液压伺服控制系统

wujianbo1985

随着国内经济的高速发展，塑料制品行业对高速，高精密注塑机的需求量与日剧增，而液压机高速，精密成型的保证，就是一必须拥有合理而高刚性的锁模和射胶机构，二它必须拥有强劲的动力和反应灵敏而精确的液控系统。其中，液压伺服控制系统是使执行元件以一定的精度自动地按照输入信号的变化规律而动作的一种自动控制系统。可从不同的角度加以分类，按输出的物理量分类，有位置伺服系统，速度伺服系统，力（或压力）伺服系统等；按控制信号分类，有机液伺服系统，电液伺服系统，气液伺服系统；按控制元件分类，有阀控系统和泵控系统两大类。下面，我们重点讨论阀控伺服系统。
    阀控伺服系统主要由压力传感器，位置传感器，控制器和伺服阀等构成一个闭环的系统，按系统的需求来分别做到或按序做到速度伺服控制，位置伺服控制和压力伺服控制。最终，达到系统的要求。
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" @1 o: U9 v% E# N& |6 ]6 F    传感器与控制卡（也可集成在塑机电脑中），伺服阀的有机组合，就形成了一个闭环控制系统，随着系统工作情况要求的不同，来实现不同的伺服控制。伺服系统都要求油源压力稳定，所以通常都与蓄能器一起使用。
    以注射工艺为例，注射到终点前，注射速度较为重要，则此系统以速度闭环控制为主，控制器对位置传感器高频采样，测出活塞的瞬时速度与塑机电脑要求的速度对比，再发出调整后的信号给伺服阀。最终，使活塞的运动速度达到塑机电脑要求的速度。
. u6 q5 a) c" I, k/ s* {    快到射胶终点段，保压和熔胶背压阶段，这时压力较为重要，则此系统以压力闭环控制为主，装在射胶油缸两侧的压力传感器传回的信号起主要作用，控制卡将其与塑机电脑给出的压力信号对比，来调整给伺服阀的信号，最终，使注射腔的压力值与设定值相同。
    在塑机电脑没有发出任何指令的情况下，此时位置保持就比较重要，所以，系统这时会主要进行位置闭环的控制。
9 h4 ^( K' _# w    同理，在锁模油缸伺服控制的情形下，也是如此按顺序控制，锁模开始，快速移模可作速度闭环控制，模具快合上时，切换到位置控制，有些快速锁模到锁模油缸活塞停止的位置之间的转换过程也是可控的，最后，模具合上时，切换的压力控制。
0 r: b+ t+ |4 u& Q+ o, Q7 c" f    上述只是某种工艺要求下的伺服控制逻辑，不同的产品成型要求，控制的逻辑，种类也都不尽相同，有动作的闭环控制（如上述），也有单独的阀芯位置闭环控制（仅采用高速比例阀的控制系统），还有对塑料在模具内部的状态的闭环控制（在模具内设置传感器，原料特性，温度等都要纳入考虑，多用于制品要求极高的专用机上）。但是，其控制理念，是相同的。最终的目的，都是为了精确，迅速的达到塑机电脑的指令要求和保证动作的重复精度。下面对伺服闭环控制系统各组成部分作简单介绍。
    一、传感器。任何好的系统，只有及时，准确的监测执行机构当前所处的状态，控制器才能主动地发出新的指令，来调整执行机构的运动，使之接近控制电脑所要求的运动状态。因此，全方位的了解执行机构的状态，是伺服系统的必备条件。主要由压力，位置等传感器来共同构成准确，及时的跟踪监测系统。传感器的可靠性，线性，最大采样频率，抗干扰能力等都对准确，及时地感知有重要影响。也是我们选型时要考虑的关键。
& X5 [8 \0 [3 N% ^1 y0 @) K    二、伺服阀。伺服系统中最重要，最基本的组成部分。伺服阀的性能曲线，阀芯机能，额定流量，阶跃响应，频率特性，泄漏量等参数是选用的重要标准。按原理分，常见的伺服阀有直动式阀，射流管先导级伺服比例阀喷嘴挡板阀伺服电磁阀等。下面简单介绍它们的结构原理及特点。
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1.    直动式阀 将一与所期望的阀芯位移成正比的电信号输入阀内放大电路，此信号将转换成一个脉宽调制电流作用在线性马达上，力马达产生推力推动阀芯产生一定的位移。同时激励器激励阀芯位移传感器产生一个与阀芯实际位移成正比的电信号，解调后的阀芯位移信号与输入指令信号进行比较，比较后得到的偏差信号将改变输入至力马达的电流大小；直到阀芯位移达到所需值。阀芯位移的偏差信号为零。最后得到的阀芯位移与输入的电信号成正比。其特点是低泄漏，无先导级流量；动态响应较高，低滞缓和高分辨率使系统具有优异的重复精度；良好的控制性能，直动式伺服阀具有很高的阀芯位置回路增益，因此，阀的稳定性和动态响应性能非常好。
2.    射流管先导级伺服比例阀  伺服射流管先导级主要由力矩马达，射流管和接收器组成，当线圈中有电流通过时，产生的电磁力使射流管偏离零位，管内的大部分液流集中射向一侧的接收器，而另一侧的接收器所得到的流量明显减少，由此造成两接受器内的压力变化。主阀阀芯因此压差而产生位移。其工作特点是由力矩马达配射流管，大大改善了流量的接收率，使得能耗降低；具有很高的无阻尼自然频率，这种阀的动态响应高。目前，这种伺服阀主要是二级，多级伺服阀。
0 l1 s) a1 l! d6 z3.    喷嘴挡板阀有单喷嘴式和双喷嘴式两种，两者的工作原理基本相同，如图3所示双喷嘴挡板阀的原理，它有2，3两个喷嘴，1为挡板，固定的两个截流孔4和5组成。挡板和两个喷嘴之间形成两个可变截面的截流缝隙。挡板偏离中间位置时，造成两个喷嘴的压力发生变化，主阀阀芯因此而产生位移。现在，挡板的运动多由力矩马达来调节。因此，其动态响应较高。伺服喷嘴挡板阀常用于多级放大伺服控制元件的前置级。

rowedan

楼主讲解的很详细，让我在伺服系统在注塑机上的应用有了进一步的了解。