电液伺服阀的PLC控制

　　液压伺服阀是输出量与输入量成一定函数关系,并能快速响应的液压控制阀,是液压伺服系统的重要元件。液压伺服阀通常由电-机械转换器(力矩马达或力马达)、液压放大器和反馈或平衡机构等三部分组成。目前液压伺服阀主要是指电液伺服阀,它在接受电气模拟信号后,相应输出经过调制的流量和压力,它既是电液转换元件,也是功率放大元件,它能将小功率的微弱电气输入信号转换为大功率的液压能(流量和压力)输出,实现电液信号的转换与液压放大。

　　电液伺服阀是一个独立的液压元件,可以与液压缸匹配成数控液压缸,也可以与液压马达匹配成数控液压马达。在工作时,由数字控制系统来控制步进电机的运转状态,步进电机的负载是细而短的芯轴,转动惯量很小,而系统的输出功率和行程由与之匹配的液压缸或液压马达的尺寸和所使用的液压决定,可在较大范围内灵活选择,能实现各种速度、各种行程的多种控制。

　　1 电液伺服阀与液压缸匹配使用

　　电液伺服阀与液压缸匹配使用如图1所示,当有电脉冲输入步进电机1时,步进电机根据指令顺时针或逆时针旋转,联轴节5带动芯轴8随步进电机转动,由于反馈螺母16不能轴向移动,芯轴8便产生轴向位移,带动阀杆9轴向位移,打开油缸的进回油通道a、b油压使活塞杆24轴向位移,方向与阀杆9相反,由于活塞杆24不能转动,迫使活塞杆24中心的反馈螺杆旋转,带动阀的反馈螺母16产生角位移,旋向与步进电机旋向相同,使芯轴8产生反向轴向位移,当位移量使阀杆9关闭油缸的进回油通道,活塞杆24就停止移动,油缸完成了一次脉冲动作。油缸移动的速度和位移量由计算机程序控制,步进电机的步距角、芯轴8螺距和油缸反馈螺杆的导程,决定芯轴8和活塞杆24的脉冲当量,不同匹配可获得不同的脉冲当量。

　　2 电液伺服阀的PLC控制方法

　　由上述分析可以看出,液压缸的控制在于电液伺服阀的控制,而电液伺服阀的控制就在于步进电机的控制,步进电机可以采用单片机或可编程控制器(PLC)进行控制。目前,PLC因具有编程简单易掌握、体积小、通用性强、可靠性高、接口安装方便等优点而获得广泛应用,而且电液伺服阀的PLC控制只占用PLC的3~5个I/O接口及几十Bit的内存,控制系统简洁、编程方便,因此本文采用PLC控制方式。

　　PLC对步进电机的控制主要有三个方面:

　　2.1 开度控制

　　由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数,因此可以根据阀芯伺服机构的位移量即阀芯的开度确定PLC输出的脉冲个数。

　　n=ΔL/δ

　　式中:ΔL—电液伺服阀阀芯的位移量(mm);