针对目前市场对控制系统性能上的新要求和传统液压元件的性能与结构的比较,得出高性能智能液压元件(或称智能执行器)的特点为:一是元件上集成嵌入式微处理器,具有一定的数据处理能力,能够实现元件性能的调节和补偿,以及故障诊断功能;二是支持现场总线技术,通过元件上的总线接口能够实现数据传输和总线控制系统硬件网络的组建。
智能液压元件的发展现状与应用目前智能液压元件的发展主要存在有两种方向:一种是针对传统液压元件做一定的智能化改造;另一种是采用新结构(双阀芯)的智能液压元件。
在具体实现上,浙江大学流体传动及控制研究所研制的基于CEBUS现场总线的智能二线阀监控系统,以电力线为通信媒介,可以在单个阀单元节点上方便的把各种温度、压力、流量传感器以及油液污染检测装置所测得的信号汇集到阀内智能处理器中实现双向传输,而且该系统可以通过专门的转接器和其他类型的现场总线联网。阀单元与阀单元之间以及阀单元与监控计算机之间的通信都通过电力线进行,无需另外布线。
总体来说,只针对部分液压元件进行智能化改造的优点在于,不会对现有控制系统的硬件网络做出大的改动,而通过对关键元件的性能提高,实现提高执行机构控制精度的目的,实现起来比较简单而且不用花费太多的资金。
经过这种改进的液压元件更适合在工业自动领域的广泛应用,而不适合于工程机械的总线控制系统实现。因为工程机械单机控制系统的硬件网络与工业控制网络有很大的不同,往往是结构紧凑而类型统一的控制系统,而且出于元件级别的故障诊断和整机节能性的要求,在运行中需要针对整机各元件和部件的性能做出监控和调试。这就需要对这种智能液压元件做出针对工程机械控制系统应用的专门改进,而且要有专门的监控软件和编程软件,才能监测整机运转中元件的响应性能等性能参数,而且针对液压系统压力和流量的要求作出精细调节。只有进一步做出这些改进,通过总线技术和嵌入式处理器改造的传统液压元件才能在工程机械控制控制系统上有更好的实用性。
结论从工程机械单机控制系统的硬件网络由集中控制到总线控制系统发展的趋势来看,有针对性地发展基于总线技术和嵌入式处理器的智能液压元件十分必要。采用这样的液压元件的工程机械的整机控制系统的可靠性会比目前采用的系统的可靠性有很大的提高,控制器的数据处理会有更好的实时性,提高系统的响应能力;而且使操作更加简便,例如用ULTRONICS的技术可以从采用先导控制时一个手柄控制两个动作,升级为一个手柄控制三个以上的动作;而且执行机构可以实现更复杂的功能,比如采用ULTRONICS的技术的SWE85挖掘机可以实现震动挖掘功能。
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