Complete”位进行响应。新的管理PLC将会监视各个分布式控制器的状态和故障状态，如果任何分布式控制器产生故障标识，采取适当的动作。分布式控制体系结构中的网络或现场总线通信流量由数字传感器字和数字操纵字的连续广播减小到状态和故障位的周期性广播。另外，示例性液压控制系统的配置允许基于微处理器的控制算法由用户编程，而不是专门由制造者编程。这允许编程中更大的灵活性，并保护用户的知识产权。附图说明图I为连接到液压致动器的示例性流体控制装置的原理图；图2为一原理图,其不出了控制电路板的模块和多种输入与输出的布置；图3为连接到一系列从致动器的示例性流体控制装置的原理图。具体实施例方式现在参照下面的讨论以及附图，详细示出了对所公开的系统和方法的说明性途径。尽管附图示出了某些可能的途径，附图不必按比例绘制，某些特征可被放大、移除、或部分地以截面示出，以便更好地示出和解释本公开。另外，这里给出的介绍不是为了穷举或以其他方式将权利要求限制或局限到附图所示出以及下面的具体介绍所公开的精确的形式和配置。另外，在下面的讨论中可能引入若干个常数。在某些情况下，提供了常数的说明性值。在其他情况下，没有给出具体值。常数的值将依赖于所关联的硬件的特性、这些特性彼此之间的相互关系以及与所公开的系统相关联的环境条件和运行条件。图I示出了用于控制液压致动器12的控制装置10的原理图。外壳14安装到液压控制阀16。控制阀16被示为侧面透视图。控制阀16对工作流体的流动进行控制，工作流体例如为液压油，其被泵18加压，通过控制阀16，最后到达液压致动器12，并从致动器12回到返回槽20。在示例性实施例中，致动器12为液压汽缸，其在图1、2、3中被示为双端汽缸，但可以为任何类型的合适的致动器。例如，致动器12可以为差动汽缸或液压马达。从控制阀16到致动器12的液压软管或管连接以用于连接到泵18的泵连接P、用于从控制阀到槽20的槽连接T以及用于从控制阀到双端汽缸致动器12的软管或管连接A、B示出。用于测量梭阀(shuttle valve)或滑阀(spool valve)(未示出)或其他类型的阀装置的位置X的位移传感器28被容纳在控制阀16内。位移传感器28连接到控制器电路板26，其将阀活塞的位置X转换为电气信号xi，该信号在控制器11中受到处理，并作为阀芯位置的实际值的处理位置被供给。微处理器32内的软件功能与输入和输出接口以及控制器11的其他特征一起关于图2更为详细地讨论。现在重新参照附图中的图1，示出了液压连接到液压致动器12的示例性液压控制装置10的原理图。容纳控制器11的外壳14被安装到液压控制阀16。控制阀16在侧面透视图中示出。控制阀16控制受到压力的液压油或其他工作流体从压力泵18通过压力线P到液压致动器12、并经由槽线T回到容纳槽20的流动。在图I中，液压致动器12被示为具有输出轴22的双动式液压致动器，其在一个方向以及在相反的方向受到作用在连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·E·阿尔斯特里恩，P·劳尔，B·W·罗布，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：