一种陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统及方法

技术领域

本发明涉及陶瓷压铸机节能技术领域，更具体地说，特别涉及一种陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统及方法。

背景技术

现有技术中，压砖机在自动循环中，粉料由压砖机后上方的料箱经软管送到压砖机的布料装置中的料斗内，布料小车向前运行，把前一次压好的砖坯推出，顶模缸一次下降，使模腔内填满粉料，布料小车退回后位，顶模缸二次下降，实现墩料，下模芯落在工作台面上，为压制作准备，上模首先在第一低速行程内慢速启动，上模下降至高速行程内时，上模快速下降，上模快速下降至接触粉料前开始制动转为慢速下降(第二低速行程内)，接触粉料后上模到达压制位置，然后上模依次进行惯性压制、低压压制、排气、中压压制、排气、高压压制、卸荷、上模慢升、快升和慢升，在上模上升的同时顶模缸上升把压制好的砖坯顶出模腔，上模升到高位时，布料小车向前运动。

在每个循环的过程中，布料过程油缸不工作，在压制的不同阶段油缸所需要的流量和压力各不相同，而油泵始终全速运行，造成很多能源损失在溢流阀上，系统不能按需供油。若能够使压机根据不同的工艺阶段实现工作压力与流量的自动调节，做到需要多少流量、压力，提供多少流量、压力，则能节约很多能源，则能完全避免原有压机油泵始终全速运行而浪费电能的现象。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种可以实时监测上模位置，伺服驱动器控制第一电机的转速从而调整第一油泵的流量，使得上模在各位置时移动所需要的流量与第一油泵的流量相适应，有效的避免了多余的流量从溢流阀溢出，节约能源；并且，上模处于各压制状态时，伺服驱动器控制比例溢流阀的溢流压力，使得第一油泵以最低转速即可获得与上模压制时的压力相适应的油液压力，进一步提高能源利用率的陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统。

本发明的第二目的在于提供一种根据上述陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统的控制方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用的技术方案如下：

一种陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统，包括压铸机、伺服驱动器、第一电机、第一油泵、换向阀、油缸、油箱、压力传感器、流量传感器，所述第一油泵的油液出口还通过一先导式溢流阀与所述油箱相连通，所述先导式溢流阀的调压端通过二位四通阀与所述油箱相连通，所述先导式溢流阀的调压端依次通过比例溢流阀、三位四通阀后与所述油箱相连通，所述先导式溢流阀的调压端还通过溢流阀与所述油箱相连通，所述压铸机上还设有第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器用于检测上模是否处于第一低速行程内，所述第二位置传感器用于检测上模是否处于第二低速行程内，所述压铸机上还设有用于检测上模是否接触到所述压铸机中的粉料的接触检测传感器，所述压力传感器、流量传感器、第一位置传感器、第二位置传感器、接触检测传感器、第一电机、比例溢流阀、二位四通阀、三位四通阀、换向阀均与所述伺服驱动器电连接，当上模处于低压压制、中压压制或高压压制状态时，伺服驱动器调整比例溢流阀的溢流压力至与上述各状态相对应的溢流压力。

进一步地，所述伺服驱动器包括控制模块，所述控制模块依次通过存储模块、计算模块后与输入模块电连接，所述控制模块还分别与显示模块、换向阀、第一位置传感器、第二位置传感器、接触检测传感器、运行状态控制模块电连接，所述显示模块还分别与计算模块、输入模块相连接，所述运行状态控制模块还分别与二位四通阀、比例溢流阀、三位四通阀、压力传感器、流量传感器、电机伺服控制模块电连接，所述电机伺服控制模块还与第一电机电连接。

进一步地，所述PLC控制系统还包括第二电机与第二电机驱动的第二油泵，所述第二油泵的油液出口与第一油泵的油液出口相连通，所述第二电机与所述电机伺服控制模块电连接。

为了达到上述第二目的，本发明采用的技术方案如下：

根据上述陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统的控制方法，包括以下步骤；

S1、获取上模处于第一低速行程中时系统油液的第一低速行程流量；上模处于高速行程中时系统油液的高速行程流量，上模处于第二低速行程中时系统油液的第二低速行程流量，上模处于低压压制状态时系统油液的低压压制油压，上模处于中压压制状态时系统油液的中压压制油压，上模处于高压压制状态时系统油液的高压压制油压。

S2、启动所述PLC控制系统，运行状态控制模块控制二位四通阀处于左位、三位四通阀处于右位，上模上升至第一低速行程内；

S3、向压铸机中加入粉料；

S4、运行状态控制模块通过电机伺服控制模块控制第一电机开启，驱动第一油泵以第一低速行程流量运行，直至上模进入高速行程；

S5、运行状态控制模块控制第一油泵以高速行程流量运行，直至上模进入第二低速行程；

S6、运行状态控制模块控制第一油泵以第二低速行程流量运行，直至上模处于压制位置；

S7、运行状态控制模块控制第一油泵停机、系统卸荷并保持一预定时间；

S8、运行状态控制模块控制三位四通阀处于左位，并且控制比例溢流阀的溢流压力为低压压制油压，运行状态控制模块控制第一油泵以该第一油泵的最低运行速度运行并保持一预定时间；

S9、运行状态控制模块控制三位四通阀处于右位，控制上模上移一预定高度，并保持一预定时间；

S10、运行状态控制模块控制三位四通阀处于左位，并且控制比例溢流阀的溢流压力为中压压制油压，运行状态控制模块控制第一油泵以该第一油泵的最低运行速度运行并保持一预定时间；

S11、运行状态控制模块控制三位四通阀处于右位，控制上模上移一预定高度，并保持一预定时间；

S12、运行状态控制模块控制三位四通阀处于左位，并且控制比例溢流阀的溢流压力为高压压制油压，运行状态控制模块控制第一油泵以该第一油泵的最低运行速度运行并保持一预定时间；

S13、运行状态控制模块控制系统卸荷；

S14、运行状态控制模块控制控制第一电机开启，驱动第一油泵以第二低速行程流量运行，直至上模进入高速行程；

S15、运行状态控制模块控制第一油泵以高速行程流量运行，直至上模进入第一低速行程；

S16、运行状态控制模块控制第一油泵以第一低速行程流量运行，直至上模移动至上极限位置；

S17、结束。

进一步地，所述步骤S1包括以下步骤；

S101、通过输入模块输入上模的低压压制压力、中压压制压力、高压压制压力，以及第一低速行程内上模速度、高速行程内上模速度、第二低速行程内上模速度；

S102、计算模块根据低压压制压力、中压压制压力、高压压制压力、第一低速行程内上模速度、高速行程内上模速度、第二低速行程内上模速度分别计算系统油液的第一低速行程流量、高速行程流量、第二低速行程流量、低压压制油压、中压压制油压、高压压制油压。

进一步地，所述步骤S4至S6中、步骤S13至S15中，控制模块通过实时监测第一位置传感器、第二位置传感器和接触检测传感器的信号判断上模位置，并将上模位置信息传递给运行状态控制模块。

进一步地，控制模块判断上模位置包括以下步骤；

S401、控制模块实时监测接触检测传感器是否监测的接触信号，若是执行步骤S402,若否执行步骤S403；

S402，控制模块判断上模处于压制位置，执行步骤S401；

S403、控制模块监测第一位置传感器是否检测到上模信号，若是执行步骤S404，若否执行步骤S405；

S404、控制模块判断上模处于第一低速行程内，执行步骤S401；

S405、控制模块监测第二位置传感器是否检测到上模信号，若是执行步骤S406，若否执行步骤S407；

S406，控制模块判断上模处于第二低速行程内，执行步骤S401；

S407、控制模块判断上模处于高速行程内，执行步骤S401。

进一步地，所述步骤S4至S6、步骤S13至S15中，流量传感器实时监测油液流量信息，并反馈至运行状态控制模块，运行状态控制模块通过调整第一电机的转速更正油液流量。

进一步地，所述步骤S7、S9、S10中，压力传感器实时监测油液压力信息，并反馈至运行状态控制模块，运行状态控制模块通过调整第一电机的转速和比例溢流阀的压力更正油液压力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该控制系统工作时，第一位置传感器、第二位置传感器、接触检测传感器共同检测上模的位置并传递给伺服驱动器，当上模处于第一低速行程内时，伺服驱动器通过调整第一电机的转速调整第一油泵的流量，控制第一油泵的流量与驱动上模移动的速度相适应的流量相同，驱动上模移动的油缸需要多少流量，第一油泵就提供多少流量，大大减小了第一油泵的能耗，当上模处于高速行程或第二低速行程内时，伺服驱动器控制第一油泵的方式与上模处于第一低速行程内时相同。

当上模处于低压压制状态时，伺服驱动器可以控制三位四通阀处于左位，并且控制比例溢流阀的溢流压力为低压压制油压，第一油泵以该第一油泵的最低运行速度运行，使得上模保持在低压压制状态，由于第一油泵处在较低的运行速度，所以大大减小了第一油泵的能耗，同样，上模处于中压压制状态或高压压制状态时，第一油泵也同样处在能够提供中压压制油压或高压压制油压的最底运行状态中，通过伺服驱动器检测上模处于的工作状态，然后伺服驱动器驱动第一油泵调整至与该工作状态相适应的转速，并同时控制控制比例溢流阀调整系统压力。

该PLC控制系统能够使压铸机根据不同的工艺阶段实现工作压力与流量的自动调节，做到需要多少流量、压力，提供多少流量、压力，能节约很多能源，完全避免原有压机油泵始终全速运行而浪费电能的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统的原理图；

图2是本发明的压铸机的结构示意图；

图3是本发明的伺服驱动器的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

为了达到本发明的第一目的，本发明采用的技术方案如下：

参阅图1、图2所示，本发明提供的一种陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统，包括压铸机1、伺服驱动器2、第一电机3、第一油泵5、换向阀7、油缸8、油箱9、压力传感器10、流量传感器11，第一油泵5的油液出口还通过一先导式溢流阀12与油箱9相连通，先导式溢流阀12的调压端通过二位四通阀13与油箱9相连通，先导式溢流阀12的调压端依次通过比例溢流阀14、三位四通阀15后与油箱9相连通，先导式溢流阀12的调压端还通过溢流阀20与油箱9相连通，压铸机1上还设有第一位置传感器16和第二位置传感器17，第一位置传感器16用于检测上模18是否处于第一低速行程内，第二位置传感器17用于检测上模18是否处于第二低速行程内，压铸机1上还设有用于检测上模18是否接触到压铸机1中的粉料的接触检测传感器19，压力传感器10、流量传感器11、第一位置传感器16、第二位置传感器17、接触检测传感器19、第一电机3、比例溢流阀14、二位四通阀13、三位四通阀15、换向阀7均与伺服驱动器2电连接，当上模18处于低压压制、中压压制或高压压制状态时，伺服驱动器2调整比例溢流阀14的溢流压力至与上述各状态相对应的溢流压力。

该控制系统工作时，第一位置传感器16、第二位置传感器17、接触检测传感器19共同检测上模18的位置并传递给伺服驱动器2，当上模18处于第一低速行程内时，伺服驱动器2通过调整第一电机3的转速调整第一油泵5的流量，控制第一油泵5的流量与驱动上模18移动的速度相适应的流量相同，驱动上模18移动的油缸需要多少流量，第一油泵5就提供多少流量，大大减小了第一油泵5的能耗，当上模18处于高速行程或第二低速行程内时，伺服驱动器2控制第一油泵5的方式与上模18处于第一低速行程内时相同。

当上模18处于低压压制状态时，伺服驱动器2可以控制三位四通阀15处于左位，并且控制比例溢流阀14的溢流压力为低压压制油压，第一油泵5以该第一油泵5的最低运行速度运行，使得上模18保持在低压压制状态，由于第一油泵5处在较低的运行速度，所以大大减小了第一油泵5的能耗，同样，上模18处于中压压制状态或高压压制状态时，第一油泵5也同样处在能够提供中压压制油压或高压压制油压的最低运行状态中，通过伺服驱动器2检测上模18处于的工作状态，然后伺服驱动器2驱动第一油泵5调整至与该工作状态相适应的转速，并同时控制控制比例溢流阀14调整系统压力。

该PLC控制系统能够使压铸机1根据不同的工艺阶段实现工作压力与流量的自动调节，做到需要多少流量、压力，提供多少流量、压力，能节约很多能源，完全避免原有压机油泵始终全速运行而浪费电能的现象。

参阅图3所示，伺服驱动器2包括控制模块201，控制模块201依次通过存储模块202、计算模块203后与输入模块204电连接，控制模块201还分别与显示模块205、换向阀7、第一位置传感器16、第二位置传感器17、接触检测传感器19、运行状态控制模块206电连接，显示模块205还分别与计算模块203、输入模块204相连接，运行状态控制模块206还分别与二位四通阀13、比例溢流阀14、三位四通阀15、压力传感器10、流量传感器11、电机伺服控制模块207电连接，电机伺服控制模块207还与第一电机3电连接。

控制模块201通过检测第一位置传感器16、第二位置传感器17、接触检测传感器19的信号检测上模18的位置信息(第一低速行程、高速行程、第二低速行程)，并且确认上模18的运行信息(上升行程或下降行程)，同时确认上模的压制状态信息(低压压制、中压压制、高压压制)。并且控制模块201还可以将位置信息、运行信息、压制状态信息传递给显示模块205实时显示。

电子伺服控制模块207，用于接收控制模块201传递来的位置信息、运行信息和压制状态信息，并且电子伺服控制模块207通过位置信息、运行信息和压制状态信息来控制第一电机3的启闭和转速，同时控制二位三通阀13、比例溢流阀14、三位四通阀15的状态。实现压铸机1根据不同的工艺阶段实现工作压力与流量的自动调节，做到需要多少流量、压力，提供多少流量、压力，节约能源。

由控制模块201检测并确认位置信息、运行信息、压制状态信息，电子伺服控制模块207控制系统油路运行，模块201分工明确，大大减小了控制模块的压力。

在本发明的一个优选实施例中，PLC控制系统还包括第二电机4与第二电机4驱动的第二油泵6，第二油泵6的油液出口与第一油泵5的油液出口相连通，第二电机4与电机伺服控制模块207电连接。第一油泵5可以是高压小流量泵、第二油泵可以是低压大流量泵，当上模18处于第一低速行程、高速行程或第二低速行程内时，运行状态控制模块206控制第二油泵6运行，第一油泵5关闭，当上模18处于低压压制、中压压制、高压压制状态时，运行状态控制模块206控制第一油泵5运行，能够有效的保证第一油泵5和第二油泵6都能够在效率最高的状态运行。

为了达到本发明的第二目的，本发明采用的技术方案如下：

一种根据上述陶瓷压机伺服节能控制系统的PLC控制系统的控制方法，包括以下步骤；

S1、获取上模处于第一低速行程中时系统油液的第一低速行程流量；上模处于高速行程中时系统油液的高速行程流量，上模处于第二低速行程中时系统油液的第二低速行程流量，上模处于低压压制状态时系统油液的低压压制油压，上模处于中压压制状态时系统油液的中压压制油压，上模处于高压压制状态时系统油液的高压压制油压。流量信息和油压信息可以通过工人通过输入模块204直接输入也可以通过计算模块203计算得出。

S2、启动PLC控制系统，运行状态控制模块206控制二位四通阀13处于左位、三位四通阀15处于右位，上模18上升至第一低速行程内；二位四通阀13处于左位、三位四通阀15处于右位，是为了使先导式溢流阀12由溢流阀20控制溢流压力，该溢流压力作上模18处于第一低速行程、高速行程或第二低速行程时的系统溢流压力。

S3、向压铸机1中加入粉料。

S4、运行状态控制模块206通过电机伺服控制模块207控制第一电机3开启，驱动第一油泵5以第一低速行程流量运行，直至上模18进入高速行程；第一油泵5提供的流量正好符合上模18在第一低速行程内移动时油缸所需的流量，节省系统能耗。

S5、运行状态控制模块206控制第一油泵5以高速行程流量运行，直至上模18进入第二低速行程。

S6、运行状态控制模块206控制第一油泵5以第二低速行程流量运行，直至上模18处于压制位置。

S7、运行状态控制模块206控制第一油泵5停机、系统卸荷并保持一预定时间，上模处于惯性压制阶段。

S8、运行状态控制模块206控制三位四通阀15处于左位，并且控制比例溢流阀14的溢流压力为低压压制油压，运行状态控制模块206控制第一油泵5以该第一油泵5的最低运行速度运行并保持一预定时间；三位四通阀15处于左位是为了让先导式溢流阀12由比例溢流阀14控制溢流压力，该溢流压力可通过运行状态控制模块206设置，比例溢流阀14的溢流压力设为低压压制油压后，系统中的油液压力即与低压压制油压相同。

S9、运行状态控制模块206控制三位四通阀15处于右位，控制上模18上移一预定高度，并保持一预定时间；该状态为上模上移较小的距离，使被压后的粉料放气，气体通过上模18和粉料之间的空隙排出。

S10、运行状态控制模块206控制三位四通阀15处于左位，并且控制比例溢流阀14的溢流压力为中压压制油压，运行状态控制模块206控制第一油泵5以该第一油泵5的最低运行速度运行并保持一预定时间。

S11、运行状态控制模块206控制三位四通阀15处于右位，控制上模18上移一预定高度，并保持一预定时间；该状态为上模上移较小的距离，使被压后的粉料放气，气体通过上模18和粉料之间的空隙排出。

S12、运行状态控制模块206控制三位四通阀15处于左位，并且控制比例溢流阀14的溢流压力为高压压制油压，运行状态控制模块206控制第一油泵5以该第一油泵5的最低运行速度运行并保持一预定时间。

S13、运行状态控制模块206控制系统卸荷；该步骤中，第一电机3可以启动也可以停机。

S14、运行状态控制模块206控制控制第一电机3开启，驱动第一油泵5以第二低速行程流量运行，直至上模18进入高速行程。

S15、运行状态控制模块206控制第一油泵5以高速行程流量运行，直至上模18进入第一低速行程。

S16、运行状态控制模块206控制第一油泵5以第一低速行程流量运行，直至上模18移动至上极限位置。

S17、结束。

优选的，步骤S1包括以下步骤；

S101、通过输入模块204输入上模18的低压压制压力、中压压制压力、高压压制压力，以及第一低速行程内上模速度、高速行程内上模速度、第二低速行程内上模速度；

S102、计算模块203根据低压压制压力、中压压制压力、高压压制压力、第一低速行程内上模速度、高速行程内上模速度、第二低速行程内上模速度分别计算系统油液的第一低速行程流量、高速行程流量、第二低速行程流量、低压压制油压、中压压制油压、高压压制油压。

最优的，步骤S4至S6中、步骤S13至S15中，控制模块201通过实时监测第一位置传感器16、第二位置传感器17和接触检测传感器19的信号判断上模18位置，并将上模18位置信息传递给运行状态控制模块206。上模18的位置信息也可以通过输入模块204调整。

具体的，控制模块18判断上模位置包括以下步骤；

S401、控制模块201实时监测接触检测传感器19是否监测的接触信号，若是执行步骤S402,若否执行步骤S403；

S402，控制模块201判断上模18处于压制位置；

S403、控制模块201监测第一位置传感器16是否检测到上模18信号，若是执行步骤S404，若否执行步骤S405；

S404、控制模块201判断上模18处于第一低速行程内；

S405、控制模块201监测第二位置传感器17是否检测到上模18信号，若是执行步骤S406，若否执行步骤S407；

S406，控制模块201判断上模18处于第二低速行程内；

S407、控制模块201判断上模处于高速行程内。

在本发明的一个优选实施例中，步骤S4至S6、步骤S13至S15中，流量传感器11实时监测油液流量信息，并反馈至运行状态控制模块206，运行状态控制模块206通过调整第一电机3的转速更正油液流量。

在本发明的另一个优选实施例中，步骤S7、S9、S10中，压力传感器10实时监测油液压力信息，并反馈至运行状态控制模块206，运行状态控制模块206通过调整第一电机3的转速和比例溢流阀14的压力更正油液压力。

通过流量传感器11和压力传感器10将油液流量和油液压力信息反馈给运行状态控制模块206，构成闭环系统，方便运行状态控制模块206调整油液流量和油液压力。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。