一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置及方法

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体涉及一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置及方法。

背景技术

随着往复式增压器应用技术的日益成熟，液压系统大型化发展和长工艺运行的超压保压要求已经能够得到满足。但是在往复式增压器使用后进入卸压阶段时，液压系统只能从超高压区直接卸压，由于压力过高，油路复杂，控制难度大，且稳定性较差。因此超高压区直接卸压技术的完善，成为液压系统大型化和长工艺运行的必然要求。

发明专利CN112096677B公开了一种超高压液压油路安全卸压的控制方法，能够实现控制步进卸荷阀在正常工作状态下的从超高压区直接稳定卸压，且卸压速率可以自动调整。进一步的，发明专利CN113847292A公开了一套六面顶压机液压系统及压力控制方法，对发明专利CN112096677B公开的控制方法进行了优化，增加了卸压过程中的保护功能，提高了卸压过程的安全性。

但是在上述两篇专利中，判断步进卸荷阀零点均需步进电机带动步进卸荷阀关闭至零点位置，且控制系统自动判断步进卸荷阀是否关紧，步进卸荷阀因此会在零点停留一定时间。此种控制方法需要步进卸荷阀频繁在零点附近动作以判断是否关紧，在这个过程中，步进电机持续对步进卸荷阀进行外力作用，容易造成零点偏移或零点卡死，导致系统不能按照预设参数实现平稳卸压。并且步进卸荷阀的开闭完全靠系统给定信号，打开圈数不能实时计算，如果实际运转过程中出现控制异常，便极有可能造成卸压过程中实际卸压速率与设定卸压速率出入较大，甚至出现卸压事故。

为保证液压系统的长时间稳定运行，提高卸压过程中控制的安全性，用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制方法仍需进一步完善。

发明内容

本发明为了解决上述卸压过程中步进卸荷阀丢步无法控制的技术问题，提供一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置及方法，具体技术方案如下：

本发明提供一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置，包括步进卸荷阀、驱动步进卸荷阀转动的电机，还包括：

与所述步进卸荷阀同步转动的感应杆，所述感应杆竖直固定设置在步进卸荷阀顶端的同心转盘边缘；

感应开关，所述感应开关固定设置在所述同心转盘外的、所述步进卸荷阀处于完全关闭时能够感应到所述感应杆的位置，所述感应开关所处的位置为定准点位置，所述感应开关用于当所述感应杆到达定准点位置时产生定准点位置信号并发送至液压控制系统；

液压控制系统，所述液压控制系统的输入端与所述感应开关的输出端连接，所述液压控制系统的输出端与所述电机的输入端连接，当所述步进卸荷阀处于完全关闭时所述液压控制系统将输出的脉冲数重置为零，所述液压控制系统包括人机交互界面，所述人机交互界面用于输入设定的归位点的脉冲数，所述归位点为所述步进卸荷阀所处的不同于零点的位置，所述归位点为所述步进卸荷阀卸压工步的起始和终止位置，所述液压控制系统按照所述归位点脉冲数输出归位点脉冲，控制所述步进卸荷阀首先到达所述归位点，当卸压工步开启时，所述液压控制系统开始输出脉冲并控制所述电机驱动所述步进卸荷阀转动，所述液压控制系统对所述输出脉冲实时累加计算，所述液压控制系统接收所述定准点位置信号并同时对所述步进卸荷阀进行丢步幅度控制。

本发明通过引入感应装置包括感应杆和感应开关，对步进卸荷阀的转动位置进行实时感测，同时将步进卸荷阀转动位置与液压控制系统输出的脉冲数相关联，便于实时计算；通过对脉冲数的累加计算，以实现丢步幅度的判断和控制。根据步进卸荷阀在实际应用过程中需要一定开度的特点，本发明通过引入归位点，避免控制装置在零点启动，防止发生零点卡死或零点偏移的故障，以保障卸压系统安全正常进行。

作为本发明的进一步改进，所述液压控制系统根据输出脉冲数实时累加计算所述步进卸荷阀的开启圈数和关闭圈数，所述丢步幅度控制包括，如果丢步幅度在设定范围内，系统自动修正计圈数据；如果丢步幅度超出设定范围，系统自动报警。

作为本发明的进一步改进，所述感应开关为接近开关，所述接近开关安装在一圆盘上。

本发明同时提供一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制方法，包括以下步骤：

S1：液压控制系统控制步进卸荷阀完全关闭以重置零点，设定零点的脉冲数为零，此时所述感应杆到达定准点位置；

S2: 液压控制系统根据设定的归位点脉冲数控制步进卸荷阀转动至归位点，等待卸压工步开启；

S3: 液压控制系统控制卸压工步运行，所述液压控制系统输出脉冲至电机，所述电机驱动所述步进卸荷阀转动，所述液压控制系统基于输出的脉冲数实时计算出步进卸荷阀的开启圈数和关闭圈数, 所述液压控制系统根据实际卸压速率与设定卸压速率的对比调整步进卸荷阀打开的程度，每当所述步进卸荷阀旋转使感应杆到达定准点位置时，感应开关产生定准点位置信号并发送至液压控制系统，进入步骤S3.1，当卸压完成时，进入步骤S4；

S3.1：液压控制系统接收感应开关发出的定准点位置信号，开始进行丢步幅度判断，所述丢步幅度判断包括对所述步进卸荷阀的开启圈数和关闭圈数进行相减后得到实际圈数，对实际圈数取小数处理，以判断步进卸荷阀的丢步幅度，具体分以下三种情况：

若取得的小数小于等于设定值a，液压控制系统自动对圈数向下取整，以修正此时的脉冲数,且液压控制系统继续卸压，回到步骤S3；

若取得的小数大于等于设定值b，液压控制系统自动将圈数向上取整，以修正此时的脉冲数,且液压控制系统继续卸压，回到步骤S3；

若取得的小数大于设定值a且小于设定值b，则液压控制系统自动报警且中止卸压，进入步骤S4；

作为本发明的进一步改进，本步骤中所述设定值a，b的值根据超高压液压系统要求的步进卸荷阀卸荷精度设定，优选的，所述设定值a取0.1，设定值b取0.9；

S4：卸压完成，液压控制系统控制步进卸荷阀自动旋转至所述归位点。

本发明的有益效果：本发明中的控制方法和系统基于液压控制系统输出脉冲数累加实时计算步进卸荷阀的开闭圈数，并增加了定准点修正功能，能够精准控制步进卸荷阀的丢步幅度，并提供丢步幅度检测、自动修正和丢步幅度异常时自动报警，以此提高步进卸荷阀在卸压过程控制的可靠性，通过引入归位点作为卸压开始位置，避免步进卸荷阀在零点启动卸压时因未一次成功启动导致丢步，干扰后续开闭圈数的计算，同时避免步进卸荷阀频繁在零点附近动作导致零点频繁发生偏移和零点卡死情况的发生，保证液压系统长时间运行的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置及方法做进一步详细描述。

图1是本发明一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置的系统框架图。

图2是本发明一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置的感应杆和感应开关安装结构图。

图3是本发明一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制方法的方法流程图。

图4是本发明一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制方法的丢步幅度判断的逻辑图。

附图标记说明：1-步进卸荷阀，2-同心转盘，3-感应杆，4-感应开关，5-圆盘。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明提供一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制装置，包括步进卸荷阀1、驱动步进卸荷阀1转动的电机，还包括：

与步进卸荷阀1同步转动的感应杆3，感应杆3竖直固定设置在步进卸荷阀1顶端的同心转盘2边缘，感应杆3用于反馈步进卸荷阀1的位置信息；

感应开关4，感应开关4固定设置在同心转盘2外的、步进卸荷阀1处于完全关闭时能够感应到感应杆3的位置，感应开关4所处的位置为定准点位置，感应开关4用于当感应杆3到达定准点位置时产生定准点位置信号并发送至液压控制系统；

液压控制系统，液压控制系统的输入端与感应开关的输出端连接，液压控制系统的输出端与电机的输入端连接，当步进卸荷阀1处于完全关闭时液压控制系统将输出的脉冲数重置为零，液压控制系统包括人机交互界面，人机交互界面用于输入设定的归位点的脉冲数，归位点为步进卸荷阀1所处的不同于零点的位置，归位点为步进卸荷阀1卸压工步的起始和终止位置，液压控制系统按照归位点脉冲数输出归位点脉冲，控制步进卸荷阀1首先到达归位点，当卸压工步开启时，液压控制系统开始输出脉冲并控制电机驱动步进卸荷阀1转动，液压控制系统对输出脉冲实时累加计算，液压控制系统接收定准点位置信号并同时对步进卸荷阀1进行丢步幅度控制。

本实施例中，当感应开关4安装时，首先将步进卸荷阀1顺时针旋转至不能再转动时，满足感应开关4能够顺利感应到感应杆3即可。由于定准点固定设置，仅当步进卸荷阀1转动至定准点位置时，感应开关4有信号输出。由于在实际生产中，超高压液压系统的步进卸荷阀1只有具备一定开度时，超高压液压系统才开始卸压，本发明中引入归位点作为卸压开始位置，同时避免步进卸荷阀1在零点启动卸压时因未一次成功启动导致丢步，干扰后续开闭圈数的计算。

本实施例中，液压控制系统根据输出脉冲数实时累加计算步进卸荷阀1的开启圈数和关闭圈数，丢步幅度控制包括，如果丢步幅度在设定范围内，系统自动修正计圈数据；如果丢步幅度超出设定范围，系统自动报警。

本实施例中，感应开关4为接近开关，为了方便固定，接近开关安装在一圆盘5上。

如图3所示，本发明同时提供一种用于超高压区直接卸压的步进卸荷阀控制方法，包括以下步骤：

S1：液压控制系统控制步进卸荷阀1完全关闭以重置零点，设定零点的脉冲数为零，此时感应杆3到达定准点位置；

S2: 液压控制系统根据设定的归位点脉冲数控制步进卸荷阀1转动至归位点，等待卸压工步开启；

S3: 液压控制系统控制卸压工步运行，液压控制系统输出脉冲至电机，电机驱动步进卸荷阀1转动，液压控制系统基于输出的脉冲数实时计算出步进卸荷阀1的开启圈数和关闭圈数, 液压控制系统根据实际卸压速率与设定卸压速率的对比调整步进卸荷阀1打开的程度，每当步进卸荷阀1旋转使感应杆3到达定准点位置时，感应开关4产生定准点位置信号并发送至液压控制系统，进入步骤S3.1，当卸压完成时，进入步骤S4；

S3.1：液压控制系统接收感应开关发出的定准点位置信号，开始进行丢步幅度判断，丢步幅度判断包括对步进卸荷阀1的开启圈数和关闭圈数进行相减后得到实际圈数，对实际圈数取小数处理，以判断步进卸荷阀1的丢步幅度，具体分以下三种情况：

若取得的小数小于等于设定值a，液压控制系统自动对圈数向下取整，以修正此时的脉冲数,且液压控制系统继续卸压，回到步骤S3；

若取得的小数大于等于设定值b，液压控制系统自动将圈数向上取整，以修正此时的脉冲数,且液压控制系统继续卸压，回到步骤S3；

若取得的小数大于设定值a且小于设定值b，则液压控制系统自动报警且中止卸压，进入步骤S4；

本实施例中，本步骤中设定值a，b的值根据超高压液压系统要求的步进卸荷阀1卸荷精度设定；

S4：卸压完成，液压控制系统控制步进卸荷阀1自动旋转至归位点。

本实施例中设定值a取0.1，设定值b取0.9。每当步进卸荷阀1旋转至定准点，液压控制系统接收到感应开关的信号时，按照图4所示的丢步幅度判断的逻辑自动判断，如果丢步幅度在设定范围内，系统自动修正计圈数据；如果丢步幅度超出设定范围，系统自动报警。

本实施例中，对丢步幅度判断的逻辑举例说明如下，假设起始位置归位点的脉冲数为200，以零点为基准计算圈数，步进卸荷阀1转动一圈所需脉冲数为800，若步进卸荷阀1到达定准点时的正向脉冲数为1000，反向脉冲数为300，则开启圈数为1.25圈，关闭圈数为0.375圈，对开启圈数和关闭圈数相减得到实际圈数为0.875圈，对实际圈数去掉整数部分取小数的值为0.875，位于0.1~0.9之间，液压控制系统报警，卸压工步中止；若步进卸荷阀1到达定准点时的正向脉冲数为1000，反向脉冲数为180，则开启圈数为1.25圈，关闭圈数为0.225，对开启圈数和关闭圈数相减后得到实际圈数为1.025圈，对实际圈数取小数得到的值为0.025，小于0.1，液压控制系统对实际圈数向下取整，即实际圈数为1圈，液压控制系统修正圈数，继续卸压。

本实施例中的控制方法和系统基于液压控制系统输出脉冲数累加实时计算步进卸荷阀的开闭圈数，并增加了定准点修正功能，能够精准控制步进卸荷阀的丢步幅度，并提供丢步幅度检测、自动修正和丢步幅度异常时自动报警，以此提高步进卸荷阀在卸压过程控制的可靠性，通过引入归位点作为卸压开始位置，避免步进卸荷阀在零点启动卸压时因未一次成功启动导致丢步，干扰后续开闭圈数的计算，同时避免步进卸荷阀频繁在零点附近动作导致零点频繁发生偏移和零点卡死情况的发生，保证液压系统长时间运行的稳定性。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。