1 引言

　　數(shù)控液壓伺服閥主要用于自動控制領(lǐng)域，是輸出量與輸入量呈一定函數(shù)關(guān)系并能快速響應(yīng)的液壓控制閥，是液壓伺服系統(tǒng)的重要元件。液壓伺服閥通常由電-機械轉(zhuǎn)換器(力矩馬達或力馬達)、液壓放大器和反饋或平衡機構(gòu)等三部分組成。目前液壓伺服閥主要是指電液伺服閥，它在接受電氣信號后，相應(yīng)輸出經(jīng)過調(diào)制的流量和壓力，它既是電液轉(zhuǎn)換元件，也是功率放大元件，能將小功率的微弱電氣輸入信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出，實現(xiàn)電液信號的轉(zhuǎn)換與液壓放大。

　　工作時，由可編程控制系統(tǒng)來控制步進電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，步進電機的負載是細而短的芯軸，轉(zhuǎn)動慣量很小，而系統(tǒng)的輸出功率和行程由與之匹配的液壓缸或液壓馬達的尺寸和所使用的液壓決定，可在較大范圍內(nèi)選擇，能實現(xiàn)各種速度、各種行程的多種控制。

2 電液伺服閥的PLC控制方法

　　液壓缸的控制在于電液伺服閥的控制，而電液伺服閥的控制就在于步進電機的控制，步進電機可以采用單片機或可編程控制器PLC進行控制。目前，PLC因具有編程簡單易掌握、體積小、通用性強、可靠性高、接口安裝方便等優(yōu)點而獲得廣泛應(yīng)用，而且電液伺服閥的PLC控制只占用PLC的3~5個I/O接口及幾十Bit的內(nèi)存，控制系統(tǒng)簡潔、編程方便，因此本文采用PLC控制方式。

　　PLC對步進電機的控制主要有三個方面：

　　(1)開度控制：由步進電機的工作原理和特性可知，步進電機的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個數(shù)，因此可以根據(jù)閥芯伺服機構(gòu)的位移量即閥芯的開度確定PLC輸出的脈沖個數(shù)。

　　(2)速度控制：步進電機的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖的頻率，因此可以根據(jù)閥芯要求的開閉速度，確定PLC輸出脈沖的頻率。

　　(3)方向控制:通過PLC某一輸出端輸出高電平或低電平的方向控制信號，該信號改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序，從而實現(xiàn)若高電平時步進電機正轉(zhuǎn)，低電平時步進電機反轉(zhuǎn)。

3 電液伺服閥控制系統(tǒng)的組成及接口電路

　　3.1 電液伺服閥控制系統(tǒng)組成

　　本設(shè)計系統(tǒng)主要由硬件和控制軟件兩部分組成，其中硬件部分包括可編程控制器、功率驅(qū)動器和步進電機。

　　控制系統(tǒng)中PLC用來產(chǎn)生控制脈沖，通過PLC編程輸出一定數(shù)量，一定頻率的方波脈沖，再通過功率驅(qū)動器將脈沖信號進行放大，分配，控制步進電機的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。步進電機屬于特種電機，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為步距角)一步一步運行的，控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角。所以步進電機的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比，控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調(diào)速，從而控制液壓缸或液壓馬達的運行速度(控制步進脈沖的個數(shù)，可以控制步進電機的轉(zhuǎn)數(shù)，從而控制液壓缸或液壓馬達的位移量。

　　3.2 接口電路

　　該系統(tǒng)采用開環(huán)數(shù)字控制方式，步進電機選用北京斯達特公司的23HS3002型，配套驅(qū)動器選用SH-2H057型。由PLC控制系統(tǒng)提供給驅(qū)動器的信號主要有以下三路:

　　(1)步進脈沖信號CP這是最重要的一路信號，驅(qū)動器每接受一個脈沖信號CP就驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個步距角，CP脈沖的個數(shù)和頻率分別決定了步進電機旋轉(zhuǎn)的角度和速度。

　　(2)方向電平信號DIR此信號決定電機的旋轉(zhuǎn)方向。例如)此信號為高電平時電機順時針旋轉(zhuǎn)，此信號為低電平時則電機逆時針旋轉(zhuǎn)，這種換向方式叫做單脈沖方式。

　　(3)脫機信號FREE此信號為選用信號，并不是必須要用的，只在某些特殊情況下使用，此端為低電平時，此功能有效，這時電機處于無力矩狀態(tài)(此端為高電平或懸空不接時，此功能無效，電機可正常運行，此功能若用戶不采用，只需將此端懸空即可。

　　另外，驅(qū)動器的A及AB及B分別接兩相步進電機的兩個線圈，“+”、“-”兩端為電源端。

4 結(jié)論

　　由于步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)采用晶體管輸出型的可編程控制器，同時在編程時應(yīng)處理好升，降速問題。本設(shè)計已經(jīng)成功應(yīng)用于液壓缸的運動控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活方便，通過改變PLC程序中定時器和計數(shù)器的參數(shù)，可以實現(xiàn)液壓缸運行速度和位移的控制。