电气液压传动系统设计概述

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2039页（1758字）

随着微型计算机日新月异的发展，微机的成本、功耗、重量和体积不断下降，使得计算机监视和控制渗透到各种工业控制的领域之中。因而，广泛用于各种机器设备中的现代液压传动系统也不例外多由微机进行控制。

典型的计算机控制系统原理如图33．2－1所示。

图33．2－1 计算机控制系统原理

计算机控制系统的典型配置如图33．2－2所示。

图33．2－2 计算机控制系统的典型配置

在电气液压传动系统中，常用的微机控制可分如下几类：

数据采集与处理 这是计算机应用于工业生产过程中最早的一种形式。微机通过A／D转换器采集所要检测的量，然后进行数据处理，滤波、仪表误差修正、越限比较等，最后定时显示、打印或按操作人员的指令随时打印，选点显示。当情况异常时发出声、光报警。但微机并不参与对液压系统的控制。

直接数字控制(DDC) 微机根据设定值、输出变量和控制过程中的其他变量，按照各种控制算法来计算控制变量的值。微机与被控对象直接交换信息，尤其是直接作用于被控对象，故称为直接数字控制(Direct Digital Control)。随着微处理器技术的飞速发展，当前每个微处理器控制的回路大大减少，甚至可以控制单个回路。于是，直接数字控制就由集中型向分散型转移，出现了“控制分散，信息集中”的集散型控制系统。

集散型微机控制 这就是分层控制的概念。集散型控制(Distributed Control)又称分布式控制。最低一级是控制单一设备或几台设备的DDC微机。较高一级的监督计算机可以管理若干个DDC微机，构成复杂的生产线。更高一级的计算机可以管理几条生产线或一个车间，使整个流程获得最大的效益。最高一级常常是多信息处理机，它可以对整个企业的运行情况进行分析，并作出最优决策。它也可以从管理层接受指令、并将其传递下去。当然也不排除一个复杂的设备采用分布式控制。

集散型控制实质是利用计算机技术对分散型的生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的新型控制技术。它由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术相互渗透、发展而形成。概括起来成三部分，即集中管理、分散控制监测和通信三大部分。集中管理部分负责组态、维护、监视、操作、全系统的信息管理和优化控制。分散控制监测部分负责控制与监测。通信部分负责连接集散型控制系统的各个部分，完成数据、指令及其它信息的传递。集散型控制系统的软件由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。

一个电气液压系统往往受控于DDC计算机。当前用于工业控制的DDC微型计算机，主要有三类，即工业专用微型计算机(简称工控机)、单片机(Single Chip Microcomputer)和可编程控制器(PLC)。所用计算机类型的选择，在满足所控对象的所有控制要求的前提下，往往还与用户的要求和设计者的专长有关。

但是，一个电液计算机控制系统的设计不仅包含控制理论、计算技术、检测技术、液压技术等多方面的知识，而且单就计算机来说，几乎涉及到有关硬件、软件和接口的全面的技能。此外，设计者还要掌握电液微机控制系统所控制的机器或设备的静、动态特性及各种有关要求。因此，这是一个复杂的，多学科相结合的设计工作。本节仅给出一般性设计内容和基本原则，并结合前节注塑机的有关部分加以说明。为方便起见，将微机控制和液压传动分开论述。

需要说明的一点是，就计算机控制系统而言，也分开环和闭环系统。一般来说，前者用于控制精度较低的场合。