基于WiFi的电液伺服控制系统方案设计

李媛

摘 要：利用WiFi技术组网，可快速实现系统控制电液伺服阀的个数的增减，为后期项目改造升级打下了良好的基础。给出了WiFi的电液伺服控制系统方的案设计。

关键词：液压伺服系统；柔性

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.33.089

1 电液伺服电控系统总体设计方案

（1）液压伺服系统。

液压伺服系统实际是一种跟踪控制系统，系统根据可以根据输入信号通过与输出信号的差值得到偏差信号，从而不断的调整输入信号，使其输出达到所需要的稳定值，如图1。

（2）电液伺服系统。

电液伺服系统是电子技术发展的产物，利用电子电路完成信号的输入、比较和输出，实现闭环控制。电液伺服系统与机液伺服系统、气液伺服系统相比较其优势是响应速度最快，控制精度相对最高，灵活度最大。因此，利用电气装置对输入信号进行检测、校正和放大在自动控制领域中已经得到了广泛的应用。电液伺服控制系统的电气部分为“神经”，机械部分为“骨架”，液压控制部分为“肌肉”，液压控制使得机、电、液结合的长处体現得淋漓尽致。

液压部分主要是由电动机、液压泵、电液伺服阀、电磁溢流阀、精滤器、直动式溢流以及伺服缸等部件组成，其核心器件为电液伺服阀。电液伺服阀能快速响应输入信号的变化，将输入的小功率电信号通过功率放大元件转换成大功率的控制伺服阀开度的液压能信号，实现位移的快速控制。电液伺服阀主要由电气-机械转化转换装置、功率级主阀、先导级阀和反馈装置四部分构成。

电气-机械转化转换装置将伺服放大器的输出信号按照一定比例转换为位移或角度信号后，控制先导级阀。而后由先导级阀转换将电气-机械转化转换装置转换的位移或角度信号转换为小的液压力驱动功率级主阀，从而改变流过阀体的液体的流量，其主要控制原理如图2。

2 电气控制系统总体方案设计

2.1 电气控制系统的要求

本系统要实现控制轴系试验台液压系统，使该试验台能模拟船舶在摇摆工况，能对系统压力流量进行采集及数据显示；能对液压油箱的温度、液位进行检测，并根据油箱的温度对泵的启停进行控制；能实现控制摇摆机构在±15°范围内进行横摇摆动，周期为10 ～14s；能实现轴系试验台架的拖动电机与减速箱可单独偏移，能实现X、Y、Z三个方向的 ±10 mm位移要求，周期均为1.5～15 s。

2.2 电气控制系统总体方案

本电液伺服电控系统由控制台、数据采集装置、伺服放大控制装置三部分构成。

（1）控制中心：控制中心主要有两台工业控制机构成，其作用是对电控液压伺服系统发送控制命令通过无线网络控制各个伺服控制器，同时接收各伺服控制器反馈的各种信号。2台工业控制机一主一从，互为备用。

（2）无线网络：无线网络由无线路由器及各系统中WiFi模块构成，其作用是将控制中心的工业控制机、伺服控制器1～N组建局域网，从而完成各个设备间的数据交换。

（3）终端设备：终端设备主要指的是伺服阀控制器，它主要用于接收来自控制中心的发送的指令，完成相应的控制功能，同时，将采集的相关数据信息通过无线网络传送给控制中心，控制中心根据请求的实际情况，发送相应的控制指令。

2.3 工业控制机的设计

工业控制机部分主要是利用伺服控制软件平台通过无线路由器与伺服控制器进行数据交换实现对系统的电液伺服阀进行控制，对系统的重要参数进行显示及存储。操作者通过工业控制机中的控制平台对轴系平台发出动作指令，通过无线网络传送到相应的伺服控制器，由其来完成对轴系的摇摆控制及泵的启停。另外，工业控制机通过无线路网络对伺服控制器采集到的数据进行索取，并将索取到的正确数据进行显示。其逻辑框图如图3。

2.4 伺服控制器的设计

伺服控制器主要包括数据采集及控制两大部分。控制部分主要由功率放大电路、D＼＼A、A ＼＼ D、限流电路等电路模块构成。考虑到系统的扩展性，每个电液伺服阀都配有单独的伺服阀控制装置。通过无线网络接收工业控制机发出的控制信号，对伺服阀开度位置进行检测并对其阀的开度进行闭环控制。数据采集部分主要负责将系统各个传感器采集值进行AD转换，按照约定的数据传输协议将转换后的数据利用无线网络将其传送到工业控制机进行显示。另外，该部分还负责系统泵的启停。其逻辑框图如图4。

3 总结

本课题将WiFi技术和STM32技术应用于电液伺服控制系统中，提高了系统的智能化、柔性化和快速重构性。本研究已应用于实际实验室设备中，运行状况良好。

参考文献

[1]黄国鸿.基于STM32的多通道液压伺服控制系统研究[D].成都：西南交通大学，2011.

[2]毛文龙.电液伺服控制系统的研究与应用[J].控制与检测，2008，（06）.