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永嘉縣英諾特泵閥有限公司

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技術(shù)文章

閥技術(shù)--比例技術(shù)的新觀念

閱讀：461發(fā)布時(shí)間：2009-6-29

近年來，比例閥和伺服閥的市場(chǎng)呈現(xiàn)出多向性的發(fā)展趨勢(shì)。在這一過程中，許許多多的基礎(chǔ)問題不斷涌現(xiàn)。比如，是使用內(nèi)置控制器還是使用外置控制器；采用模擬技術(shù)或是數(shù)字技術(shù)；有沒有現(xiàn)場(chǎng)總線的功能；應(yīng)用先導(dǎo)或直動(dòng)式控制；需不需要帶反饋功能等等，而客戶在面對(duì)這些問題時(shí)經(jīng)常感覺十分的無助。另外，從產(chǎn)品的可靠性角度考慮，當(dāng)一種閥包含過多且復(fù)雜的功能時(shí)，它將會(huì)變得過于敏感和嬌貴。我們認(rèn)為，服務(wù)的宗旨該是：“盡其所需！"而不是“盡吾所能！"

與市場(chǎng)緊密結(jié)合的產(chǎn)品與技術(shù)

哪種閥適合哪個(gè)市場(chǎng)？其實(shí)，對(duì)絕大部分客戶而言，使用常規(guī)比例閥就可以滿足他們的要求。常規(guī)比例閥既適合一般的開環(huán)系統(tǒng)（如手柄控制），也適用于具有普通控制精度（0.02mm）中低動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求的位置控制系統(tǒng)。

有些系統(tǒng)要求有特別高頻響特性，負(fù)載大范圍變化，而且對(duì)控制精度要求*的閉環(huán)系統(tǒng)才有必要選用高頻響的伺服閥。實(shí)際上，只有試驗(yàn)設(shè)備，模擬器或是機(jī)床進(jìn)給裝置等工況才有類似的需求。

由于普通比例閥在可靠性，價(jià)格和對(duì)油液的清潔度要求等方面比伺服閥有較大的優(yōu)勢(shì)，而且，其性能可以滿足95%以上的應(yīng)用場(chǎng)合，這使其成為絕大部分用戶的*選擇。因此，比例換向閥在一般的位置控制系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用。另外，常規(guī)的比例壓力閥和比例流量閥也被頻繁地應(yīng)用于開環(huán)或閉環(huán)的壓力和流量控制系統(tǒng)之中。

內(nèi)置控制器與外置控制器

近年來，控制器的結(jié)構(gòu)形式顯現(xiàn)出由外置式轉(zhuǎn)向內(nèi)置式的明顯發(fā)展趨勢(shì)。這是由于內(nèi)置放大器比外置放大器有著顯著的優(yōu)勢(shì)。

◆ 在機(jī)械和電控安裝過程中可以降低工作量和節(jié)省費(fèi)用。
◆ 控制器與閥實(shí)現(xiàn)*化匹配。對(duì)于外置式的控制器，通常采用標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，一種放大器可以適配多種比例閥。因此，在比例閥與控制器的選配上需要相互妥協(xié)。
◆ 控制器和比例閥在出廠前進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，能根據(jù)客戶要求進(jìn)行批量的客戶化產(chǎn)品設(shè)置。
◆ 在物流方面，備件和庫存的安排更加簡(jiǎn)單，因?yàn)?，只需管理一種產(chǎn)品。
◆ 易于維修：更換損壞的閥后，無須進(jìn)行額外的調(diào)試，這也是這種比例閥zui大的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)特別適合發(fā)展中的國(guó)家和地區(qū)的使用。
◆ 電氣接線更加簡(jiǎn)單，從而減小了安裝空間。

綜上所述，外置式放大器可能只適用于一些特定的環(huán)境使用，如特殊的溫度和特殊介質(zhì)，或系統(tǒng)有極特殊的要求。

數(shù)字控制器和模擬控制器

目前，絕大多內(nèi)置放大器都是模擬式的，參數(shù)設(shè)定需要使用電位計(jì)，而設(shè)定的結(jié)果不易被復(fù)制到其它的閥上，對(duì)其它閥的相同設(shè)定要進(jìn)行手動(dòng)重復(fù)調(diào)整。出廠的參數(shù)設(shè)定被客戶改變后不易被恢復(fù)。

此外，電位計(jì)的可靠性也是模擬控制器的潛在問題。在調(diào)整時(shí)，旋轉(zhuǎn)超過機(jī)械定位的范圍，可能會(huì)損毀電位計(jì)，還有頻繁的調(diào)整也可能會(huì)對(duì)電位計(jì)造成磨損。而且，非專業(yè)人員也很難對(duì)故障進(jìn)行排查。

數(shù)字控制器可以避免所有上述弊端。參數(shù)可重復(fù)設(shè)定，工作參數(shù)還可被記憶儲(chǔ)存，參數(shù)設(shè)置通過PC或總線完成，避免了活動(dòng)部件的磨損，出于安全考慮，對(duì)敏感或關(guān)鍵的參數(shù)還可實(shí)行密碼保護(hù)，所有的調(diào)整能被自動(dòng)記錄在記錄文件中。此外，數(shù)字控制器可以根據(jù)客戶的特殊要求，通過軟件的更新，在為用戶提供特殊控制功能時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生過多的設(shè)計(jì)和更新費(fèi)用。

例如對(duì)特性曲線的調(diào)整，滯環(huán)的補(bǔ)償以及設(shè)定固定的運(yùn)動(dòng)模式等。

內(nèi)置式數(shù)字控制器盡管有這么多的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，而它僅僅成為市場(chǎng)產(chǎn)品的發(fā)展主流趨勢(shì)。原因非常簡(jiǎn)單：現(xiàn)有的產(chǎn)品都選用運(yùn)能非常強(qiáng)大的（昂貴的）處理器和DSP,因?yàn)樗鼈兪菫楦哳l響而設(shè)計(jì)的，并且能為閉環(huán)的閥芯控制提供計(jì)算能力。

對(duì)于市場(chǎng)的低端產(chǎn)品而言，數(shù)字式的產(chǎn)品實(shí)際上還是未知的。

按照前面闡述的觀點(diǎn)，新一代的產(chǎn)品必須適合目前的市場(chǎng)需求，低成本，并且比例閥的性能要非?？煽浚饕膽?yīng)用問題可以得以解決：

◆ 簡(jiǎn)單，耐用，比例技術(shù)不含內(nèi)置反饋
◆ 內(nèi)置式控制器
◆ 結(jié)構(gòu)緊湊
◆ 數(shù)字控制器模式
◆ 實(shí)現(xiàn)壓力閥和流量閥的插裝式結(jié)構(gòu)

這些要求在瑞士萬福樂公司開發(fā)的新產(chǎn)品上得以全部實(shí)現(xiàn)。

這種新產(chǎn)品名為：數(shù)字智能閥DSVDigital Smart Valve。

圖片中是兩種結(jié)構(gòu)的DSV產(chǎn)品：一個(gè)兩位四通板式比例換向閥，和一個(gè)螺紋插裝式比例節(jié)流閥。

這一概念的基本設(shè)計(jì)樣式，是將控制器做成模塊形式，把它直接安裝在標(biāo)準(zhǔn)的電磁鐵上。理論上，這將可以生產(chǎn)所有系列帶內(nèi)置控制器的比例閥。也表明，他們不僅可以提供板式結(jié)構(gòu)比例閥，也可以提供各種系列的插裝閥。各類閥的特性適配*依賴軟件來實(shí)現(xiàn)。這種模塊式的概念不僅可以提供標(biāo)準(zhǔn)的系列產(chǎn)品，還可以為特殊用戶快速地提供特殊的解決方案。
控制器的核心由一個(gè)曾應(yīng)用于汽車行業(yè)的16-bit微處理器組成，通過內(nèi)置的10-bit的A/D轉(zhuǎn)換讀取設(shè)定點(diǎn)的信號(hào)值及標(biāo)定值，并將其實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)點(diǎn)的設(shè)定電流。實(shí)際的電磁電流也通過一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行測(cè)量。設(shè)定值和實(shí)際值進(jìn)行比較和數(shù)字運(yùn)算后，由PWM驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)電磁鐵,電磁電流的信號(hào)周期<1ms。
另外，控制器還包含開關(guān)量輸入/輸出功能（用于可控和故障顯示）。

由于這種閥在出廠前已進(jìn)行過出廠設(shè)置，所以客戶在使用時(shí)可以不做任何調(diào)整。只有當(dāng)系統(tǒng)有了特殊要求時(shí)，如需要改變斜坡時(shí)間或是在樣機(jī)安裝調(diào)試過程中，才需要對(duì)個(gè)別參數(shù)做些調(diào)整。參數(shù)調(diào)整是利用RS232串口與蓋板下的通訊口進(jìn)行通訊而實(shí)現(xiàn)，因此，幾乎所有的商用PC都可以在Windows界面下，運(yùn)行簡(jiǎn)便的參數(shù)設(shè)定軟件PASO實(shí)現(xiàn)這一功能。
這一軟件除了可以輕易的對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，它還包含著強(qiáng)大的診斷和調(diào)試工具。設(shè)定值，實(shí)際值，電磁電流，開關(guān)量輸入輸出狀態(tài)等參數(shù)都可被顯示。另外，還可以利用這一軟件直接驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵。例如，在試車過程中，PLC沒有上電，但需要測(cè)試油缸的動(dòng)作，我們就可以利用軟件提供的這一功能來實(shí)現(xiàn)。
為實(shí)現(xiàn)內(nèi)置控制器系列化應(yīng)用，在控制器開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)者對(duì)它的安裝尺寸進(jìn)行了特別考慮。所以，這種控制器外形尺寸只相當(dāng)于現(xiàn)有同類產(chǎn)品一半。在實(shí)際應(yīng)用中，如工程機(jī)械或是便攜式液壓單元等行業(yè)對(duì)液壓閥的安裝尺寸要求越來越高，大體積的控制器已經(jīng)成為使用帶內(nèi)置式控制器的比例閥的一大障礙。

比例閥的主要作用是用來實(shí)現(xiàn)常規(guī)的比例控制功能。新一代常規(guī)比例閥應(yīng)該能配置內(nèi)置式數(shù)字控制器。除了板式比例換向閥，插裝式比例壓力閥和流量閥也應(yīng)具有相同的配置。應(yīng)能利用數(shù)字式控制器特點(diǎn)，靈活地實(shí)現(xiàn)比例閥的功能擴(kuò)展，從而為客戶的特殊要求提供的解決方案。

的靈活性和功能特性是新一代產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)，它可以根據(jù)用戶的特殊要求，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行適配和擴(kuò)展。結(jié)合CANbus的功能，可以幫助用戶掌握開放系統(tǒng)的功能。

這種新型的“*"的比例閥在安裝使用過程中，為客戶提供真正意義的“即插即用"功能。 end

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