物聯網技術在液壓機控制中的應用現狀及展望淺析

劉紅梅

（安徽三聯學院，安徽 合肥 230601）

液壓機常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛造、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等，廣泛應用于汽車工業、航空航天、高速列車、石油開采、軍工、手機通訊、家電、管道等各行業領域。

隨著科技的不斷發展和對產品要求的不斷提高，設備用戶對液壓機控制系統的要求也越來越高。例如不僅對其壓力、速度、位移等重要參數的控制要求越來越高，對液壓機控制的智能化程度的要求也越來越高。設備使用者或維修者希望液壓機在出現故障時能得到更多的故障信息，企業管理者則希望隨時可以獲取液壓機的相關數據，如運行時間、故障時間、產品件數、產品合格率等等數據。這些都給液壓機的控制提出了新的挑戰，而應運而生的物聯網技術可以大大提高液壓機控制的智能化水平。

物聯網（Internet of things，IoT）被認為是繼計算機、互聯網之后全球信息產業的第三次發展浪潮。物聯網是利用感知技術、通信技術和計算機技術實現物物相連的網絡。物聯網涉及的關鍵技術主要有傳感技術、識別技術、微機電系統、通信和網絡技術、物聯網軟件和算法等[1]。現今，物聯網技術在液壓機控制中的應用還處在初級階段。主要體現在傳感技術、HMI、微機電系統等物聯網相關技術。

1 液壓機控制技術發展過程

液壓機控制技術與電子技術的發展是分不開的。隨著電子技術的不斷反展，液壓機的控制技術經歷了以下三個發展階段。

1.1 繼電器控制方式

繼電器控制技術主要出現在早期的液壓機控制以及對液壓機要求不高的小型液壓機控制中。繼電器控制技術具有電路結構簡單、成本低、控制功能簡單等特點，主要適用于單機或者產品加工精度要求不高的控制中，也可組成簡單的生產線。該種控制方式穩定性差，柔性擴展能力弱。早期主要是受電子技術發展的限制，沒有先進的電氣控制元件可以使用。而現在主要是利用繼電器控制技術成本低、操作簡單等特點。

1.2 可編程控制器控制方式

隨著汽車工業的不斷發展，繼電器控制方式的液壓機控制技術已不能滿足要求。可編程控制器就是在繼電器控制和計算機控制發展的基礎上開發出來并逐漸發展成以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業自動控制裝置。目前，可編程控制器已被廣泛應用于各種生產設備以及自動化生產線中。隨著電子技術的不斷發展，可編程序控制器的功能更加強大。可編程序控制器在功能上已經由早期只能進行簡單的邏輯控制發展到現在的模擬量控制、運動控制以及各種算法控制。可編程控制器控制方式具有穩定性高、靈活性好等特點。

1.3 工業計算機（工控機）控制方式

工業計算機（工控機）控制方式，是結合計算機控制技術發展而來的一種具有高技術含量的控制方式。這種控制方式以工業控制機等作為主控單元，通過外圍接口器件或相應的比例閥實現對液壓系統的控制，同時又利用各種傳感器來組成閉環回路的控制系統，最終實現精確控制的目的。該控制方式具有人機交互性好、控制精度高、穩定性好等特點，可以實現數據庫的存儲，具有一定的自診斷功能，但還不能很好地實現智能化。

2 物聯網技術及其應用

目前液壓機的控制技術已有了很大進步，不僅可適用于大型自動化生廠線，還具有了一定的人機交互功能，主要體現在以下三個方面：

（1）當前液壓機控制中大量使用各種傳感器來實現開環和閉環控制，旨在提高液壓機控制的精度和自動化程度。這一舉措是物聯網技術應用于液壓機的關鍵。

（2）當前液壓機控制中大量使用工控機和觸摸屏來實現人機交互，旨在提高液壓機控制的人機交互性和自診斷能力。這一舉措將為物聯網技術應用于液壓機提供大量的數據。

（3）當前液壓機控制中大量使用電液比例控制系統和伺服控制系統，旨在提高液壓機局部控制的精度和智能化程度。這一舉措再加上物聯網技術將大大增加液壓機管理的智能化。

3 智能液壓機控制展望

隨著科技的大力發展，物聯網技術也將日趨成熟。作為能將物和物相連的物聯網技術也將被應用在各行各業。液壓機是當今工業生產中必不可少的設備，液壓機行業也必將是物聯網技術大力應用的行業之一。

3.1 智能液壓機技術框架

未來的液壓機控制必將向智能控制方向發展。未來物聯網技術下的智能液壓機，通過智能傳感器裝置采集液壓機的各個信息參數，信息參數經過加工處理后，經過網絡對數據進行傳輸存儲，最終到達具有決策能力的智能液壓機應用服務層。這一系統實現的技術框架共有三層，分別是：智能液壓機信息收集層，數據網絡傳輸層，智能液壓機的使用及管理的應用服務層。如圖1所示。

圖1 未來物聯網技術下的智能液壓機技術框架

3.2 群智能液壓機自動運行系統

未來無人車間將會越來越多，車間里的設備將需要具備遠程監控、能自動運行功能。利用物聯網技術的智能液壓機技術框架生產出來的智能液壓機將會成為無人車間的設備之一。這些智能液壓機首先單臺可以被遠程監控，其次可以組成機器群被遠程監控。未來物聯網技術下的群智能液壓機自動運行系統邏輯結構框圖如圖2所示。

圖2 未來物聯網技術下的群智能液壓機自動運行系統邏輯結構框圖

4 結語

在工業4.0、互聯網+、物聯網、大數據、機器人、智能制造、先進制造等新經濟、新產業的大力發展下，液壓機的控制技術也必須要適應經濟的發展。那么利用物聯網技術來提高液壓機控制的自動化和智能化程度是未來智能液壓機的發展方向。盡管目前的液壓機控制技術已經達到一定的自動化水平，但還遠遠達不到智能化的水平，還需要大力利用物聯網技術來設計制造智能液壓機。

[1]閆東方.物聯網關鍵技術及相關產業研究綜述 [J].河南科技，2014，（12）：9.

[2]李浩源，等.物聯網技術在智能醫療行業中的應用研究[J].數碼世界，2016，（10）：66-69.

[3]黎智成.ZigBee協議的物聯網研究及應用[J].網絡安全技術與應用，2016，（4）：102.

[4]羅 歡，等.智能傳感器在物聯網中應用的研究與分析[J].數字技術與應用，2014，（2）：97.

[5]陳 超，等.伺服液壓機的研究現狀及發展趨勢[J].鍛壓技術，2015，（12）：1-6.