液压系统数字液压缸的控制方法

　　本文通过使用闭环控制数字液压缸实现机床刀具快进-工进-快退的运动循环过程，来说明闭环控制数字液压缸的控制方法。

　　在加工工件的过程中，为了提高工作效率，刀具遇到工件前都希望刀具运动较快；在加工工件的过程中，刀具切削工件受到的阻力较大，为了避免刀具折断，其运动速度应该放慢；刀具返回过程中不切削工件，同样为了提高工作效率，希望刀具运动较快。在半自动机床上通常使用液压缸来带动刀具前进，如果使用传统的控制方式， 液压系统工作原理如图1所示，系统的工作过程如下。

　　1、快进。1YA、3YA通电，其余电磁铁断电，压力油经电磁阀1、2、3左位进入液压缸右腔，推动液压缸杆快速接近工件。

　　2、工进。当液压缸活塞杆前端固定的磁铁靠近霍尔开关7，2SQ通电时，电磁铁1YA、3YA、5YA通电，压力油经电磁阀1、2左位，电磁阀3右位，节流阀4进入液压缸右腔，推动液压缸活塞杆低速工进，切削工件。

　　3、延时。当液压缸活塞杆前端固定的磁铁靠近霍尔开关8，3SQ通电时，电磁铁1YA通电，其余电磁铁断电，液压缸停止不动。

　　4、快退。延时结束，电磁铁1YA、4YA通电，其余电磁铁断电，压力油经电磁阀1、2进入液压缸左腔，使液压缸快速退回，直到液压缸活塞杆前端固定的磁铁靠近霍尔开关6，1SQ通电为止。

　　使用闭环控制数字液压缸实现上述运动，其流程图如图2所示。

　　5、复位。判断绝对脉冲存储区的数据是否为零。如果是零，说明液压缸在零位；如果不是零，说明液压缸不在零位。不在零位，则反向旋转步进电动机（图2以1200Hz为例），当光电编码器返回一个脉冲信号时，说明液压缸后退了一个脉冲当量，绝对脉冲存储区的数据减1，液压缸后退到零位为止。

　　6、开关判断。开关按下，执行运动，否则不动。

　　7、报警。如果液压缸不在零位说明在工作过程当中，即使此时按下开关也不能使液压缸运动。

　　8、快进。给步进电动机发送正向高速脉冲（图2以1000Hz为例），同时当光电编码器返回一个脉冲信号时，说明液压缸前进了一个脉冲当量，绝对脉冲存储区的数据1。

　　9、工进。当液压缸走到指定的位置（图2以相对零位置6000个脉冲当量为例），即将开始加工工件时，降低发给步进电动机的正向脉冲速度（图40以200Hz为例），同样光电编码器每返回一个脉冲信号，绝对脉冲存储区的数据加1。

　　10、延时。当液压缸走到终点位置（图2以相对零位置6400个脉冲当量为例），根据加工要求通常在终点位置停留一段时间，在数字液压缸系统中，只需要是步进电动机停止旋转，液压缸就会停止运动。

　　11、后退。延时结束后，反向旋转步进电动机（图2以1200Hz为例），当光电编码器返回一个脉冲信号时，说明液压缸后退了一个脉冲当量，这时绝对脉冲存储区的数据减1，液压缸后退到零位为止。

　　按照以上方法控制液压缸运动的特点是；单片机绝对脉冲存储区所存储的数据和液压缸相对于零点的位移是惟一对应的，不需使用会影响液压缸控制精度的霍尔开关。通过以上方法就可以有效地保证液压缸行程精度。

　　相对于传统液压执行系统，数字液压执行系统具有以下优点：

　　①结构简单，环节少。实验当中使用一个数字缸，实现了需要三个滑阀、一个节流阀、一个普通液压缸所组成的一个液压回路系统才能实现的所有功能。

　　②运动规律易于改变。数字液压缸可以通过改变控制程序实现其运动速度和位移的变化，而传统液压回路系统就不容易改变其速度和位移，需要增减液压阀，改变回路结构。

　　③控制精度高。滚珠丝杠的导程为10mm，步进电动机和光电编码器的脉冲周期为l024PIR，数字液压缸的精度可达到0.01mm。

　　④相对于开环控制数字液压缸，闭环控制数字液压缸能对系统温度、压力负载、内泄及死区等因素对速度和位移产生的影响进行补偿，并且控制精度进一步提高。