液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
2013-07-30 11:45技術(shù)創(chuàng)新對(duì)于提高國(guó)家、地方和企業(yè)的科技競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。2O世紀(jì)8O年代初，我國(guó)開(kāi)始重視技術(shù)創(chuàng)新理論問(wèn)題的研究，研究范圍包括技術(shù)創(chuàng)新的模式、機(jī)制，技術(shù)創(chuàng)新的擴(kuò)散，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)學(xué)，技術(shù)創(chuàng)新的區(qū)域研究以及有關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的政策、體系等諸多方面。經(jīng)過(guò)2O多年的研究，人們已經(jīng)注意到創(chuàng)新在生產(chǎn)各個(gè)方面所起的關(guān)鍵作用，并將創(chuàng)新作為企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)獲勝的中心環(huán)節(jié)。
隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。從液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)、自動(dòng)化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。
1、液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
1.1 液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的定義
現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能化儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化為工作站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，它可以看作是一個(gè)由數(shù)字通訊設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)，從計(jì)算機(jī)角度看，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；從通信角度看，它是一種新型的全數(shù)字、串行、雙向、多路設(shè)備的通信方式；從工程角度看，它是一種工廠結(jié)構(gòu)化布線。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，流體控制技術(shù)和電子控制技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密，在液壓領(lǐng)域越來(lái)越多的人士開(kāi)始使用或關(guān)注總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用，液壓技術(shù)人員也越來(lái)越感受到觀場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)越性。液壓系統(tǒng)是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數(shù)個(gè)開(kāi)關(guān)液壓源，其與各自的控制閥、執(zhí)行器相連接。開(kāi)關(guān)液壓源包括液感元件、高速開(kāi)關(guān)閥、單向閥、液容元件。根據(jù)開(kāi)關(guān)液壓源功能不同，它可組合成升壓型或降壓增流型開(kāi)關(guān)液壓源。由于將開(kāi)關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線上，可通過(guò)高速開(kāi)關(guān)方式加以升壓或降壓增流。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)升壓以及降壓增流的問(wèn)題，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應(yīng)的壓力和流量。
1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用中的特點(diǎn)
(1) 經(jīng)濟(jì)性：任何一種新技術(shù)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線技術(shù)也不例外。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)總線技術(shù)產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統(tǒng)及工程成本。所以，應(yīng)用單位使用總線產(chǎn)品和供應(yīng)商提供產(chǎn)品的第一前提應(yīng)該是以降低總系統(tǒng)的使用成本為目的。
(2) 按IEC61131—3標(biāo)準(zhǔn)的柔性化程序，易學(xué)，學(xué)懂，可操作性強(qiáng)。
(3) 可靠性、可維護(hù)性：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用總線代替一對(duì)一的I／O連線。對(duì)于大規(guī)模I／O系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素，同時(shí)系統(tǒng)具有在線故障診斷，報(bào)警記錄功能；可完成現(xiàn)場(chǎng)液壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定，修改等參數(shù)化工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
(4) 友好的人機(jī)對(duì)話界面，可方便進(jìn)行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。
(5) 滿足所有有關(guān)人身安全，電磁兼容，抗沖擊及抗震動(dòng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
(6) 相對(duì)于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
2、自動(dòng)化控制軟件技術(shù)
在多軸運(yùn)動(dòng)控制中，采用SPS可編程控制技術(shù)。在這種情況下，以PC機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制技術(shù)也和許多自動(dòng)化控制領(lǐng)域一樣，有著自己的用武之地。自動(dòng)化控制軟件將SPS的工作原則與操作監(jiān)控兩項(xiàng)任務(wù)集于一身。液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作監(jiān)控技術(shù)在伺服驅(qū)動(dòng)中已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，并且具有強(qiáng)大的功能和功率。在大量的應(yīng)用實(shí)踐中已經(jīng)證明，以微機(jī)軟件為基礎(chǔ)的控制方案在不同類型的液壓控制中也是非常有效的控制方案。利用液壓技術(shù)控制回路(控制閥、變量泵)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液壓缸、液壓馬達(dá))大量不同的變型與組合配置，可以提供多種不同特性的控制方案。有些液壓控制的運(yùn)動(dòng)與電氣驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)類似，因此，這樣的液壓運(yùn)動(dòng)控制也可以當(dāng)作坐標(biāo)軸的電氣運(yùn)動(dòng)控制來(lái)對(duì)待和處理。各種液壓控制方案可在PC機(jī)基礎(chǔ)上的自動(dòng)化控制系統(tǒng)下接受控制。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的適時(shí)性已經(jīng)達(dá)到了毫秒級(jí)(精度達(dá)到1~2ms)，視所使用的局部總線系統(tǒng)不同，一個(gè)圖像跳動(dòng)的傳輸控制時(shí)間可短到10ms。這樣的速度完全可以做到與常用的液壓控制系統(tǒng)同步，可以完成對(duì)液壓系統(tǒng)的功能控制。在液壓軸控制的運(yùn)算中，現(xiàn)代化的PC微處理器運(yùn)算速度很快，完全可以與伺服控制技術(shù)中的伺服運(yùn)算器相媲美。通常的微處理器在多軸控制過(guò)程中具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可在l~2ms之內(nèi)完成多軸控制工作循環(huán)的計(jì)算，它已被應(yīng)用到液壓控制系統(tǒng)機(jī)床的大批量生產(chǎn)中。由于PC控制系統(tǒng)在主存儲(chǔ)器中運(yùn)行SPS可編程控制器的控制程序，使得任意編寫(xiě)的SPS應(yīng)用控制程序也可在高層次的運(yùn)算速度中運(yùn)行。同樣，用戶自定義的專用控制程序也可在該層面中運(yùn)行。在標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化軟件控制系統(tǒng)中，已經(jīng)集成了對(duì)若干液壓“坐標(biāo)軸”的控制監(jiān)控功能。對(duì)精確度要求較高的，例如切削加工機(jī)床，使用分散控制式的液壓監(jiān)控軟件，它采用了液壓閥、液壓缸和位置測(cè)量系統(tǒng)復(fù)合的液壓伺服機(jī)構(gòu)，使得PC控制軟件可以像控制電氣元件一樣來(lái)控制調(diào)節(jié)各個(gè)液壓元件。PLC可編程序數(shù)據(jù)庫(kù)使得液壓定位的控制和自動(dòng)化工作過(guò)程的同步運(yùn)行更加方便。其控制電路與電氣自動(dòng)化控制基本沒(méi)有什么區(qū)別，它同時(shí)也對(duì)操作與監(jiān)控進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，液壓控制軟件也可在PLC的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中工作，而且是全透明的運(yùn)行。利用這種液壓控制軟件可以對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，最大限度地滿足了操作監(jiān)控和自動(dòng)化控制的需要。所有液壓系統(tǒng)的控制信號(hào)均可在工業(yè)控制局域網(wǎng)的接線柱中測(cè)得。可以被檢測(cè)的信號(hào)包括：實(shí)際位置信號(hào)，實(shí)際壓力信號(hào)和控制閥的狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)。利用液壓控制技術(shù)可以滿足各種要求，新的適時(shí)以太網(wǎng)解決方案以及與新以太網(wǎng)方案配套的連接元器件可以滿足高新技術(shù)領(lǐng)域中高精度切削加工機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的所有需要。而液壓控制系統(tǒng)的I／O系統(tǒng)也是少有的高效系統(tǒng)。所有工業(yè)液壓技術(shù)的要求均可以以低廉的資金投入來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。所有液壓控制的運(yùn)動(dòng)功能，它都可以實(shí)現(xiàn)。除此以外，還提供了工作力的調(diào)節(jié)功能，利用電氣伺服對(duì)輸出的扭矩進(jìn)行限定、調(diào)節(jié)。液壓系統(tǒng)總體功能的制定，原則上按照實(shí)際需要而制定，并以模塊的形式接受PLC數(shù)據(jù)庫(kù)的控制�，F(xiàn)代化的液壓自動(dòng)化控制軟件使得自動(dòng)化工程技術(shù)人員可以像使用電氣控制軟件一樣方便自如地進(jìn)行操作。因?yàn)樵诮獬思夹g(shù)壁壘的封鎖之后，各種專項(xiàng)控制技術(shù)之間有了很大的融合與統(tǒng)一。操作監(jiān)控與機(jī)床運(yùn)動(dòng)的相互集成必須是更簡(jiǎn)單、更方便和更高效的。在液壓控制技術(shù)中不斷創(chuàng)新的目標(biāo)是：為用戶提供更全面、更可靠、更物美價(jià)廉的自動(dòng)化控制解決方案。
3、水壓元件及系統(tǒng)
3.1 水壓傳動(dòng)技術(shù)概述
在某種意義上，液壓技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)元件與工作介質(zhì)互相適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對(duì)于現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒(méi)�，F(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術(shù)難點(diǎn)就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來(lái)越依賴于材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，造出能在密封、自潤(rùn)滑、抗腐蝕等性能方面適應(yīng)純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件是可能的。當(dāng)然，由于無(wú)法同時(shí)改進(jìn)介質(zhì)的相關(guān)特性，水液壓裝置的性能，特別是性價(jià)比較之元件和介質(zhì)都經(jīng)過(guò)多年“磨合”和優(yōu)化的傳統(tǒng)液壓裝置會(huì)大打折扣，一般也只能在水的冰點(diǎn)以上才能運(yùn)行。
水壓傳動(dòng)技術(shù)是基于綠色設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)而重新崛起的一門新技術(shù)。如是新型工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的一門綠色新技術(shù)。由于水具有清潔、無(wú)污染、廉價(jià)、安全、取之方便、再利用率高、處理簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，用其取代礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)時(shí)不僅能夠解決未來(lái)因石油枯竭帶來(lái)的能源危機(jī)，而且能夠最大限度的解決因礦物油泄漏和排放帶來(lái)的污染與安全問(wèn)題，最符合環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展的要求。人們開(kāi)始重新考慮和認(rèn)識(shí)這一清潔能源作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的重要性，并已引起普遍關(guān)注，成為現(xiàn)代水壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的最直接動(dòng)力。
3.2 水壓傳動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)
(1) 資源豐富，來(lái)源廣泛，再利用率高。水是地球上最為豐富的資源，在水壓傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的整個(gè)周 期內(nèi)，可多次回收，重復(fù)使用，且不易變質(zhì)。
(2) 水是一種無(wú)毒無(wú)污染資源，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害，有利于提高工作環(huán)境的舒適性和安全性，排出的液體不需作任何處理即可直接排放，從根本上消除油壓傳動(dòng)系統(tǒng)因泄漏和排放而造成的環(huán)境污染。
(3) 阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場(chǎng)合下的應(yīng)用，有效地解決油壓傳動(dòng)所帶來(lái)的易燃、易爆、油蒸汽對(duì)人體的危害等安全問(wèn)題以及核輻射造成的液壓油變質(zhì)和放射性污染等問(wèn)題。
(4) 處理技術(shù)與工藝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的運(yùn)行與維修費(fèi)用低。水長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)變質(zhì)，使用前后的水處理簡(jiǎn)單；而且系統(tǒng)在航運(yùn)、水下作業(yè)、潛艇等水環(huán)境下工作時(shí)，可不用油箱、冷卻裝置，大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
3.3 水壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用及展望
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水壓技術(shù)及產(chǎn)品取得了較大的進(jìn)展，目前，不僅泵形式增多了，符合IS0／CETOP連接尺等各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的各種閥都形成了系列液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)品，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應(yīng)俱有。在歐、美，水壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化學(xué)、造紙、木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對(duì)安全、清潔、環(huán)境無(wú)害要求較高的行業(yè)。水液壓作為一種更符合環(huán)保要求的傳動(dòng)技術(shù)，將會(huì)使流體技術(shù)在與電傳動(dòng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中得到新的支持。新材料、新技術(shù)必將推動(dòng)水壓技術(shù)的發(fā)展，逐步取代現(xiàn)有的油壓傳動(dòng)�？梢灶A(yù)見(jiàn)，水壓傳動(dòng)這一在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術(shù)，通過(guò)創(chuàng)新發(fā)展終將成為與電氣、油壓、氣動(dòng)并列的第四種傳動(dòng)技術(shù)。
隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。從液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)、自動(dòng)化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。
1、液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
1.1 液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的定義
現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能化儀表和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化為工作站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)，它可以看作是一個(gè)由數(shù)字通訊設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)，從計(jì)算機(jī)角度看，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；從通信角度看，它是一種新型的全數(shù)字、串行、雙向、多路設(shè)備的通信方式；從工程角度看，它是一種工廠結(jié)構(gòu)化布線。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，流體控制技術(shù)和電子控制技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密，在液壓領(lǐng)域越來(lái)越多的人士開(kāi)始使用或關(guān)注總線技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用，液壓技術(shù)人員也越來(lái)越感受到觀場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)越性。液壓系統(tǒng)是在液壓總線的供油路和回油路間安裝數(shù)個(gè)開(kāi)關(guān)液壓源，其與各自的控制閥、執(zhí)行器相連接。開(kāi)關(guān)液壓源包括液感元件、高速開(kāi)關(guān)閥、單向閥、液容元件。根據(jù)開(kāi)關(guān)液壓源功能不同，它可組合成升壓型或降壓增流型開(kāi)關(guān)液壓源。由于將開(kāi)關(guān)源的輸入端直接掛在液壓總線上，可通過(guò)高速開(kāi)關(guān)方式加以升壓或降壓增流。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)升壓以及降壓增流的問(wèn)題，最終輸出與各執(zhí)行器需求相適應(yīng)的壓力和流量。
1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用中的特點(diǎn)
(1) 經(jīng)濟(jì)性：任何一種新技術(shù)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與使用，其成本是首先需要考慮的因素之一，總線技術(shù)也不例外。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)總線技術(shù)產(chǎn)品的初衷之一就是降低系統(tǒng)及工程成本。所以，應(yīng)用單位使用總線產(chǎn)品和供應(yīng)商提供產(chǎn)品的第一前提應(yīng)該是以降低總系統(tǒng)的使用成本為目的。
(2) 按IEC61131—3標(biāo)準(zhǔn)的柔性化程序，易學(xué)，學(xué)懂，可操作性強(qiáng)。
(3) 可靠性、可維護(hù)性：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)采用總線代替一對(duì)一的I／O連線。對(duì)于大規(guī)模I／O系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，減少了由接線點(diǎn)造成的不可靠因素，同時(shí)系統(tǒng)具有在線故障診斷，報(bào)警記錄功能；可完成現(xiàn)場(chǎng)液壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定，修改等參數(shù)化工作，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
(4) 友好的人機(jī)對(duì)話界面，可方便進(jìn)行液壓系統(tǒng)的參數(shù)修改和故障監(jiān)控。
(5) 滿足所有有關(guān)人身安全，電磁兼容，抗沖擊及抗震動(dòng)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
(6) 相對(duì)于傳統(tǒng)的液壓比例控制系統(tǒng)更具有其價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
2、自動(dòng)化控制軟件技術(shù)
在多軸運(yùn)動(dòng)控制中，采用SPS可編程控制技術(shù)。在這種情況下，以PC機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制技術(shù)也和許多自動(dòng)化控制領(lǐng)域一樣，有著自己的用武之地。自動(dòng)化控制軟件將SPS的工作原則與操作監(jiān)控兩項(xiàng)任務(wù)集于一身。液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作監(jiān)控技術(shù)在伺服驅(qū)動(dòng)中已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，并且具有強(qiáng)大的功能和功率。在大量的應(yīng)用實(shí)踐中已經(jīng)證明，以微機(jī)軟件為基礎(chǔ)的控制方案在不同類型的液壓控制中也是非常有效的控制方案。利用液壓技術(shù)控制回路(控制閥、變量泵)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(液壓缸、液壓馬達(dá))大量不同的變型與組合配置，可以提供多種不同特性的控制方案。有些液壓控制的運(yùn)動(dòng)與電氣驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)類似，因此，這樣的液壓運(yùn)動(dòng)控制也可以當(dāng)作坐標(biāo)軸的電氣運(yùn)動(dòng)控制來(lái)對(duì)待和處理。各種液壓控制方案可在PC機(jī)基礎(chǔ)上的自動(dòng)化控制系統(tǒng)下接受控制。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的適時(shí)性已經(jīng)達(dá)到了毫秒級(jí)(精度達(dá)到1~2ms)，視所使用的局部總線系統(tǒng)不同，一個(gè)圖像跳動(dòng)的傳輸控制時(shí)間可短到10ms。這樣的速度完全可以做到與常用的液壓控制系統(tǒng)同步，可以完成對(duì)液壓系統(tǒng)的功能控制。在液壓軸控制的運(yùn)算中，現(xiàn)代化的PC微處理器運(yùn)算速度很快，完全可以與伺服控制技術(shù)中的伺服運(yùn)算器相媲美。通常的微處理器在多軸控制過(guò)程中具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，可在l~2ms之內(nèi)完成多軸控制工作循環(huán)的計(jì)算，它已被應(yīng)用到液壓控制系統(tǒng)機(jī)床的大批量生產(chǎn)中。由于PC控制系統(tǒng)在主存儲(chǔ)器中運(yùn)行SPS可編程控制器的控制程序，使得任意編寫(xiě)的SPS應(yīng)用控制程序也可在高層次的運(yùn)算速度中運(yùn)行。同樣，用戶自定義的專用控制程序也可在該層面中運(yùn)行。在標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化軟件控制系統(tǒng)中，已經(jīng)集成了對(duì)若干液壓“坐標(biāo)軸”的控制監(jiān)控功能。對(duì)精確度要求較高的，例如切削加工機(jī)床，使用分散控制式的液壓監(jiān)控軟件，它采用了液壓閥、液壓缸和位置測(cè)量系統(tǒng)復(fù)合的液壓伺服機(jī)構(gòu)，使得PC控制軟件可以像控制電氣元件一樣來(lái)控制調(diào)節(jié)各個(gè)液壓元件。PLC可編程序數(shù)據(jù)庫(kù)使得液壓定位的控制和自動(dòng)化工作過(guò)程的同步運(yùn)行更加方便。其控制電路與電氣自動(dòng)化控制基本沒(méi)有什么區(qū)別，它同時(shí)也對(duì)操作與監(jiān)控進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，液壓控制軟件也可在PLC的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中工作，而且是全透明的運(yùn)行。利用這種液壓控制軟件可以對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，最大限度地滿足了操作監(jiān)控和自動(dòng)化控制的需要。所有液壓系統(tǒng)的控制信號(hào)均可在工業(yè)控制局域網(wǎng)的接線柱中測(cè)得。可以被檢測(cè)的信號(hào)包括：實(shí)際位置信號(hào)，實(shí)際壓力信號(hào)和控制閥的狀態(tài)、設(shè)置參數(shù)。利用液壓控制技術(shù)可以滿足各種要求，新的適時(shí)以太網(wǎng)解決方案以及與新以太網(wǎng)方案配套的連接元器件可以滿足高新技術(shù)領(lǐng)域中高精度切削加工機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的所有需要。而液壓控制系統(tǒng)的I／O系統(tǒng)也是少有的高效系統(tǒng)。所有工業(yè)液壓技術(shù)的要求均可以以低廉的資金投入來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。所有液壓控制的運(yùn)動(dòng)功能，它都可以實(shí)現(xiàn)。除此以外，還提供了工作力的調(diào)節(jié)功能，利用電氣伺服對(duì)輸出的扭矩進(jìn)行限定、調(diào)節(jié)。液壓系統(tǒng)總體功能的制定，原則上按照實(shí)際需要而制定，并以模塊的形式接受PLC數(shù)據(jù)庫(kù)的控制�，F(xiàn)代化的液壓自動(dòng)化控制軟件使得自動(dòng)化工程技術(shù)人員可以像使用電氣控制軟件一樣方便自如地進(jìn)行操作。因?yàn)樵诮獬思夹g(shù)壁壘的封鎖之后，各種專項(xiàng)控制技術(shù)之間有了很大的融合與統(tǒng)一。操作監(jiān)控與機(jī)床運(yùn)動(dòng)的相互集成必須是更簡(jiǎn)單、更方便和更高效的。在液壓控制技術(shù)中不斷創(chuàng)新的目標(biāo)是：為用戶提供更全面、更可靠、更物美價(jià)廉的自動(dòng)化控制解決方案。
3、水壓元件及系統(tǒng)
3.1 水壓傳動(dòng)技術(shù)概述
在某種意義上，液壓技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)元件與工作介質(zhì)互相適應(yīng)和協(xié)調(diào)發(fā)展的歷史。液壓介質(zhì)性能水平的提高對(duì)于現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展功不可沒(méi)�，F(xiàn)在所謂的水液壓元件企圖用普通水或天然海水作為介質(zhì)，所有技術(shù)難點(diǎn)就都集中到了元件本身。液壓元件的發(fā)展越來(lái)越依賴于材料科學(xué)和制造技術(shù)的進(jìn)步，這在水液壓元件中體現(xiàn)得尤為突出。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，造出能在密封、自潤(rùn)滑、抗腐蝕等性能方面適應(yīng)純水甚至海水介質(zhì)的液壓元件是可能的。當(dāng)然，由于無(wú)法同時(shí)改進(jìn)介質(zhì)的相關(guān)特性，水液壓裝置的性能，特別是性價(jià)比較之元件和介質(zhì)都經(jīng)過(guò)多年“磨合”和優(yōu)化的傳統(tǒng)液壓裝置會(huì)大打折扣，一般也只能在水的冰點(diǎn)以上才能運(yùn)行。
水壓傳動(dòng)技術(shù)是基于綠色設(shè)計(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)而重新崛起的一門新技術(shù)。如是新型工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的一門綠色新技術(shù)。由于水具有清潔、無(wú)污染、廉價(jià)、安全、取之方便、再利用率高、處理簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，用其取代礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)時(shí)不僅能夠解決未來(lái)因石油枯竭帶來(lái)的能源危機(jī)，而且能夠最大限度的解決因礦物油泄漏和排放帶來(lái)的污染與安全問(wèn)題，最符合環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展的要求。人們開(kāi)始重新考慮和認(rèn)識(shí)這一清潔能源作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的重要性，并已引起普遍關(guān)注，成為現(xiàn)代水壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的最直接動(dòng)力。
3.2 水壓傳動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)
(1) 資源豐富，來(lái)源廣泛，再利用率高。水是地球上最為豐富的資源，在水壓傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的整個(gè)周 期內(nèi)，可多次回收，重復(fù)使用，且不易變質(zhì)。
(2) 水是一種無(wú)毒無(wú)污染資源，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害，有利于提高工作環(huán)境的舒適性和安全性，排出的液體不需作任何處理即可直接排放，從根本上消除油壓傳動(dòng)系統(tǒng)因泄漏和排放而造成的環(huán)境污染。
(3) 阻燃性好，安全性高。特別適合高溫、核輻射和明火等場(chǎng)合下的應(yīng)用，有效地解決油壓傳動(dòng)所帶來(lái)的易燃、易爆、油蒸汽對(duì)人體的危害等安全問(wèn)題以及核輻射造成的液壓油變質(zhì)和放射性污染等問(wèn)題。
(4) 處理技術(shù)與工藝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的運(yùn)行與維修費(fèi)用低。水長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)變質(zhì)，使用前后的水處理簡(jiǎn)單；而且系統(tǒng)在航運(yùn)、水下作業(yè)、潛艇等水環(huán)境下工作時(shí)，可不用油箱、冷卻裝置，大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
3.3 水壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用及展望
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水壓技術(shù)及產(chǎn)品取得了較大的進(jìn)展，目前，不僅泵形式增多了，符合IS0／CETOP連接尺等各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的各種閥都形成了系列液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)品，配套用的液壓缸、油箱、接頭零件、密封件等也一應(yīng)俱有。在歐、美，水壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化學(xué)、造紙、木材加工、海上作業(yè)、核能工業(yè)、消防工程、地質(zhì)鉆探、環(huán)境工程等一些對(duì)安全、清潔、環(huán)境無(wú)害要求較高的行業(yè)。水液壓作為一種更符合環(huán)保要求的傳動(dòng)技術(shù)，將會(huì)使流體技術(shù)在與電傳動(dòng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中得到新的支持。新材料、新技術(shù)必將推動(dòng)水壓技術(shù)的發(fā)展，逐步取代現(xiàn)有的油壓傳動(dòng)�？梢灶A(yù)見(jiàn)，水壓傳動(dòng)這一在第一次工業(yè)革命中興起的古老技術(shù)，通過(guò)創(chuàng)新發(fā)展終將成為與電氣、油壓、氣動(dòng)并列的第四種傳動(dòng)技術(shù)。