大型液压设备四角调平控制系统的研究与应用

　　液压设备是制品成型生产中应用最广泛的设备之一，其应用涉及国民经济的各个领域^[1]。随着高科技技术的快速发展，目前要求液压设备的吨位和工作台面越来越大，压制工件的精度越来越高，形状越来越复杂，由于液压设备结构的限制，工作台面受力不均匀，在工作过程中偏载的情况时有发生，造成液压设备动梁倾斜，在这种情况下的工件极容易报废，并且损坏模具，严重影响液压设备的使用寿命。为了解决液压设备的偏载问题提出了很多创新点，其中四角调平控制尤为突出。

　　1 系统原理

　　四角调平控制方式有两种，即被动式和主动式。四角调平液压系统原理是液压设备动梁工作时，下面四角分别有一个液压油缸( 在调平系统中也称轴) 和液压控制系统，如图1。无偏载时4 个油缸受力是一样的，如图1 中箭头所示。当其中一角受力大于其他3 个角时，下面相应的油缸和相近的油缸压力增大，如图2 中箭头所示，若轴2 油缸上增加10 kN 的偏载压力，轴2 调平力最大，轴1 调平力次之，轴3 调平力最小，动梁上的四角压力和动梁下面的四轴调平力相作用，也就是说，动梁上面哪个角的压力大，下面相应的轴的反作用力就大，使动梁四角下行压力基本一致，保证动梁同步下行，如果四角受力偏差较大，相应的4 个油缸的压力偏差也增大，如图3 中箭头所示。

　　四角调平电气控制系统采用PID 控制器完成位移、压力和速度等闭环控制^[6]，如图4 所示，保证液压系统快速响应，满足四角同步控制精度的要求。

　　2 YT71S - 3500 玻璃钢制品液压机四角调平系统的实现

　　2. 1 四角调平系统参数要求

　　液压设备公称力: 3. 5 ×10⁷N动梁工作台面: 6 m ×3 m( 左右 × 前后)调平过程中动梁速度: 0. 5 ～5 mm/s调平缸行程: 0. 1 m调平精度: 5 ×10^{- 5}m

　　2. 2 四角调平系统控制构成

　　该控制系统由液压控制和电气控制两部分组成。液压部分由执行元件和控制元件^[2，7]两部分组成，如图5 所示。执行元件由液压油缸等构成，控制元件由比例伺服阀、比例泵、溢流阀、单向阀和插装阀^[2]等组成。

　　电气控制部分由多轴同步控制器MX4，S7 - 300型PLC^[5]，PC670 平板电脑及WinCC 工控软件等组成，如图6 所示。各个控制器和元件之间通过PROFI-BUS 工业现场总线通信^[3]，来完成液压设备四角调平电气控制。多轴同步控制器MX4 和S7 - 300 型PLC作为主控系统，完成四角调平系统的PID 运算[4]并控制液压系统中执行元件和控制元件的动作顺序。