油压裁断机开关阀先导控制的位置系统

油压裁断机一般液压系统控制的滑台在定位过程中无法克服因摩擦力而造成稳态误差，同时会产生抖动现象，但用电液位置伺服系统控制的液压滑台能够满足低速运动时高精度定位的需要。工业上用于电液位置控制系统的核心元件有伺服阀、比例阀和高速开关阀等。高速开关阀由于具有极高的响应速度、结构紧凑、重复性好、工作耐久可靠、抗污染能力强以及价格便宜等诸多优点，引起了人们的广泛关注和研究。但是，由于高速开关阀工作流量偏小，不足以直接驱动功率较大的液压位置控制系统，因此需要研究改进的办法以使其能够用于大流量、大功率的液压位置系统。油压裁断机采用高速开关阀先导控制的方式既可以避免其输出流量偏小的缺点，同时又能保留其便于直接通过计算机控制的优点，是一种很有前途的、可行的电液位置控制系统方案。

(l)工作原理

    如图4-55所示，该系统由两个高速开关阀先导驱动的电液位置控制系统的结构的HSV3000型高速开关阀和一个三位四通液控换向阀组成。油压裁断机系统采用单端驱动方式，在此驱动方式下，无论液压裁断机液压缸活塞向哪个方向运动，每个脉宽调制周期内都只有一个高速开关阀开启而另一个高速开关阀关闭，当控制误差大于零时，阀1开启，阀2关闭；当控制误差小于零时，阀2开启，阀l关闭。每个阀的开启与关闭状态都取决于误差的正负，而误差数值的大小决定了该阀输出的平均流量大小，即输入到高速开关阀PWM信号的占空比的大小。在每个脉宽调制周期内，对于该控制系统的控制量（作用在各高速开关阀的脉宽调制信号的宽度），每个阀彼此独立，都有自己的工作状态。单端导通方式具有有效利用能源的优点，且控制方法简单。

    当单片机未输出控制信号时，两个高速开关阀1和2接通T口泄出压力油，同时P口封闭。此时滑阀在两端弹簧的作用下处于中位（M型中位机能），接通滑阀的P口和T口为泵卸荷，而A、B口封闭，系统保压，维持液压缸两腔的压力。当高速开关阀1有PWM信号输入时，高速开关阀的控制口P口接通Kl，产生平均流量，油压裁断机压力油送入液控换向阀的左端，推动阀芯向右移动，液控换向阀内的对中弹簧产生反向压力并逐渐增大，当达到预定开口度时阀芯停止，此时高速开关阀2无信号输入，右端压力油可通过K2回油，主液压泵Ps1的油液经A口送入液压缸左腔，活塞杆右行，完成对液压缸的控制。由于高速开关阀通过PWM信号的改变可实现成比例输出控制压力油，因此，能很方便地实现对滑阀开口量的控制，从而实现对液压缸的连续比例控制。液压缸活塞左行运动系统控制原理相同。

(2)单片机控制单元

    油压裁断机该系统采用飞利浦公司生产的单片机83C552作为核心控制器，该单片机是80C51系列单片机的改进型号，兼容80C51指令系统，除提供了80C51标准的功能以外，还提供了适应于仪器仪表、工业控制、汽车控制、特殊电动机管理、变速箱控制等实时应用领域的专用功能部件。内部包含有：8K字节ROM程序存储器；256字节RAM数据存储器；6个8位1/0口；2个16位定时器／事件计数器；I个附加的配置捕捉和比较寄存器的16位定时器；2路8位精度的脉冲宽度调制输出PWM口；2个串行口（异步串行口和12C总线）；15个中断源和2个中断优先级嵌套的中断系统。

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