李媛

摘 要：利用WiFi技術(shù)組網(wǎng)，可快速實現(xiàn)系統(tǒng)控制電液伺服閥的個數(shù)的增減，為后期項目改造升級打下了良好的基礎。給出了WiFi的電液伺服控制系統(tǒng)方的案設計。

關(guān)鍵詞：液壓伺服系統(tǒng)；柔性

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.33.089

1 電液伺服電控系統(tǒng)總體設計方案

（1）液壓伺服系統(tǒng)。

液壓伺服系統(tǒng)實際是一種跟蹤控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)可以根據(jù)輸入信號通過與輸出信號的差值得到偏差信號，從而不斷的調(diào)整輸入信號，使其輸出達到所需要的穩(wěn)定值，如圖1。

（2）電液伺服系統(tǒng)。

電液伺服系統(tǒng)是電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，利用電子電路完成信號的輸入、比較和輸出，實現(xiàn)閉環(huán)控制。電液伺服系統(tǒng)與機液伺服系統(tǒng)、氣液伺服系統(tǒng)相比較其優(yōu)勢是響應速度最快，控制精度相對最高，靈活度最大。因此，利用電氣裝置對輸入信號進行檢測、校正和放大在自動控制領域中已經(jīng)得到了廣泛的應用。電液伺服控制系統(tǒng)的電氣部分為“神經(jīng)”，機械部分為“骨架”，液壓控制部分為“肌肉”，液壓控制使得機、電、液結(jié)合的長處體現(xiàn)得淋漓盡致。

液壓部分主要是由電動機、液壓泵、電液伺服閥、電磁溢流閥、精濾器、直動式溢流以及伺服缸等部件組成，其核心器件為電液伺服閥。電液伺服閥能快速響應輸入信號的變化，將輸入的小功率電信號通過功率放大元件轉(zhuǎn)換成大功率的控制伺服閥開度的液壓能信號，實現(xiàn)位移的快速控制。電液伺服閥主要由電氣-機械轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換裝置、功率級主閥、先導級閥和反饋裝置四部分構(gòu)成。

電氣-機械轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換裝置將伺服放大器的輸出信號按照一定比例轉(zhuǎn)換為位移或角度信號后，控制先導級閥。而后由先導級閥轉(zhuǎn)換將電氣-機械轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的位移或角度信號轉(zhuǎn)換為小的液壓力驅(qū)動功率級主閥，從而改變流過閥體的液體的流量，其主要控制原理如圖2。

2 電氣控制系統(tǒng)總體方案設計

2.1 電氣控制系統(tǒng)的要求

本系統(tǒng)要實現(xiàn)控制軸系試驗臺液壓系統(tǒng)，使該試驗臺能模擬船舶在搖擺工況，能對系統(tǒng)壓力流量進行采集及數(shù)據(jù)顯示；能對液壓油箱的溫度、液位進行檢測，并根據(jù)油箱的溫度對泵的啟停進行控制；能實現(xiàn)控制搖擺機構(gòu)在±15°范圍內(nèi)進行橫搖擺動，周期為10 ～14s；能實現(xiàn)軸系試驗臺架的拖動電機與減速箱可單獨偏移，能實現(xiàn)X、Y、Z三個方向的 ±10 mm位移要求，周期均為1.5～15 s。

2.2 電氣控制系統(tǒng)總體方案

本電液伺服電控系統(tǒng)由控制臺、數(shù)據(jù)采集裝置、伺服放大控制裝置三部分構(gòu)成。

（1）控制中心：控制中心主要有兩臺工業(yè)控制機構(gòu)成，其作用是對電控液壓伺服系統(tǒng)發(fā)送控制命令通過無線網(wǎng)絡控制各個伺服控制器，同時接收各伺服控制器反饋的各種信號。2臺工業(yè)控制機一主一從，互為備用。

（2）無線網(wǎng)絡：無線網(wǎng)絡由無線路由器及各系統(tǒng)中WiFi模塊構(gòu)成，其作用是將控制中心的工業(yè)控制機、伺服控制器1～N組建局域網(wǎng)，從而完成各個設備間的數(shù)據(jù)交換。

（3）終端設備：終端設備主要指的是伺服閥控制器，它主要用于接收來自控制中心的發(fā)送的指令，完成相應的控制功能，同時，將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息通過無線網(wǎng)絡傳送給控制中心，控制中心根據(jù)請求的實際情況，發(fā)送相應的控制指令。

2.3 工業(yè)控制機的設計

工業(yè)控制機部分主要是利用伺服控制軟件平臺通過無線路由器與伺服控制器進行數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)對系統(tǒng)的電液伺服閥進行控制，對系統(tǒng)的重要參數(shù)進行顯示及存儲。操作者通過工業(yè)控制機中的控制平臺對軸系平臺發(fā)出動作指令，通過無線網(wǎng)絡傳送到相應的伺服控制器，由其來完成對軸系的搖擺控制及泵的啟停。另外，工業(yè)控制機通過無線路網(wǎng)絡對伺服控制器采集到的數(shù)據(jù)進行索取，并將索取到的正確數(shù)據(jù)進行顯示。其邏輯框圖如圖3。

2.4 伺服控制器的設計

伺服控制器主要包括數(shù)據(jù)采集及控制兩大部分?？刂撇糠种饕晒β史糯箅娐?、D＼＼A、A ＼＼ D、限流電路等電路模塊構(gòu)成。考慮到系統(tǒng)的擴展性，每個電液伺服閥都配有單獨的伺服閥控制裝置。通過無線網(wǎng)絡接收工業(yè)控制機發(fā)出的控制信號，對伺服閥開度位置進行檢測并對其閥的開度進行閉環(huán)控制。數(shù)據(jù)采集部分主要負責將系統(tǒng)各個傳感器采集值進行AD轉(zhuǎn)換，按照約定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)利用無線網(wǎng)絡將其傳送到工業(yè)控制機進行顯示。另外，該部分還負責系統(tǒng)泵的啟停。其邏輯框圖如圖4。

3 總結(jié)

本課題將WiFi技術(shù)和STM32技術(shù)應用于電液伺服控制系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的智能化、柔性化和快速重構(gòu)性。本研究已應用于實際實驗室設備中，運行狀況良好。

參考文獻

[1]黃國鴻.基于STM32的多通道液壓伺服控制系統(tǒng)研究[D].成都：西南交通大學，2011.

[2]毛文龍.電液伺服控制系統(tǒng)的研究與應用[J].控制與檢測，2008，（06）.