1 引言

　　數(shù)控液壓伺服閥主要用于自動(dòng)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(jī)械轉(zhuǎn)換器(力矩馬達(dá)或力馬達(dá))、液壓放大器和反饋或平衡機(jī)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(hào)后，相應(yīng)輸出經(jīng)過(guò)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(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能(流量和壓力)輸出，實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換與液壓放大。

　　工作時(shí)，由可編程控制系統(tǒng)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載是細(xì)而短的芯軸，轉(zhuǎn)動(dòng)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(dá)的尺寸和所使用的液壓決定，可在較大范圍內(nèi)選擇，能實(shí)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(jìn)電機(jī)的控制，步進(jìn)電機(jī)可以采用單片機(jī)或可編程控制器PLC進(jìn)行控制。目前，PLC因具有編程簡(jiǎn)單易掌握、體積小、通用性強(qiáng)、可靠性高、接口安裝方便等優(yōu)點(diǎn)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(gè)I/O接口及幾十Bit的內(nèi)存，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、編程方便，因此本文采用PLC控制方式。

　　PLC對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制主要有三個(gè)方面：

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

　　(2)速度控制：步進(jìn)電機(jī)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(kāi)閉速度，確定PLC輸出脈沖的頻率。

　　(3)方向控制:通過(guò)PLC某一輸出端輸出高電平或低電平的方向控制信號(hào)，該信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序，從而實(shí)現(xiàn)若高電平時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，低電平時(shí)步進(jìn)電機(jī)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(jì)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(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)。

　　控制系統(tǒng)中PLC用來(lái)產(chǎn)生控制脈沖，通過(guò)PLC編程輸出一定數(shù)量，一定頻率的方波脈沖，再通過(guò)功率驅(qū)動(dòng)器將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，分配，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)屬于特種電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為步距角)一步一步運(yùn)行的，控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比，控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率，可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速，從而控制液壓缸或液壓馬達(dá)的運(yùn)行速度(控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù)，可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，從而控制液壓缸或液壓馬達(dá)的位移量。

　　3.2 接口電路

　　該系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)數(shù)字控制方式，步進(jìn)電機(jī)選用北京斯達(dá)特公司的23HS3002型，配套驅(qū)動(dòng)器選用SH-2H057型。由PLC控制系統(tǒng)提供給驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)主要有以下三路:

　　(1)步進(jìn)脈沖信號(hào)CP這是最重要的一路信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器每接受一個(gè)脈沖信號(hào)CP就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，CP脈沖的個(gè)數(shù)和頻率分別決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度和速度。

　　(2)方向電平信號(hào)DIR此信號(hào)決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。例如)此信號(hào)為高電平時(shí)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此信號(hào)為低電平時(shí)則電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這種換向方式叫做單脈沖方式。

　　(3)脫機(jī)信號(hào)FREE此信號(hào)為選用信號(hào)，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(shí)，此功能有效，這時(shí)電機(jī)處于無(wú)力矩狀態(tài)(此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無(wú)效，電機(jī)可正常運(yùn)行，此功能若用戶不采用，只需將此端懸空即可。

　　另外，驅(qū)動(dòng)器的A及AB及B分別接兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)線圈，“+”、“-”兩端為電源端。

4 結(jié)論

　　由于步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)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(shí)在編程時(shí)應(yīng)處理好升，降速問(wèn)題。本設(shè)計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用于液壓缸的運(yùn)動(dòng)控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活方便，通過(guò)改變PLC程序中定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)液壓缸運(yùn)行速度和位移的控制。