比例閥和伺服閥在圓盤(pán)澆鑄系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉松林（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

比例閥和伺服閥在圓盤(pán)澆鑄系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉松林
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)設(shè)備控制的位置、速度以及精度要求越來(lái)越高，電液比例閥和電液伺服閥很好地達(dá)到了對(duì)工業(yè)控制的要求，在冶化工程公司研制的圓盤(pán)澆鑄機(jī)以及電解機(jī)組中，都應(yīng)用到了電液比例閥和電液伺服閥，從這些項(xiàng)目中的應(yīng)用情況來(lái)分析電液比例閥以及電液伺服閥的原理性能以及在PLC控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

電液比例閥；電液伺服閥；PLC；自動(dòng)控制；控制精度；干擾

1 引言

在貴溪冶煉廠的圓盤(pán)澆鑄機(jī)和電解機(jī)組，就都應(yīng)用了電液比例閥，熔煉車間的進(jìn)口的奧托昆普的圓盤(pán)澆鑄機(jī)，應(yīng)用的是電液伺服閥，無(wú)論是電液比例閥還是電液伺服閥，雖然都可以達(dá)到需要的控制要求，但是二者還是有所區(qū)別的，電液比例閥和電液伺服閥作為液壓中比較高端的產(chǎn)品，更多的是作為一種控制手段，在電氣控制與機(jī)械液壓傳動(dòng)之間搭起了一座橋梁，電氣控制就像人的神經(jīng)，機(jī)械裝置好比骨架，液壓就成為神經(jīng)與骨架之間的肌肉一樣，三者結(jié)合，達(dá)到完美的動(dòng)作效果。成為現(xiàn)代控制工程中不可缺少的重要技術(shù)手段和環(huán)節(jié)［1］。液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)，作為不同的傳動(dòng)方式，結(jié)合起來(lái)，可以滿足高精度、快響應(yīng)、節(jié)能、智能控制的要求。

2 電液比例閥和電液伺服閥原理簡(jiǎn)介

2.1 電液伺服閥原理

電液伺服閥是閉環(huán)控制系統(tǒng)中最重要的一種伺服控制元件，通過(guò)輸入電流或者電壓，驅(qū)動(dòng)閥芯的移動(dòng)，來(lái)控制閥芯開(kāi)口度大小，進(jìn)而控制流量的大小［1］，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是電液伺服閥就是自動(dòng)調(diào)整壓力和流量的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)用中，通過(guò)反饋和實(shí)際需要改變輸入閥體的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)精確控制液壓機(jī)構(gòu)動(dòng)作，而且液壓機(jī)構(gòu)具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，線性度好，死區(qū)小等特點(diǎn)，能最好限度的發(fā)揮伺服系統(tǒng)的控制能力，在現(xiàn)代工業(yè)中，是一種比較普遍的精密的液壓控制閥［2］，如圖1所示。

圖1 電液伺服閥原理圖

2.2 電液比例閥原理

電液比例閥在原理上跟伺服閥有些類似。就是閥體的驅(qū)動(dòng)方式上有差別，比例閥是用比例電磁鐵帶動(dòng)閥芯工作，而且在反饋上，比例閥沒(méi)有反饋機(jī)制［2］，因此在控制精度上比伺服閥稍差，如圖2所示［2］。

圖2 比例閥原理圖

3 比例閥和伺服閥的控制方式以及控制精度上的區(qū)別

比例閥和伺服閥輸入控制信號(hào)有4～20MA，0～10V，-10V～+10V［6］，其中電流輸入信號(hào)抗干擾強(qiáng)，但相應(yīng)的價(jià)格貴點(diǎn)。其實(shí)比例閥和伺服閥現(xiàn)在很難區(qū)分，可能驅(qū)動(dòng)方式是唯一差別，伺服閥是力矩馬達(dá)，比例閥是比例線圈，伺服閥是噴嘴檔板，響應(yīng)高點(diǎn)，比例閥是滑閥，但說(shuō)到控制精度，比例閥可能還要高點(diǎn)，特別是在兩極反饋閥中，因?yàn)橄葘?dǎo)極的比例閥反饋是電位移傳感器，而伺服閥是機(jī)械式的反饋桿，所以在一些參數(shù)如重復(fù)精度，滯環(huán)，線性度比例閥比伺服閥好，但BODE圖上的曲線伺服閥好些，一般比例閥的輸入功率較大，基本在幾百毫安到1安培以上，而伺服閥的輸入功率較小，基本在幾十毫安，比例閥的控制精度稍低，滯環(huán)較伺服閥大，伺服閥的控制精度高，但對(duì)油液的要求也高［5］。

4 比例閥在圓盤(pán)澆鑄系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 比例閥與伺服閥在實(shí)際應(yīng)用的區(qū)別

冶化工程公司自制的圓盤(pán)澆鑄機(jī)上選用的是德國(guó)力士樂(lè)的比例閥，由歐姆龍PLC模擬模塊輸出±10VDC控制比例閥的開(kāi)度，從而帶動(dòng)液壓馬達(dá)工作，比例閥有較大的零位死區(qū)（約20%），而伺服閥則無(wú)。因?yàn)樵缙诘谋壤y閥體與閥芯不好配合加工，閥芯與閥體難于實(shí)現(xiàn)0遮蓋，但現(xiàn)在的做法是比例閥閥芯與閥體之間再增加一個(gè)淬硬的閥套，閥套與閥芯在外配合精密加工后再壓入閥體，早就實(shí)現(xiàn)比例閥0遮蓋了［3］。

為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的位置控制，我們?cè)趫A盤(pán)澆鑄機(jī)提取機(jī)的軸上加裝了軸編碼器，由編碼器輸出位置信號(hào)，從而和比例閥組合一起達(dá)到位置和速度的分段控制，而電液伺服閥是控制元件，閥本身也是個(gè)多級(jí)放大的閉環(huán)電液伺服系統(tǒng)，提高了伺服閥的控制性能［2］。伺服閥是帶隨動(dòng)反饋，比例閥其實(shí)也有位移反饋，在很多應(yīng)用場(chǎng)合，比例閥完全可以達(dá)到控制要求，伺服閥也是需要軸編碼器傳遞位置信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的［3］。

而且由于電液比例閥加工精度沒(méi)有電液伺服閥要求高，因此其價(jià)格較低；相對(duì)于電液伺服閥來(lái)講，對(duì)液壓油的要求較低，抗污染能力較強(qiáng)，由于存在不靈敏區(qū)和滯環(huán)，在其不帶電時(shí)的安全穩(wěn)定性好［4］。

4.2 比例閥以及伺服閥使用中常見(jiàn)問(wèn)題及其處理

以下三個(gè)表格闡述了比例閥以及伺服閥使用中常見(jiàn)問(wèn)題及其處理。

表1 油液污染問(wèn)題

表2 閥體本身元器件故障

表3 控制信號(hào)系統(tǒng)的問(wèn)題

5 結(jié)束語(yǔ)

電液比例閥和電液伺服閥是自動(dòng)控制中實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)和電氣控制完美結(jié)合的利器，相比較而言，在很多場(chǎng)合用比例閥比伺服閥更合理，更經(jīng)濟(jì)，伺服閥是代表液壓的最高技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制要求，選擇適合的液壓閥，做到既經(jīng)濟(jì)又可靠的控制方案。

［1］黃勇. 新型電液比例閥的設(shè)計(jì)以及其控制方法的研究[D]. 湖南: 2007:1-2.

［2］蘇東海, 任大林, 楊京蘭.電液比例閥與電液伺服閥性能比較及前景展望[J]. 液壓氣動(dòng)與密封， 2008(4).

［3］龔躍明. 電液數(shù)字伺服同步系統(tǒng)的研究.浙江:2007(5):3-4.

［4］陳彬, 易孟林. 電液伺服閥的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 液壓與氣動(dòng), 2005(6):2-3.

［5］陸存松, 楊永忠. 液壓系統(tǒng)油液污染的危害及控制方法的分析[D].上海: 2004:1-3.

［6］畢立海, 王靜, 金紅兵. 解決PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用中干擾問(wèn)題的方法.南京: 2007(2):1-3.

［7］陸望龍. 液壓維修工工作手冊(cè)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2012(7):55-57.

Application on Proportional Valve and Servo Valve in Disc Casting System

LIU Song-lin
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

With the development of industrial automation technology, the demands for position, speed and accuracy of the equipment control become higher and higher, the electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve well meet the requirement of industrial control. In our metallurgical engineering company, the electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve are used for disc casting machine and electric solutions unit. In this paper, the principle of electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve and the specific application in the PLC control system are mainly analyzed.

proportional valve；servo valve；PLC；automation control；control precision；interference

TH137.52

B

1009-3842（2015）03-0083-03

2014-06-12

劉松林（1981-），男，江西安福人，本科，主要從事電氣檢修和調(diào)度工作。E-mail: liusonglin0701@163.com