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阀技术--比例技术的新观念

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近年来，比例阀和伺服阀的市场呈现出多向性的发展趋势。在这一过程中，许许多多的基础问题不断涌现。比如，是使用内置控制器还是使用外置控制器；采用模拟技术或是数字技术；有没有现场总线的功能；应用先导或直动式控制；需不需要带反馈功能等等，而客户在面对这些问题时经常感觉十分的无助。另外，从产品的可靠性角度考虑，当一种阀包含过多且复杂的功能时，它将会变得过于敏感和娇贵。我们认为，服务的宗旨该是：“尽其所需！”而不是“尽吾所能！” 与市场紧密结合的产品与技术哪种阀适合哪个市场？其实，对绝大部分客户而言，使用常规比例阀就可以满足他们的要求。常规比例阀既适合一般的开环系统（如手柄控制），也适用于具有普通控制精度（0.02mm）中低动态响应要求的位置控制系统。有些系统要求有特别高频响特性，负载大范围变化，而且对控制精度要求极高的闭环系统才有必要选用高频响的伺服阀。实际上，只有试验设备，模拟器或是机床进给装置等工况才有类似的需求。由于普通比例阀在可靠性，价格和对油液的清洁度要求等方面比伺服阀有较大的优势，而且，其性能可以满足95%以上的应用场合，这使其成为绝大部分用户的最佳选择。因此，比例换向阀在一般的位置控制系统中得以广泛应用。另外，常规的比例压力阀和比例流量阀也被频繁地应用于开环或闭环的压力和流量控制系统之中。内置控制器与外置控制器近年来，控制器的结构形式显现出由外置式转向内置式的明显发展趋势。这是由于内置放大器比外置放大器有着显著的优势。 ◆ 在机械和电控安装过程中可以降低工作量和节省费用。 ◆ 控制器与阀实现最优化匹配。对于外置式的控制器，通常采用标准化解决方案，一种放大器可以适配多种比例阀。因此，在比例阀与控制器的选配上需要相互妥协。 ◆ 控制器和比例阀在出厂前进行调整设定，能根据客户要求进行批量的客户化产品设置。 ◆ 在物流方面，备件和库存的安排更加简单，因为，只需管理一种产品。 ◆ 易于维修：更换损坏的阀后，无须进行额外的调试，这也是这种比例阀最大的特点，这一特点特别适合发展中的国家和地区的使用。 ◆ 电气接线更加简单，从而减小了安装空间。综上所述，外置式放大器可能只适用于一些特定的环境使用，如特殊的温度和特殊介质，或系统有极特殊的要求。数字控制器和模拟控制器目前，绝大多内置放大器都是模拟式的，参数设定需要使用电位计，而设定的结果不易被复制到其它的阀上，对其它阀的相同设定要进行手动重复调整。出厂的参数设定被客户改变后不易被恢复。此外，电位计的可靠性也是模拟控制器的潜在问题。在调整时，旋转超过机械定位的范围，可能会损毁电位计，还有频繁的调整也可能会对电位计造成磨损。而且，非专业人员也很难对故障进行排查。数字控制器可以避免所有上述弊端。参数可重复设定，工作参数还可被记忆储存，参数设置通过PC或总线完成，避免了活动部件的磨损，出于安全考虑，对敏感或关键的参数还可实行密码保护，所有的调整能被自动记录在记录文件中。此外，数字控制器可以根据客户的特殊要求，通过软件的更新，在为用户提供特殊控制功能时，不会产生过多的设计和更新费用。例如对特性曲线的调整，滞环的补偿以及设定固定的运动模式等。内置式数字控制器尽管有这么多的优势和特点，而它仅仅成为市场高端产品的发展主流趋势。原因非常简单：现有的产品都选用运能非常强大的（昂贵的）处理器和DSP,因为它们是为高频响而设计的，并且能为闭环的阀芯控制提供计算能力。对于市场的低端产品而言，数字式的产品实际上还是未知的。按照前面阐述的观点，新一代的产品必须适合目前的市场需求，低成本，并且比例阀的性能要非常可靠，主要的应用问题可以得以解决： ◆ 简单，耐用，比例技术不含内置反馈 ◆ 内置式控制器 ◆ 结构紧凑 ◆ 数字控制器模式 ◆ 实现压力阀和流量阀的插装式结构这些要求在瑞士万福乐公司开发的新产品上得以全部实现。这种新产品名为：数字智能阀DSV(Digital Smart Valve)。图片中是两种结构的DSV产品：一个两位四通板式比例换向阀，和一个螺纹插装式比例节流阀。（图片）这一概念的基本设计样式，是将控制器做成模块形式，把它直接安装在标准的电磁铁上。理论上，这将可以生产所有系列带内置控制器的比例阀。也表明，他们不仅可以提供板式结构比例阀，也可以提供各种系列的插装阀。各类阀的特性适配完全依赖软件来实现。这种模块式的概念不仅可以提供标准的系列产品，还可以为特殊用户快速地提供特殊的解决方案。控制器的核心由一个曾应用于汽车行业的16-bit微处理器组成，通过内置的10-bit的A/D转换读取设定点的信号值及标定值，并将其实时转换为对应点的设定电流。实际的电磁电流也通过一个A/D转换进行测量。设定值和实际值进行比较和数字运算后，由PWM驱动器输出驱动电磁铁,电磁电流的信号周期<1ms。另外，控制器还包含开关量输入/输出功能（用于可控和故障显示）。（图片）由于这种阀在出厂前已进行过出厂设置，所以客户在使用时可以不做任何调整。只有当系统有了特殊要求时，如需要改变斜坡时间或是在样机安装调试过程中，才需要对个别参数做些调整。参数调整是利用RS232串口与盖板下的通讯口进行通讯而实现，因此，几乎所有的商用PC都可以在Windows界面下，运行简便的参数设定软件PASO实现这一功能。这一软件除了可以轻易的对所有参数进行调整，它还包含着强大的诊断和调试工具。设定值，实际值，电磁电流，开关量输入输出状态等参数都可被显示。另外，还可以利用这一软件直接驱动比例电磁铁。例如，在试车过程中，PLC没有上电，但需要测试油缸的动作，我们就可以利用软件提供的这一功能来实现。为实现内置控制器系列化应用，在控制器开发过程中，设计者对它的安装尺寸进行了特别考虑。所以，这种控制器外形尺寸只相当于现有同类产品一半。在实际应用中，如工程机械或是便携式液压单元等行业对液压阀的安装尺寸要求越来越高，大体积的控制器已经成为使用带内置式控制器的比例阀的一大障碍。比例阀的主要作用是用来实现常规的比例控制功能。新一代常规比例阀应该能配置内置式数字控制器。除了板式比例换向阀，插装式比例压力阀和流量阀也应具有相同的配置。应能利用数字式控制器特点，灵活地实现比例阀的功能扩展，从而为客户的特殊要求提供完美的解决方案。卓越的灵活性和功能特性是新一代产品的一大亮点，它可以根据用户的特殊要求，对系统功能进行适配和扩展。结合CANbus的功能，可以帮助用户掌握开放系统的功能。这种新型的“无所不能”的比例阀在安装使用过程中，为客户提供真正意义的“即插即用”功能。 11/8/2004


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