液压伺服阀自动控制系统

李 媛 武汉城市职业学院机械工程与电气自动化学院 湖北武汉 430064

【文章摘要】

本文介绍应用于船舶摇摆系统上的多功能液压伺服控制系统, 并着重描述和展示了该系统的组成及主要构成设备。

【关键词】

人机界面；伺服放大器；硬件设备

随着当今科学技术的日新月异，液压伺服自动控制系统在工业上的应用也越来越广泛，它具有反应速度快、抗干扰能力强及控制精度高等特点，应用于一些对精度高及反应速度快的自动化控制系统。本文着重介绍了液压伺服控制系统在模拟船舶摇摆实验系统上的应用。

1 系统组成

本系统主要用于液压部分的电液伺服阀的闭环控制、油缸位置的显示以及系统各部分的压力显示。电液伺服阀控制精度要求高，反应速度快，因此电气部分选用伺服放大器完成对电液伺服阀的闭环控制。数据采集部分则采用研华的PCI 板卡，以工控机作为载体，减小外部电磁干扰对主控器的影响，提高了系统的稳定性。另外，PCI 总线属于高速并线总线，其传输速率是通常的以太网或其他工业总线几倍，这样使伺服控制器和上位机之间的链接更紧密，通信速率更快，实现了上位机与控制器的一体化。

2 硬件设备

2.1 工控机

工控机主要参数：机箱研华IPC- 510MB ；主板SIMB-A21 ；处理器I3- 2120 ；工作温度-10 － 50℃。

2.2 伺服放大器

由于本系统采用的是液压伺服系统。电气部分需将油缸的位移传感器输出信号作为反馈信号，与输出信号进行比较后输出较大功率的信号控制电液伺服阀，从而产生随动运动，完成液压的伺服控制。因此我们选用的SVA-III-S 带有位置解调器的板卡式电液伺服放大器，将位移传感器输出的小信号进行放大与伺服线圈的内环实现闭环控制，同时具有外环PID 控制功能。主要的特性有：带有LVDT 位置传感器的三级伺服闭环控制，通过跳线开关设置选择外环PID 控制，输出电流的限定，内环增益可调。其主要技术参数：独立的±15V 电源；频率100-2500Hz ；振幅 2-11Vpp ；纹波<40mVp-p ；增益1-10Vdc/ Vp-p ；工作温度范围0℃ ~50℃。

2.3 数据处理部分

液压部分选用的QDY-II 的电液伺服阀，该阀具有驱动力大，零点稳定、灵敏度高，分辨率高、反应时间<10ms。如要将油缸位移数据进行有效处理，我们需要选用采样频率较高的数据采集模块，因此我们选择PCI-1710U 多功能数据采集卡。与同类型板卡相比此卡具有更高的可靠性和更多的功能。

3 软件平台

3.1 采集卡编程

采用研华PCI-1710U 模拟量多路采集卡进行数据采集。利用研华自带的Microsoft Visual Studio 6.0 例子程序及研华提供的动态链接库*.dll 文件，将大大缩短程序的开发时间及降低编程难度。因此，本系统将采用Microsoft Windows XP 操作系统，数据库采用Microsoft SQL SERVER ，开发工具使用Microsoft Visual Studio 6.0。采用调用研华提供的系统动态链接库文件进行编程。

3.2 人机界面

画面显示信息主要包括：用户管理、实时显示画面、报警查询画面、历史数据显示画面等。

用户管理画面主要是对操作用户进行操作管理，防止人员误操作。本系统将用户的操作权限分为2 级，即操作用和管理员。操作员能查看显示界面上的数据变化和发出相关控制指令。管理员除具有操作员的权限外，还能对系统的参数进行设置，对历史数据和报警信息进行处理。保证了系统运行的安全性。

实时显示画面显示液压系统关键管路上的压力值、油缸的位置值、油缸的角度值等信息。画面的刷新频率为1S/ 次。

报警查询画面主要将系统运行时发生的滤器堵塞，油温高，油缸液位过低等故障信号进行报警并且将其记录，方便操作人员在系统故障时对故障点的查找，能有效的缩短了故障点的修复时间。

历史数据查询画面中能够通过选择系统的工作时间段，来查询此段时间中油缸工作过程中的振动信号的历史曲线。

4 结束语

液压伺服控制系统具有很强的人机界面功能, 并具有一些很实用、方便的控制模式, 从而使得该写在实际运用中具有很强的灵活性和实用性, 其应用前景十分广泛。

【参考文献】

[1] 王野牧等. 伺服阀控制系统课件. 沈阳工业大学学报.2005.2.

[2] 王孝红等. 组态软件上位机监控系统设计与开发. 信息技术与信息化.2005.6.

【作者简介】

李媛，女，武汉城市职业学院讲师，主要研究方向为工业自动化系统设计与控制。052

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