液压机电液比例控制系统研究

　　0　引　言

　　油压机压力均衡，与同等压力的机械压力机相比，具有机构简单、体积小、压力恒定等优点，所以在成型制品生产中得到了广泛的应用，并根据市场的需求逐步向智能化、网络化的方向发展^[1]。PLC 在油压机上的应用，使整个控制系统具有较高的可靠性和灵活性。用它控制油压机可以减小控制设备体积，缩短系统设计调试周期、延长设备定期维护时间、减少修复时间。当有故障时可用控制系统的自动诊断软件处理，进一步提高系统的可靠性^[2]。但传统的 PLC 控制方式的控制性能还达不到现代化的要求，必须采用电液比例阀或者数字伺服阀配合各种传感器组成闭环回路式的控制系统，以达到精确控制的目的;另外传统 PLC 控制方式人机交流不够完善，不能远距离操控，不能有效监控工作状态等。针对以上问题，组态软件应运而生。组态软件是指一些数据采集和过程控制的专业软件或开发环境，组态软件和 PLC 的结合实现了人机结合、人机互动，提高了控制性能。利用组态软件开发的 HMI 人机界面简洁直观，操作方便，可实时监测和控制机器的运行状态，并可通过工业以太网实现工业生产和管理的一体化、网络化。本项目中，油压机用来压制火炸药成型，要求是加载力、位移及速度可控、可测，既可保持加载力恒定(压力控制模式)，也可保持加载位移的速率恒定(速率控制模式)，加载精度要达到试验机的水平。同时监控系统要具有智能化和网络化的特点，方便远程监控和生产管理。

　　1　液压系统原理

　　液压系统原理如图1 所示。执行器采用伸缩型液压油缸，以实现快进和工进的不同工艺过程。液压油经泵口流经高压过滤器和单向阀后接通储能器、安全阀和比例溢流阀。安全阀采用叠加式溢流阀，用来设定系统的最大安全压力;比例溢流阀用来根据需要实时调节系统的工作压力。液压机的一次工艺行程包括快进、工进、保持、快退四个工步。油缸快进时，液压油通过防爆方向阀1 左位进入二级缸(二级缸内腔截面积小，可实现油缸快速定位);当油缸快进到位后(由位移传感器检测)油缸进入工进过程，防爆方向阀1 仍处于左位，一方面保持二级缸压力，一方面给比例方向阀提供压力油。液压油通过比例方向阀右位进入一级缸(一级缸内腔截面积大，速度慢出力大且均匀，可实现工进压制成型工艺)，且可以通过调整比例方向阀线圈的电流来控制液压缸工进速度。油缸出口处连接叠加式抗衡阀以形成一定的背压，防止油缸在自重下自动下行。当位移传感器检测到工进到位后，防爆方向阀1 转到中位，比例方向阀转到左位，系统保压并定时;定时时间到后进入快退工艺过程，防爆方向阀1 和防爆方向阀2 都转到右位，液压油经过防爆方向阀1 右位进入油缸，经过防爆方向阀2 打开充液阀，液压缸的回油一部分直接回油箱，另一部分经过充液阀流回辅助油箱。