時間：2012年6月3日 來源：網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵詞：自動化 傳動技術(shù) 液壓系統(tǒng)

　　技術(shù)創(chuàng)新對于提高國家、地方和企業(yè)的科技競爭力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。2O世紀(jì)8O年代初，我國開始重視技術(shù)創(chuàng)新理論問題的研究，研究范圍包括技術(shù)創(chuàng)新的模式、機(jī)制，技術(shù)創(chuàng)新的擴(kuò)散，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)學(xué)，技術(shù)創(chuàng)新的區(qū)域研究以及有關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的政策、體系等諸多方面。經(jīng)過2O多年的研究，人們已經(jīng)注意到創(chuàng)新在生產(chǎn)各個方面所起的關(guān)鍵作用，并將創(chuàng)新作為企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和國家競爭獲勝的中心環(huán)節(jié)。隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。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(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機(jī)械傳動競爭能力的關(guān)鍵。本文從液壓現(xiàn)場總線技術(shù)、自動化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓傳動技術(shù)發(fā)展動態(tài)?！　?、液壓現(xiàn)場總線技術(shù)　　1.1液壓現(xiàn)場總線技術(shù)的定義　　現(xiàn)場總線是連接智能化儀表和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡化為工作站和現(xiàn)場設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，它可以看作是一個由數(shù)字通訊設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)，從計(jì)算機(jī)角度看，現(xiàn)場總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺;從通信角度看，它是一種新型的全數(shù)字、串行、雙向、多路設(shè)備的通信方式;從工程角度看，它是一種工廠結(jié)構(gòu)化布線?！　‰S著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，流體控制技術(shù)和電子控制技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，在液壓領(lǐng)域越來越多的人士開始使用或關(guān)注總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用，液壓技術(shù)人員也越來越感受到觀場總線技術(shù)的優(yōu)越性。液壓系統(tǒng)是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數(shù)個開關(guān)液壓源，其與各自的控制閥、執(zhí)行器相連接。開關(guān)液壓源包括液感元件、高速開關(guān)閥、單向閥、液容元件。根據(jù)開關(guān)液壓源功能不同，它可組合成升壓型或降壓增流型開關(guān)液壓源。由于將開關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線上，可通過高速開關(guān)方式加以升壓或降壓增流。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)升壓以及降壓增流的問題，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應(yīng)的壓力和流量?！　?.2現(xiàn)場總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)應(yīng)用中的特點(diǎn)　　(1)經(jīng)濟(jì)性：任何一種新技術(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線技術(shù)也不例外。設(shè)計(jì)開發(fā)總線技術(shù)產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統(tǒng)及工程成本。所以，應(yīng)用單位使用總線產(chǎn)品和供應(yīng)商提供產(chǎn)品的第一前提應(yīng)該是以降低總系統(tǒng)的使用成本為目的。(2)按IEC61131—3標(biāo)準(zhǔn)的柔性化程序，易學(xué)，學(xué)懂，可操作性強(qiáng)。(3)可靠性、可維護(hù)性：現(xiàn)場總線技術(shù)采用總線代替一對一的I/O連線。對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素，同時系統(tǒng)具有在線故障診斷，報(bào)警記錄功能;可完成現(xiàn)場液壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定，修改等參數(shù)化工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。(4)友好的人機(jī)對話界面，可方便進(jìn)行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。(5)滿足所有有關(guān)人身安全，電磁兼容，抗沖擊及抗震動的重要標(biāo)準(zhǔn)。(6)相對于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價格競爭優(yōu)勢?！　?、自動化控制軟件技術(shù)　　在多軸運(yùn)動控制中，采用SPS可編程控制技術(shù)。在這種情況下，以PC機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制技術(shù)也和許多自動化控制領(lǐng)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(jiān)控兩項(xiàng)任務(wù)集于一身。操作監(jiān)控技術(shù)在伺服驅(qū)動中已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，并且具有強(qiáng)大的功能和功率。在大量的應(yīng)用實(shí)踐中已經(jīng)證明，以微機(jī)軟件為基礎(chǔ)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(shù)控制回路(控制閥、變量泵)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液壓缸、液壓馬達(dá))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?！　∮行┮簤嚎刂频倪\(yùn)動與電氣驅(qū)動的運(yùn)動類似，因此，這樣的液壓運(yùn)動控制也可以當(dāng)作坐標(biāo)軸的電氣運(yùn)動控制來對待和處理。各種液壓控制方案可在PC機(jī)基礎(chǔ)上的自動化控制系統(tǒng)下接受控制。自動化控制系統(tǒng)的適時性已經(jīng)達(dá)到了毫秒級(精度達(dá)到1~2ms)，視所使用的局部總線系統(tǒng)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(tǒng)同步，可以完成對液壓系統(tǒng)的功能控制?！　≡谝簤狠S控制的運(yùn)算中，現(xiàn)代化的PC微處理器運(yùn)算速度很快，完全可以與伺服控制技術(shù)中的伺服運(yùn)算器相媲美。通常的微處理器在多軸控制過程中具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可在l~2ms之內(nèi)完成多軸控制工作循環(huán)的計(jì)算，它已被應(yīng)用到液壓控制系統(tǒng)機(jī)床的大批量生產(chǎn)中。由于PC控制系統(tǒng)在主存儲器中運(yùn)行SPS可編程控制器的控制程序，使得任意編寫的SPS應(yīng)用控制程序也可在高層次的運(yùn)算速度中運(yùn)行。同樣，用戶自定義的專用控制程序也可在該層面中運(yùn)行?！　≡跇?biāo)準(zhǔn)的自動化軟件控制系統(tǒng)中，已經(jīng)集成了對若干液壓“坐標(biāo)軸”的控制監(jiān)控功能。對精確度要求較高的，例如切削加工機(jī)床，使用分散控制式的液壓監(jiān)控軟件，它采用了液壓閥、液壓缸和位置測量系統(tǒng)復(fù)合的液壓伺服機(jī)構(gòu)，使得PC控制軟件可以像控制電氣元件一樣來控制調(diào)節(jié)各個液壓元件。PLC可編程序數(shù)據(jù)庫使得液壓定位的控制和自動化工作過程的同步運(yùn)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(qū)別，它同時也對操作與監(jiān)控進(jìn)行調(diào)節(jié)?！　×硗猓簤嚎刂栖浖部稍赑LC的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中工作，而且是全透明的運(yùn)行。利用這種液壓控制軟件可以對內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，最大限度地滿足了操作監(jiān)控和自動化控制的需要。所有液壓系統(tǒng)的控制信號均可在工業(yè)控制局域網(wǎng)的接線柱中測得?？梢员粰z測的信號包括：實(shí)際位置信號，實(shí)際壓力信號和控制閥的狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)。利用液壓控制技術(shù)可以滿足各種要求，新的適時以太網(wǎng)解決方案以及與新以太網(wǎng)方案配套的連接元器件可以滿足高新技術(shù)領(lǐng)域中高精度切削加工機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的所有需要。而液壓控制系統(tǒng)的I/O系統(tǒng)也是少有的高效系統(tǒng)。所有工業(yè)液壓技術(shù)的要求均可以以低廉的資金投入來得以實(shí)現(xiàn)。所有液壓控制的運(yùn)動功能，它都可以實(shí)現(xiàn)。
　　除此以外，還提供了工作力的調(diào)節(jié)功能，利用電氣伺服對輸出的扭矩進(jìn)行限定、調(diào)節(jié)。液壓系統(tǒng)總體功能的制定，原則上按照實(shí)際需要而制定，并以模塊的形式接受PLC數(shù)據(jù)庫的控制。現(xiàn)代化的液壓自動化控制軟件使得自動化工程技術(shù)人員可以像使用電氣控制軟件一樣方便自如地進(jìn)行操作。因?yàn)樵诮獬思夹g(shù)壁壘的封鎖之后，各種專項(xiàng)控制技術(shù)之間有了很大的融合與統(tǒng)一。操作監(jiān)控與機(jī)床運(yùn)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(shù)中不斷創(chuàng)新的目標(biāo)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?！　?、水壓元件及系統(tǒng)　　3.1水壓傳動技術(shù)概述　　在某種意義上，液壓技術(shù)的發(fā)展是一個元件與工作介質(zhì)互相適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對于現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒?，F(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術(shù)難點(diǎn)就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來越依賴于材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，造出能在密封、自潤滑、抗腐蝕等性能方面適應(yīng)純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件是可能的。當(dāng)然，由于無法同時改進(jìn)介質(zhì)的相關(guān)特性，水液壓裝置的性能，特別是性價比較之元件和介質(zhì)都經(jīng)過多年“磨合”和優(yōu)化的傳統(tǒng)液壓裝置會大打折扣，一般也只能在水的冰點(diǎn)以上才能運(yùn)行?！　∷畨簜鲃蛹夹g(shù)是基于綠色設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)而重新崛起的一門新技術(shù)。是新型工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的一門綠色新技術(shù)。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(yōu)點(diǎn)，用其取代礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)時不僅能夠解決未來因石油枯竭帶來的能源危機(jī)，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(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展的要求。人們開始重新考慮和認(rèn)識這一清潔能源作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的重要性，并已引起普遍關(guān)注，成為現(xiàn)代水壓傳動技術(shù)發(fā)展的最直接動力。　　3.2水壓傳動技術(shù)特點(diǎn)　　(1)資源豐富，來源廣泛，再利用率高。水是地球上最為豐富的資源，在水壓傳動系統(tǒng)應(yīng)用的整個周期內(nèi)，可多次回收，重復(fù)使用，且不易變質(zhì)。(2)水是一種無毒無污染資源，對人體和環(huán)境無害，有利于提高工作環(huán)境的舒適性和安全性，排出的液體不需作任何處理即可直接排放，從根本上消除油壓傳動系統(tǒng)因泄漏和排放而造成的環(huán)境污染。(3)阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場合下的應(yīng)用，有效地解決油壓傳動所帶來的易燃、易爆、油蒸汽對人體的危害等安全問題以及核輻射造成的液壓油變質(zhì)和放射性污染等問題。(4)處理技術(shù)與工藝簡單，系統(tǒng)的運(yùn)行與維修費(fèi)用低。水長時間使用不會變質(zhì)，使用前后的水處理簡單;而且系統(tǒng)在航運(yùn)、水下作業(yè)、潛艇等水環(huán)境下工作時，可不用油箱、冷卻裝置，大大簡化系統(tǒng)?！　?.3水壓傳動技術(shù)的應(yīng)用及展望　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水壓技術(shù)及產(chǎn)品取得了較大的進(jìn)展，目前，不僅泵形式增多了，符合IS0/CETOP連接尺等各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的各種閥都形成了系列產(chǎn)品，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應(yīng)俱有。在歐、美，水壓傳動廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化學(xué)、造紙、木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對安全、清潔、環(huán)境無害要求較高的行業(yè)。水液壓作為一種更符合環(huán)保要求的傳動技術(shù)，將會使流體技術(shù)在與電傳動技術(shù)的競爭中得到新的支持。新材料、新技術(shù)必將推動水壓技術(shù)的發(fā)展，逐步取代現(xiàn)有的油壓傳動?？梢灶A(yù)見，水壓傳動這一在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術(shù)，通過創(chuàng)新發(fā)展終將成為與電氣、油壓、氣動并列的第四種傳動技術(shù)?！　?、液壓節(jié)能技術(shù)　　2005年11月28日至12月1日，亞洲PTC展覽會在上海舉行，規(guī)模盛大。本次動力傳動與控制展覽的主題是節(jié)能和環(huán)保。液壓傳動系統(tǒng)能量損失包括各元件中運(yùn)動件的機(jī)械摩擦損失、泄漏損失、溢流損失、節(jié)流損失、輸入和輸出功率不匹配的無功損失幾方面。機(jī)械摩擦損失、泄漏損失所占比例與所選元件本身的機(jī)械效率、容積效率、介質(zhì)粘度、回路密封性以及系統(tǒng)組成的復(fù)雜程度有關(guān);溢流損失、節(jié)流損失所占比例與回路和控制形式有關(guān);而輸入和輸出功率不匹配的無功損失所占比例與控制策略有關(guān)。因此節(jié)能是液壓技術(shù)的重要課題之一，隨著節(jié)能和環(huán)保要求的日益高漲，有效活用能源和降低噪聲已成為液壓行業(yè)的重要目標(biāo)。綜觀國內(nèi)外液壓技術(shù)發(fā)展歷程，無時無刻不伴隨節(jié)能的需要及創(chuàng)新。　　(1)二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)。二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)由恒壓油源、二次元件(液壓泵/馬達(dá))、工作機(jī)構(gòu)和控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等組成。二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)是工作于恒壓網(wǎng)絡(luò)的壓力耦聯(lián)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)二次元件斜盤傾角來改變二次元件排量，以適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，使負(fù)載按設(shè)定的規(guī)律變化。系統(tǒng)中的壓力基本保持不變，二次元件直接與恒壓油源相連，因此，在系統(tǒng)中沒有原理性節(jié)流損失，從而提高了系統(tǒng)效率。另外，蓄能器的加入，不但抑制了壓力限制元件發(fā)熱所引起的功率損耗。而且還通過回收、釋放液壓能有效提高了系統(tǒng)的工作效率?！　?2)電液負(fù)載感應(yīng)系統(tǒng)。負(fù)載感應(yīng)就是將變化的負(fù)載壓力反饋到壓力補(bǔ)償裝置或液壓泵的變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使液壓系統(tǒng)壓力與負(fù)載壓力相適應(yīng)，消除了系統(tǒng)壓力過剩，由于負(fù)載感應(yīng)裝置與變量泵的變量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)聯(lián)系在一起，使變量泵的流量與負(fù)載流量相適應(yīng)，系統(tǒng)不會產(chǎn)生過剩流量?！　?3)定量泵加變頻調(diào)速電機(jī)電液系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)避免了節(jié)流損耗和溢流損耗，另外，交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)還大大提高了原動機(jī)——異步電動機(jī)的效率，并顯著改善功率因數(shù)，是其他液壓調(diào)速方式所無法比擬的。利用變頻器改變泵的轉(zhuǎn)速，使泵的輸出流量與系統(tǒng)所要求相適應(yīng)，可以使溢流損失降至最低，有效地節(jié)約了能量。交流變頻調(diào)速液壓系統(tǒng)在大功率間歇運(yùn)動的調(diào)速系統(tǒng)中，其優(yōu)越性更為顯著?！　?4)盡可能地節(jié)省空間。采用無油壓控制閥可以減少系統(tǒng)裝置空間，依據(jù)閉回路的構(gòu)成使油箱小型化，減少發(fā)熱量，從而不用使用冷卻器。例如，采用伺服馬達(dá)使液壓泵正反轉(zhuǎn)向，不必使用方向、流量、壓力控制閥也能達(dá)到控制效果。采用閉回路系統(tǒng)，可以自我形成油量補(bǔ)償機(jī)能，混合式伺服系統(tǒng)可以使油箱控制在儲存最小作動油的狀態(tài)下作功，體現(xiàn)油箱小型化的優(yōu)點(diǎn)。由于只在需要時使液壓泵輸出必要的流量，從而將發(fā)熱源控制降至最低，也就無需再加裝冷卻器。因不需冷卻水循環(huán)以及減少作動油的消耗，所以也能節(jié)省資源，同時也可降低噪聲。　　(5)一體化構(gòu)造。將液壓泵、馬達(dá)、油箱、油量補(bǔ)償回路構(gòu)成為一體，形成無配管的一體構(gòu)造?！　?6)省電節(jié)能的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。高的響應(yīng)速度、高的控制精度和重復(fù)精度的比例閥、比例泵、伺服閥的應(yīng)用;由轉(zhuǎn)速可調(diào)的伺服電機(jī)柱塞泵、伺服馬達(dá)螺桿驅(qū)動、蓄能器高速伺服閥組成閉環(huán)回路控制油電式高速注塑機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用。有高低壓雙聯(lián)或多聯(lián)連式泵、變量泵、蓄壓器系統(tǒng)等的推出：對閥控電液系統(tǒng)有較大能量損失的不足，推出泵和電液比例閥結(jié)合的負(fù)載感應(yīng)型，泵和比例壓力比例流量控制閥結(jié)合的注塑機(jī)電液控制系統(tǒng)。　　5、結(jié)束語　　除了產(chǎn)品和技術(shù)不斷創(chuàng)新之外，很重要的一點(diǎn)是讓用戶能很方便選用創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品。從而使他們自身的設(shè)備或產(chǎn)品得到更新?lián)Q代或創(chuàng)造更高的附加值、效率。因此，為客戶提供優(yōu)化的技術(shù)方案十分重要。如提供軟件，方便用戶選擇和設(shè)計(jì)。