劉松林（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

比例閥和伺服閥在圓盤澆鑄系統(tǒng)中的應用

劉松林
（江西銅業(yè)集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

隨著工業(yè)自動化技術的不斷發(fā)展，對設備控制的位置、速度以及精度要求越來越高，電液比例閥和電液伺服閥很好地達到了對工業(yè)控制的要求，在冶化工程公司研制的圓盤澆鑄機以及電解機組中，都應用到了電液比例閥和電液伺服閥，從這些項目中的應用情況來分析電液比例閥以及電液伺服閥的原理性能以及在PLC控制系統(tǒng)中的具體應用。

電液比例閥；電液伺服閥；PLC；自動控制；控制精度；干擾

1 引言

在貴溪冶煉廠的圓盤澆鑄機和電解機組，就都應用了電液比例閥，熔煉車間的進口的奧托昆普的圓盤澆鑄機，應用的是電液伺服閥，無論是電液比例閥還是電液伺服閥，雖然都可以達到需要的控制要求，但是二者還是有所區(qū)別的，電液比例閥和電液伺服閥作為液壓中比較高端的產品，更多的是作為一種控制手段，在電氣控制與機械液壓傳動之間搭起了一座橋梁，電氣控制就像人的神經，機械裝置好比骨架，液壓就成為神經與骨架之間的肌肉一樣，三者結合，達到完美的動作效果。成為現(xiàn)代控制工程中不可缺少的重要技術手段和環(huán)節(jié)［1］。液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)，作為不同的傳動方式，結合起來，可以滿足高精度、快響應、節(jié)能、智能控制的要求。

2 電液比例閥和電液伺服閥原理簡介

2.1 電液伺服閥原理

電液伺服閥是閉環(huán)控制系統(tǒng)中最重要的一種伺服控制元件，通過輸入電流或者電壓，驅動閥芯的移動，來控制閥芯開口度大小，進而控制流量的大?。?］，簡單來說就是電液伺服閥就是自動調整壓力和流量的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，在實際運用中，通過反饋和實際需要改變輸入閥體的信號，從而實現(xiàn)精確控制液壓機構動作，而且液壓機構具有體積小，結構緊湊，線性度好，死區(qū)小等特點，能最好限度的發(fā)揮伺服系統(tǒng)的控制能力，在現(xiàn)代工業(yè)中，是一種比較普遍的精密的液壓控制閥［2］，如圖1所示。

圖1 電液伺服閥原理圖

2.2 電液比例閥原理

電液比例閥在原理上跟伺服閥有些類似。就是閥體的驅動方式上有差別，比例閥是用比例電磁鐵帶動閥芯工作，而且在反饋上，比例閥沒有反饋機制［2］，因此在控制精度上比伺服閥稍差，如圖2所示［2］。

圖2 比例閥原理圖

3 比例閥和伺服閥的控制方式以及控制精度上的區(qū)別

比例閥和伺服閥輸入控制信號有4～20MA，0～10V，-10V～+10V［6］，其中電流輸入信號抗干擾強，但相應的價格貴點。其實比例閥和伺服閥現(xiàn)在很難區(qū)分，可能驅動方式是唯一差別，伺服閥是力矩馬達，比例閥是比例線圈，伺服閥是噴嘴檔板，響應高點，比例閥是滑閥，但說到控制精度，比例閥可能還要高點，特別是在兩極反饋閥中，因為先導極的比例閥反饋是電位移傳感器，而伺服閥是機械式的反饋桿，所以在一些參數(shù)如重復精度，滯環(huán)，線性度比例閥比伺服閥好，但BODE圖上的曲線伺服閥好些，一般比例閥的輸入功率較大，基本在幾百毫安到1安培以上，而伺服閥的輸入功率較小，基本在幾十毫安，比例閥的控制精度稍低，滯環(huán)較伺服閥大，伺服閥的控制精度高，但對油液的要求也高［5］。

4 比例閥在圓盤澆鑄系統(tǒng)的應用

4.1 比例閥與伺服閥在實際應用的區(qū)別

冶化工程公司自制的圓盤澆鑄機上選用的是德國力士樂的比例閥，由歐姆龍PLC模擬模塊輸出±10VDC控制比例閥的開度，從而帶動液壓馬達工作，比例閥有較大的零位死區(qū)（約20%），而伺服閥則無。因為早期的比例閥閥體與閥芯不好配合加工，閥芯與閥體難于實現(xiàn)0遮蓋，但現(xiàn)在的做法是比例閥閥芯與閥體之間再增加一個淬硬的閥套，閥套與閥芯在外配合精密加工后再壓入閥體，早就實現(xiàn)比例閥0遮蓋了［3］。

為實現(xiàn)精準的位置控制，我們在圓盤澆鑄機提取機的軸上加裝了軸編碼器，由編碼器輸出位置信號，從而和比例閥組合一起達到位置和速度的分段控制，而電液伺服閥是控制元件，閥本身也是個多級放大的閉環(huán)電液伺服系統(tǒng)，提高了伺服閥的控制性能［2］。伺服閥是帶隨動反饋，比例閥其實也有位移反饋，在很多應用場合，比例閥完全可以達到控制要求，伺服閥也是需要軸編碼器傳遞位置信號實現(xiàn)閉環(huán)控制的［3］。

而且由于電液比例閥加工精度沒有電液伺服閥要求高，因此其價格較低；相對于電液伺服閥來講，對液壓油的要求較低，抗污染能力較強，由于存在不靈敏區(qū)和滯環(huán)，在其不帶電時的安全穩(wěn)定性好［4］。

4.2 比例閥以及伺服閥使用中常見問題及其處理

以下三個表格闡述了比例閥以及伺服閥使用中常見問題及其處理。

表1 油液污染問題

表2 閥體本身元器件故障

表3 控制信號系統(tǒng)的問題

5 結束語

電液比例閥和電液伺服閥是自動控制中實現(xiàn)機械傳動和電氣控制完美結合的利器，相比較而言，在很多場合用比例閥比伺服閥更合理，更經濟，伺服閥是代表液壓的最高技術，根據(jù)現(xiàn)場設備的控制要求，選擇適合的液壓閥，做到既經濟又可靠的控制方案。

［1］黃勇. 新型電液比例閥的設計以及其控制方法的研究[D]. 湖南: 2007:1-2.

［2］蘇東海, 任大林, 楊京蘭.電液比例閥與電液伺服閥性能比較及前景展望[J]. 液壓氣動與密封， 2008(4).

［3］龔躍明. 電液數(shù)字伺服同步系統(tǒng)的研究.浙江:2007(5):3-4.

［4］陳彬, 易孟林. 電液伺服閥的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 液壓與氣動, 2005(6):2-3.

［5］陸存松, 楊永忠. 液壓系統(tǒng)油液污染的危害及控制方法的分析[D].上海: 2004:1-3.

［6］畢立海, 王靜, 金紅兵. 解決PLC控制系統(tǒng)應用中干擾問題的方法.南京: 2007(2):1-3.

［7］陸望龍. 液壓維修工工作手冊[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2012(7):55-57.

Application on Proportional Valve and Servo Valve in Disc Casting System

LIU Song-lin
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

With the development of industrial automation technology, the demands for position, speed and accuracy of the equipment control become higher and higher, the electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve well meet the requirement of industrial control. In our metallurgical engineering company, the electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve are used for disc casting machine and electric solutions unit. In this paper, the principle of electro-hydraulic proportional valve and electro-hydraulic servo valve and the specific application in the PLC control system are mainly analyzed.

proportional valve；servo valve；PLC；automation control；control precision；interference

TH137.52

B

1009-3842（2015）03-0083-03

2014-06-12

劉松林（1981-），男，江西安福人，本科，主要從事電氣檢修和調度工作。E-mail: liusonglin0701@163.com