液壓伺服閥自動(dòng)控制系統(tǒng)

液壓伺服閥自動(dòng)控制系統(tǒng)

李  媛  武漢城市職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程與電氣自動(dòng)化學(xué)院  湖北武漢  430064

【文章摘要】

   本文介紹應(yīng)用于船舶搖擺系統(tǒng)上的多功能液壓伺服控制系統(tǒng), 并著重描述和展示了該系統(tǒng)的組成及主要構(gòu)成設(shè)備。

【關(guān)鍵詞】

人機(jī)界面 ；伺服放大器 ；硬件設(shè)備

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的日新月異，液壓伺服自動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，它具有反應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)及控制精度高等特點(diǎn)，應(yīng)用于一些對(duì)精度高及反應(yīng)速度快的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。本文著重介紹了液壓伺服控制系統(tǒng)在模擬船舶搖擺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要用于液壓部分的電液伺服閥的閉環(huán)控制、油缸位置的顯示以及系統(tǒng)各部分的壓力顯示。電液伺服閥控制精度要求高，反應(yīng)速度快，因此電氣部分選用伺服放大器完成對(duì)電液伺服閥的閉環(huán)控制。數(shù)據(jù)采集部分則采用研華的PCI板卡，以工控機(jī)作為載體，減小外部電磁干擾對(duì)主控器的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)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(wǎng)或其他工業(yè)總線幾倍，這樣使伺服控制器和上位機(jī)之間的鏈接更緊密，通信速率更快，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與控制器的一體化。

2 硬件設(shè)備

2.1 工控機(jī)

工控機(jī)主要參數(shù)：機(jī)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(tǒng)采用的是液壓伺服系統(tǒng)。電氣部分需將油缸的位移傳感器輸出信號(hào)作為反饋信號(hào)，與輸出信號(hào)進(jìn)行比較后輸出較大功率的信號(hào)控制電液伺服閥，從而產(chǎn)生隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)，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(diào)器的板卡式電液伺服放大器，將位移傳感器輸出的小信號(hào)進(jìn)行放大與伺服線圈的內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，同時(shí)具有外環(huán)PID控制功能。主要的特性有：帶有LVDT位置傳感器的三級(jí)伺服閉環(huán)控制，通過(guò)跳線開液壓伺服閥自動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)設(shè)置選擇外環(huán)PID控制，輸出電流的限定，內(nèi)環(huán)增益可調(diào)。其主要技術(shù)參數(shù)：獨(dú)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(shù)據(jù)處理部分

液壓部分選用的QDY-II的電液伺服閥，該閥具有驅(qū)動(dòng)力大，零點(diǎn)穩(wěn)定、靈敏度高，分辨率高、反應(yīng)時(shí)間<10ms。如要將油缸位移數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，我們需要選用采樣頻率較高的數(shù)據(jù)采集模塊，因此我們選擇 PCI-1710U 多功能數(shù)據(jù)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(tái)

3.1 采集卡編程

采用研華 PCI-1710U 模擬量多路采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)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(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)*.dll文件，將大大縮短程序的開發(fā)時(shí)間及降低編程難度。因此，本系統(tǒng)將采用 Microsoft Windows XP 操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用 Microsoft SQL SERVER ，開發(fā)工具使用Microsoft Visual Studio 6.0。采用調(diào)用研華提供的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件進(jìn)行編程。

3.2 人機(jī)界面

畫面顯示信息主要包括：用戶管理、實(shí)時(shí)顯示畫面、報(bào)警查詢畫面、歷史數(shù)據(jù)顯示畫面等。用戶管理畫面主要是對(duì)操作用戶進(jìn)行操作管理，防止人員誤操作。本系統(tǒng)將用戶的操作權(quán)限分為2級(jí)，即操作用和管理員。操作員能查看顯示界面上的數(shù)據(jù)變化和發(fā)出相關(guān)控制指令。管理員除具有操作員的權(quán)限外，還能對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)歷史數(shù)據(jù)和報(bào)警信息進(jìn)行處理。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。實(shí)時(shí)顯示畫面顯示液壓系統(tǒng)關(guān)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(bào)警查詢畫面主要將系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生的濾器堵塞，油溫高，油缸液位過(guò)低等故障信號(hào)進(jìn)行報(bào)警并且將其記錄，方便操作人員在系統(tǒng)故障時(shí)對(duì)故障點(diǎn)的查找，能有效的縮短了故障點(diǎn)的修復(fù)時(shí)間。歷史數(shù)據(jù)查詢畫面中能夠通過(guò)選擇系統(tǒng)的工作時(shí)間段，來(lái)查詢此段時(shí)間中油缸工作過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)的歷史曲線。

4 結(jié)束語(yǔ)

液壓伺服控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的人機(jī)界面功能, 并具有一些很實(shí)用、方便的控制模式, 從而使得該寫在實(shí)際運(yùn)用中具有很強(qiáng)的靈活性和實(shí)用性, 其應(yīng)用前景十分廣泛。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王野牧等.伺服閥控制系統(tǒng)課件. 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) .2005.2.

[2]王孝紅等.組態(tài)軟件上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).信息技術(shù)與信息化 .2005.6.

【作者簡(jiǎn)介】

李媛，女，武漢城市職業(yè)學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)楣�業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制。