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我國液壓傳動技術發展動態與趨勢

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我國液壓傳動技術發展動態與趨勢

發布日期:2015-08-18 10:12 來源:http://www.cpawp.icu 點擊:

 技術創新對于提高國家、地方和企業的科技競爭力,實現可持續發展具有十分重要的意義。2O世紀8O年代初,我國開始重視技術創新理論問題的研究,研究范圍包括技術創新的模式、機制,技術創新的擴散,產業創新和技術創新經濟學,技術創新的區域研究以及有關技術創新的政策、體系等諸多方面。經過2O多年的研究,人們已經注意到創新在生產各個方面所起的關鍵作用,并將創新作為企業、產業和國家競爭獲勝的中心環節。

  隨著應用了電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的發展和應用,液壓傳動技術也在不斷創新。液壓傳動技術已成為工業機械、工程建筑機械及國防尖端產品不可缺少的重要技術。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發展,是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵。本文從液壓現場總線技術、自動化控制軟件技術、水壓元件及系統、液壓節能技術等方面介紹液壓傳動技術發展動態。

  1、液壓現場總線技術

  1.1液壓現場總線技術的定義

  現場總線是連接智能化儀表和自動化系統的全數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線控制系統簡化為工作站和現場設備兩層結構,它可以看作是一個由數字通訊設備和監控設備組成的分布式系統,從計算機角度看,現場總線是一種工業網絡平臺;從通信角度看,它是一種新型的全數字、串行、雙向、多路設備的通信方式;從工程角度看,它是一種工廠結構化布線。隨著現代制造技術的飛速發展,流體控制技術和電子控制技術的結合越來越緊密,在液壓領域越來越多的人士開始使用或關注總線技術在液壓系統中的應用,液壓技術人員也越來越感受到觀場總線技術的優越性。液壓系統是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數個開關液壓源,其與各自的控制閥、執行器相連接。開關液壓源包括液感元件、高速開關閥、單向閥、液容元件。根據開關液壓源功能不同,它可組合成升壓型或降壓增流型開關液壓源。由于將開關源的輸入端直接掛在液壓總線上,可通過高速開關方式加以升壓或降壓增流。該系統克服了傳統液壓系統無法實現升壓以及降壓增流的問題,最終輸出與各執行器需求相適應的壓力和流量。

  1.2現場總線技術在液壓系統應用中的特點

  (1)經濟性:任何一種新技術新產品的開發與使用,其成本是首先需要考慮的因素之一,總線技術也不例外。設計開發總線技術產品的初衷之一就是降低系統及工程成本。所以,應用單位使用總線產品和供應商提供產品的第一前提應該是以降低總系統的使用成本為目的。

  (2)按IEC61131—3標準的柔性化程序,易學,學懂,可操作性強。

  (3)可靠性、可維護性:現場總線技術采用總線代替一對一的I/O連線。對于大規模I/O系統來說,減少了由接線點造成的不可靠因素,同時系統具有在線故障診斷,報警記錄功能;可完成現場液壓系統的遠程參數設定,修改等參數化工作,增強了系統的可維護性。

  (4)友好的人機對話界面,可方便進行液壓系統的參數修改和故障監控。

  (5)滿足所有有關人身安全,電磁兼容,抗沖擊及抗震動的重要標準。

  (6)相對于傳統的液壓比例控制系統更具有其價格競爭優勢。

  2、自動化控制軟件技術

  在多軸運動控制中,采用SPS可編程控制技術。在這種情況下,以PC機為基礎的現代控制技術也和許多自動化控制領域一樣,有著自己的用武之地。自動化控制軟件將SPS的工作原則與操作監控兩項任務集于一身。操作監控技術在伺服驅動中已經發展得比較成熟,并且具有強大的功能和功率。在大量的應用實踐中已經證明,以微機軟件為基礎的控制方案在不同類型的液壓控制中也是非常有效的控制方案。利用液壓技術控制回路(控制閥、變量泵)和執行機構(液壓缸、液壓馬達)大量不同的變型與組合配置,可以提供多種不同特性的控制方案。


 有些液壓控制的運動與電氣驅動的運動類似,因此,這樣的液壓運動控制也可以當作坐標軸的電氣運動控制來對待和處理。各種液壓控制方案可在PC機基礎上的自動化控制系統下接受控制。自動化控制系統的適時性已經達到了毫秒級(精度達到1~2ms),視所使用的局部總線系統不同,一個圖像跳動的傳輸控制時間可短到10ms。這樣的速度完全可以做到與常用的液壓控制系統同步,可以完成對液壓系統的功能控制。在液壓軸控制的運算中,現代化的PC微處理器運算速度很快,完全可以與伺服控制技術中的伺服運算器相媲美。通常的微處理器在多軸控制過程中具有強大的運算能力,可在l~2ms之內完成多軸控制工作循環的計算,它已被應用到液壓控制系統機床的大批量生產中。由于PC控制系統在主存儲器中運行SPS可編程控制器的控制程序,使得任意編寫的SPS應用控制程序也可在高層次的運算速度中運行。同樣,用戶自定義的專用控制程序也可在該層面中運行。

  在標準的自動化軟件控制系統中,已經集成了對若干液壓“坐標軸”的控制監控功能。對精確度要求較高的,例如切削加工機床,使用分散控制式的液壓監控軟件,它采用了液壓閥、液壓缸和位置測量系統復合的液壓伺服機構,使得PC控制軟件可以像控制電氣元件一樣來控制調節各個液壓元件。PLC可編程序數據庫使得液壓定位的控制和自動化工作過程的同步運行更加方便。其控制電路與電氣自動化控制基本沒有什么區別,它同時也對操作與監控進行調節。

  另外,液壓控制軟件也可在PLC的標準環境中工作,而且是全透明的運行。利用這種液壓控制軟件可以對內部數據進行讀寫,最大限度地滿足了操作監控和自動化控制的需要。所有液壓系統的控制信號均可在工業控制局域網的接線柱中測得。可以被檢測的信號包括:實際位置信號,實際壓力信號和控制閥的狀態、設置參數。利用液壓控制技術可以滿足各種要求,新的適時以太網解決方案以及與新以太網方案配套的連接元器件可以滿足高新技術領域中高精度切削加工機床液壓控制系統的所有需要。而液壓控制系統的I/O系統也是少有的高效系統。所有工業液壓技術的要求均可以以低廉的資金投入來得以實現。所有液壓控制的運動功能,它都可以實現。

  除此以外,還提供了工作力的調節功能,利用電氣伺服對輸出的扭矩進行限定、調節。液壓系統總體功能的制定,原則上按照實際需要而制定,并以模塊的形式接受PLC數據庫的控制。現代化的液壓自動化控制軟件使得自動化工程技術人員可以像使用電氣控制軟件一樣方便自如地進行操作。因為在解除了技術壁壘的封鎖之后,各種專項控制技術之間有了很大的融合與統一。操作監控與機床運動的相互集成必須是更簡單、更方便和更高效的。在液壓控制技術中不斷創新的目標是:為用戶提供更全面、更可靠、更物美價廉的自動化控制解決方案。

  3、水壓元件及系統

  3.1水壓傳動技術概述

  在某種意義上,液壓技術的發展是一個元件與工作介質互相適應和協調發展的歷史。液壓介質性能水平的提高對于現代液壓技術的發展功不可沒。現在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質,所有技術難點就都集中到了元件本身。液壓元件的發展越來越依賴于材料科學和制造技術的進步,這在水液壓元件中體現得尤為突出。在現代技術條件下,造出能在密封、自潤滑、抗腐蝕等性能方面適應純水甚至海水介質的液壓元件是可能的。當然,由于無法同時改進介質的相關特性,水液壓裝置的性能,特別是性價比較之元件和介質都經過多年“磨合”和優化的傳統液壓裝置會大打折扣,一般也只能在水的冰點以上才能運行。

  水壓傳動技術是基于綠色設計和清潔生產技術而重新崛起的一門新技術。是新型工業化發展進程中出現的一門綠色新技術。由于水具有清潔、無污染、廉價、安全、取之方便、再利用率高、處理簡單等突出優點,用其取代礦物油作為液壓系統工作介質時不僅能夠解決未來因石油枯竭帶來的能源危機,而且能夠最大限度的解決因礦物油泄漏和排放帶來的污染與安全問題,最符合環境保護以及可持續發展的要求。人們開始重新考慮和認識這一清潔能源作為液壓系統工作介質的重要性,并已引起普遍關注,成為現代水壓傳動技術發展的最直接動力。


相關標簽:液壓傳動裝置

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