液壓伺服閥自動控制系統

李  媛  武漢城市職業學院機械工程與電氣自動化學院  湖北武漢  430064

【文章摘要】

   本文介紹應用于船舶搖擺系統上的多功能液壓伺服控制系統, 并著重描述和展示了該系統的組成及主要構成設備。

【關鍵詞】

人機界面 ；伺服放大器 ；硬件設備

隨著當今科學技術的日新月異，液壓伺服自動控制系統在工業上的應用也越來越廣泛，它具有反應速度快、抗干擾能力強及控制精度高等特點，應用于一些對精度高及反應速度快的自動化控制系統。本文著重介紹了液壓伺服控制系統在模擬船舶搖擺實驗系統上的應用。

1 系統組成

本系統主要用于液壓部分的電液伺服閥的閉環控制、油缸位置的顯示以及系統各部分的壓力顯示。電液伺服閥控制精度要求高，反應速度快，因此電氣部分選用伺服放大器完成對電液伺服閥的閉環控制。數據采集部分則采用研華的PCI板卡，以工控機作為載體，減小外部電磁干擾對主控器的影響，提高了系統的穩定性。另外，PCI總線屬于高速并線總線，其傳輸速率是通常的以太網或其他工業總線幾倍，這樣使伺服控制器和上位機之間的鏈接更緊密，通信速率更快，實現了上位機與控制器的一體化。

2 硬件設備

2.1 工控機

工控機主要參數：機箱研華IPC-510MB ；主 板 SIMB-A21 ；處 理 器 I3-2120 ；工作溫度 -10 － 50℃。

2.2 伺服放大器

由于本系統采用的是液壓伺服系統。電氣部分需將油缸的位移傳感器輸出信號作為反饋信號，與輸出信號進行比較后輸出較大功率的信號控制電液伺服閥，從而產生隨動運動，完成液壓的伺服控制。因此我們選用的SVA-III-S帶有位置解調器的板卡式電液伺服放大器，將位移傳感器輸出的小信號進行放大與伺服線圈的內環實現閉環控制，同時具有外環PID控制功能。主要的特性有：帶有LVDT位置傳感器的三級伺服閉環控制，通過跳線開液壓伺服閥自動控制系統關設置選擇外環PID控制，輸出電流的限定，內環增益可調。其主要技術參數：獨立的 ±15V 電源 ；頻率 100-2500Hz；振幅 2-11Vpp；紋波<40mVp-p；增益1-10Vdc/Vp-p ；工作溫度范圍 0℃ ~50℃。

2.3 數據處理部分

液壓部分選用的QDY-II的電液伺服閥，該閥具有驅動力大，零點穩定、靈敏度高，分辨率高、反應時間<10ms。如要將油缸位移數據進行有效處理，我們需要選用采樣頻率較高的數據采集模塊，因此我們選擇 PCI-1710U 多功能數據采集卡。與同類型板卡相比此卡具有更高的可靠性和更多的功能。

3 軟件平臺

3.1 采集卡編程

采用研華 PCI-1710U 模擬量多路采集卡進行數據采集。利用研華自帶的Microsoft Visual Studio 6.0例子程序及研華提供的動態鏈接庫*.dll文件，將大大縮短程序的開發時間及降低編程難度。因此，本系統將采用 Microsoft Windows XP 操作系統，數據庫采用 Microsoft SQL SERVER ，開發工具使用Microsoft Visual Studio 6.0。采用調用研華提供的系統動態鏈接庫文件進行編程。

3.2 人機界面

畫面顯示信息主要包括：用戶管理、實時顯示畫面、報警查詢畫面、歷史數據顯示畫面等。用戶管理畫面主要是對操作用戶進行操作管理，防止人員誤操作。本系統將用戶的操作權限分為2級，即操作用和管理員。操作員能查看顯示界面上的數據變化和發出相關控制指令。管理員除具有操作員的權限外，還能對系統的參數進行設置，對歷史數據和報警信息進行處理。保證了系統運行的安全性。實時顯示畫面顯示液壓系統關鍵管路上的壓力值、油缸的位置值、油缸的角度值等信息。畫面的刷新頻率為 1S/ 次。    報警查詢畫面主要將系統運行時發生的濾器堵塞，油溫高，油缸液位過低等故障信號進行報警并且將其記錄，方便操作人員在系統故障時對故障點的查找，能有效的縮短了故障點的修復時間。歷史數據查詢畫面中能夠通過選擇系統的工作時間段，來查詢此段時間中油缸工作過程中的振動信號的歷史曲線。

4 結束語

液壓伺服控制系統具有很強的人機界面功能, 并具有一些很實用、方便的控制模式, 從而使得該寫在實際運用中具有很強的靈活性和實用性, 其應用前景十分廣泛。

【參考文獻】

[1]王野牧等.伺服閥控制系統課件. 沈陽工業大學學報 .2005.2.

[2]王孝紅等.組態軟件上位機監控系統設計與開發.信息技術與信息化 .2005.6.

【作者簡介】

李媛，女，武漢城市職業學院講師，主要研究方向為工業自動化系統設計與控制。