模块化电液控制系统设计及应用

　　引言

　　运动控制起源于早期的伺服控制。简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度或力等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的。

　　电液伺服控制技术作为连接现代微电子技术、计算机技术和液压技术的桥梁，已经成为现代控制技术的重要构成。由于它具有线性好、死区小、灵敏度高，动态性能好、响应快、精度高等显著优点，因而得到了广泛的应用。电液运动控制主要是以液压缸、液压马达为执行机构，以比例阀或伺服阀配放大器为功率放大单元，以位置、速度或压力传感器组成信号反馈单元，配以必要的控制单元组成闭环运动控制系统。其广泛应用于包装、印刷、纺织、钢铁和装配工业中。

　　1 现状及发展趋势

　　目前广泛应用的运动控制系统中主要由电-伺服/ 步进电机(以下简称电-电机)、电液二种，以电-电机应用最为广泛。目前电-电机控制主要由伺服电机和步进电机两种主要执行机构(若需直线运动， 可以在机构上加一些装置如滚珠螺杆加以转化)，运动控制卡和控制器构成。目前此类系统结构应用较成熟，遍及工业控制的各方面。相比较而言，电液运动控制系统特点鲜明，善于处理以直线运动为主的位置、力控制，但由于应用场合和规模的限制， 在成熟度及系统应用推广等方面较电-电机运动控制系统落后，且系统设计复杂，对技术人员要求高，所以，目前国内一些大型的电液自动化设备主要依赖于国外进口。

　　目前电液运动控制系统大部分器件已经产品化、标准化。如，比例阀、伺服阀有相应的产品系列和相关标准，位移、压力等传感器检测元件各厂家都有通用型可替代产品，伺服缸、液压马达等执行元件都有相关产品系列和标准供选型设计参考。系统设计中需要设计人员关注的是系统的核心-液压运动控制器，目前控制器存在多元化、多样化和不通用的特点。电液运动控制器从结构上主要分为以下三大类，1) 基于计算机标准总线的运动控制器;2)Soft 型开放式运动控制器;3) 嵌入式结构的运动控制器。目前国内运动控制系统设计人员设计电液运动控制系统主要针对特定项目，因规模不大数量不多， 系统设计人员首先满足的是系统的功能要求，其次才会考虑系统通用性、可靠性、调试便捷性、操作性能等方面的要求。因此，针对特定项目开发的运动控制系统可移植性差，没有通用性，而且无相关标准约束，不利技术进步，还会带来资源浪费。其存在主要问题是：(1)设计开发周期长，开发出的系统不具备通用性，电液运动控制系统性能不一定能够达到最优化。对机电液运动控制技术的推广帮助不大。(2)系统可靠性不高，通用性不强，造成资源浪费。因此很有必要设计模块化电液运动控制系统，以简化系统设计和调试工作。