电液数字伺服系统设计（3）
3 电液伺服阀控制系统及接口电路设计
1) 电液伺服阀控制系统组成
系统主要由硬件和控制软件两部分组成，其中硬件部分包括可编程控制器、功率驱动器和步进电机，其结构如图57所示。
图57 控制系统结构框图
控制系统中PLC用来产生控制脉冲，通过PLC编程输出一定数量、一定频率的方波脉冲，再通过功率驱动器将脉冲信号进行放大、分配，控制步进电机的转角和转速。步进电机属于特种电机，它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的，控制系统每发一个脉冲信号，通过驱动器就使步进电机旋转一个步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速，从而控制液压缸或液压马达的运行速度；控制步进脉冲的个数，可以控制步进电机的转数，从而控制液压缸或液压马达的位移量。
2)接口电路
该系统采用开环数字控制方式，步进电机选用北京斯达特公司的23HS3002型，配套驱动器选用SH一2H057M型。由PLC控制系统提供给驱动器的信号主要有以下三路：
(1) 步进脉冲信号CP：这是最重要的一路信号，驱动器每接受一个脉冲信号CP，就驱动步进电机旋转一个步距角，CP脉冲的个数和频率分别决定了步进电机旋转的角度和速度；
(2) 方向电平信号DIR：此信号决定电机的旋转方向。例如：此信号为高电平时电机顺时针旋转，此信号为低电平时则电机逆时针旋转，这种换向方式叫做单脉冲方式；
(3) 脱机信号FREE：此信号为选用信号，并不是必须要用的，只在某些特殊情况下使用，此端为低电平有效，这时电机处于无力矩状态；此端为高电平或悬空不接时，此功能无效，电机可正常运行，此功能若用户不采用，只需将此端悬空即可。
另外，驱动器的A及A、B及B分别接两相步进电机的两个线圈，“+”、“-”两端为电源端。其接口电路如图58所示。
4 调试
通过改变PLC程序中定时器和计数器的参数，可以实现液压缸运行速度和位移的灵活控制。但需要注意步进电机的控制为开环控制，起动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应采用晶体管输出型的可编程控制器，同时在编程时应处理好升、降速问题。
图58 系统接口电路图
注：转载请与作者联系授权，作者：广州市新欧机械有限公司黄志坚教授