液压伺服比例控制及PLC应用

第1章液压PLC控制概述

1.1液压控制技术

1.1.1液压控制系统的工作原理

1.1.2液压控制系统的组成

1.1.3液压控制系统的分类

1.2PLC在液压控制中的应用

1.2.1PLC的定义

1.2.2PLC用于液压控制的优点

第2章电液伺服控制技术及应用

2.1电液伺服阀

2.1.1工作原理及组成

2.1.2电液伺服阀的分类

2.1.3典型结构

2.1.4主要特性及性能参数

2.1.5伺服阀的使用与维修

2.2电液伺服控制器

2.2.1电液伺服控制器概述

2.2.2电液伺服阀驱动电路

2.2.3电液伺服阀电流显示电路

2.2.4传感器调理电路

2.2.5基于 DSP的高速液压控制器

2.2.6电液伺服系统嵌入式数字控制器

2.3伺服液压缸及其位置控制系统

2.3.1伺服液压缸概述

2.3.2闭环控制数字液压缸及其

控制系统

2.3.3数控液压伺服阀与伺服缸

2.3.4无阀电液伺服系统

2.3.5泵控缸位置伺服系统

2.4液压马达伺服系统及应用

2.4.1液压马达速度伺服系统的种类、

原理及特点

2.4.2电液伺服马达控制系统的应用

第3章电液比例控制阀及应用

3.1电液比例控制阀概述

3.1.1比例控制原理

3.1.2比例电磁铁

3.1.3液压放大器及检测反馈机构

3.1.4电液比例阀的分类

3.2电液比例压力阀及应用

3.2.1电液比例压力阀概述

3.2.2电液比例溢流阀在发动机上的

应用

3.2.3电液比例减压阀用于挖掘机液

压泵流量电控调节

3.3电液比例流量阀及应用

3.3.1电液比例流量阀概述

3.3.2液压同步连续升降的控制

3.3.3液压顶升同步控制系统

3.4比例压力流量复合阀（PQ阀）及

应用

3.4.1PQ阀的稳态控制特性

3.4.2PQ阀构成的液压系统

3.4.3PQ阀的控制

3.5电液比例方向阀及应用

3.5.1电液比例方向阀概述

3.5.2电液比例阀的双闭环控制技术及

应用

3.5.3液压数字控制器（HNC）在液压

同步系统中的应用

3.5.4带恒压模块的比例同步控制

系统

3.5.5比例方向控制回路中的压力

补偿

3.5.6比例多路换向阀

3.6伺服比例阀及应用

3.6.1伺服比例阀概述

3.6.2伺服比例阀及其在水电站上的

应用

3.6.3伺服比例阀在铜带轧机厚度控制

系统中的应用

3.6.4D633系列直动伺服比例控制阀

3.6.5电液伺服比例控制系统在铣耳

机组中的应用

3.6.6伺服比例阀在数控机床中的应用

3.7比例控制放大器及控制系统

3.7.1比例控制放大器概述

3.7.2比例放大器典型产品

3.7.3比例控制放大器的正确使用

3.7.4工程机械用新型电液比例

阀放大器

3.7.5基于PROFIBUSDP总线的数字

电液比例控制器

3.8比例阀故障分析与排除

3.8.1比例电磁铁故障

3.8.2比例压力阀故障分析与排除

3.8.3比例流量阀的故障分析与排除

第4章电液数字控制技术及应用

4.1电液数字控制概述

4.1.1电液数字控制技术的特点

4.1.2电液间接与直接数字控制技术

4.2增量式数字阀

4.2.1增量式数字阀概述

4.2.2基于新型数字同步阀的液压

同步系统

4.2.32D高频数字阀在电液激振器的

应用

4.2.4数字阀在万能材料试验机的

应用

4.3高速开关式数字阀

4.3.1高速开关式数字阀概述

4.3.2数字阀在电控液压动力转向系统

中的应用

4.3.3新型高速数字开关阀为导阀的多路

换向阀

4.3.4数字逻辑插装式水轮机调速器及其应用

第5章变量泵电液控制技术

5.1变量泵控制方式及其应用

5.1.1压力切断控制

5.1.2功率控制

5.1.3排量控制

5.1.4LS(负载敏感)控制

5.1.5基本控制方式的组合及其应用

5.2伺服变量泵及其应用

5.2.1250CKZBB电液伺服变量泵

5.2.2A4V伺服变量泵

5.2.3伺服变量泵在一体化电动静液

作动器中的应用

5.2.4变量泵在注塑机液压伺服系统

中的应用

5.3比例变量泵及其应用

5.3.1电液比例负载敏感控制变量

径向柱塞泵

5.3.2多变量泵比例与恒功率控制及其

在盾构机的应用

5.3.3电液比例变量泵控定量马达

5.3.4闭环控制轴向柱塞泵

5.3.5比例变量泵在注塑机上的应用

5.3.6钻机液压系统中的电控

比例变量泵

5.4液压泵变频容积调速技术及应用

5.4.1交流电动机变频调速原理

5.4.2变频技术与液压技术的

结合及其优点

5.4.3液压系统的变频容积调速

5.4.4电梯液压变频调速系统

5.4.5绞车液压变频调速系统

5.4.6抽油机二次调节静液传动变频

回馈系统

第6章可编程控制器及应用

6.1PLC的结构与工作原理

6.1.1可编程控制器的结构形式

6.1.2PLC的工作过程与等效电路

6.1.3PLC的组成

6.1.4PLC的主要功能及性能指标

6.1.5PLC控制系统

6.2PLC的编程语言

6.2.1逻辑部件

6.2.2编程语言

6.3提高PLC控制系统可靠性的措施

6.3.1适合的工作环境

6.3.2合理的安装与布线

6.3.3正确的接地

6.3.4必需的安全保护环节

6.3.5必要的软件措施

6.3.6采用冗余系统或热备用系统

6.4PLC控制系统的维护和故障诊断

6.4.1PLC控制系统的维护

6.4.2根据LED指示灯诊断PLC故障

6.4.3PLC系统故障检查与处理

第7章PLC液压伺服/比例系统

7.1PLC在液压系统压力控制

中的应用

7.1.1PLC控制的四柱式万能液压机

7.1.2MPS型中速磨煤机自动

加载系统

7.1.3管模成型机电液比例压力

控制系统

7.2PLC在液压系统速度控制中的

应用

7.2.1磨蚀系数试验台电液比例速度

控制系统

7.2.2PLC控制的机械手液压系统

7.2.3PLC控制的电液数字伺服系统

7.3PLC在液压系统位置控制

中的应用

7.3.1电液比例位置控制数字

PID系统

7.3.2液压实验台电液位置闭环控制

7.3.3基于OPC Server的液压伺服精

确定位系统

7.3.4装胎机液压伺服PLC

控制系统

7.4PLC在液压同步控制中的应用

7.4.19000kN爬模机液压比例

同步控制

7.4.2液压缸同步升降的PLC控制

7.4.3桥梁施工中的液压同步顶推

顶升技术

7.4.4基于PROFIBUS的PLC分布式液压

同步系统

7.5PLC在泵站监控中的应用

7.5.1PLC在液压试验台能源系统

中的应用

7.5.2大型定量泵液压油源有级变量

节能系统

7.5.3PROFIBUS现场总线在液压泵站

控制中的应用

第8章液压控制系统中的传感器及

应用

8.1压力传感器及应用

8.1.1压力传感器概述

8.1.2压力传感器的应用

8.2流量传感器及应用

8.2.1流量传感器概述

8.2.2超声波流量监测技术在车辆液压

监测中的应用

8.2.3LUGBⅡ涡街流量传感器

8.3温度传感器及应用

8.3.1温度传感器概述

8.3.2DS18B20型温度传感器在液压

温度测控中的应用

8.3.3高响应热电偶温度传感器及

应用

8.4位移传感器及应用

8.4.1位移传感器概述

8.4.2磁电阻(MR)传感器及应用

8.4.3磁致伸缩位移传感器及应用

8.4.4结晶器振动系统位移控制

故障分析与治理

8.5污染传感器及应用

8.5.1光散射法在液压油污染检测中的

应用

8.5.2光电传感器应用于液压油

污染度监测

8.6液压系统传感器综合应用

8.6.1工程机械液压系统

三位一体传感器

8.6.2大型工程机械液压油污染与温度

在线监测

8.6.3传感器在新型数字化压力机的

应用

8.6.4液压设备故障诊断中的多传感器

信息融合技术

第9章液压控制系统中的触摸屏及

应用

9.1触摸屏技术概述

9.1.1触摸屏

9.1.2 触摸屏工作原理及应用

9.2触摸屏技术在液压控制中的应用

9.2.1触摸屏PLC在液压摆式剪板机

中的应用

9.2.2触摸屏PLC在恒力压力机电液伺服

控制中的应用

9.2.3触摸屏PLC在液压弯管机控制

中的应用

9.2.4触摸屏PLC在气液压实验台控制

中的应用

9.2.5触摸屏PLC在液压同步顶升控制

中的应用

第10章现场总线在液压控制中的

应用

10.1现场总线概论

10.1.1现场总线的概念

10.1.2发展历史

10.1.3技术特点

10.1.4技术优点

10.1.5网络拓扑结构

10.2CAN总线在液压控制中的应用

10.2.1CAN总线

10.2.2CAN总线在车辆多任务协同控制

中的应用

10.2.3CAN总线在平地机液压控制系统

中的应用

10.2.4CAN在拉深筋实验台电液控制

系统的应用

10.3PROFIBUS现场总线在液压控制中的

应用

10.3.1PROFIBUS现场总线

10.3.2PROFIBUS总线在电液伺服控制

系统中的应用

10.3.3PROFIBUS现场总线在海洋平台桩

腿液压升降控制中的应用

10.4CCLink现场总线在液压控制

中的应用

10.4.1CCLink现场总线

10.4.2CCLink在盾构推进液压系统控制

中的应用

10.5PXI总线在液压控制中的应用

10.5.1PXI总线

10.5.2PXI总线在液压脉冲测控

中的应用

10.5.3PXI总线在飞机舵机泵站

测试中的应用

10.5.4PXI总线在车辆液压测试

中的应用

10.6ModBus总线在液压控制中的应用

10.6.1ModBus总线

10.6.2ModBus总线在液压变频控制

中的应用（一）

10.6.3ModBus总线在液压变频控制

中的应用（二）

参考文献2100433B

本书结合大量实例，系统介绍了液压伺服与比例系统PLC控制技术。主要内容包括：液压伺服与比例元件及系统的结构原理和应用；PLC基本原理及应用注意事项；液压伺服与比例-PLC控制系统，涉及压力控制系统、速度控制系统、位置控制系统、同步控制系统、能源监控系统等，以及液压伺服与比例-PLC控制系统中的传感器、人机界面和现场总线。

本书取材新颖、技术先进实用、案例丰富，涉及液压与PLC两个专业和多个应用领域。

本书可供液压与PLC方面设计开发、设备使用与维修人员使用，也可作为高校相关专业师生的参考书。

本书结合大量工程应用实例,系统介绍了液压伺服与比例系统PLC控制技术。主要内容包括:液压伺服与比例元件及系统的结构原理、控制技术和应用(涵盖电液伺服阀及控制器、电液比例控制阀、电液数字元件与智能元件、变量泵电液控制技术); PLC基本原理及应用(PLC结构原理与编程、三菱和西门子新型PLC控制应用);液压伺服与比例-PLC控制系统(压力控制系统、速度控制系统、位置控制系统、同步控制系统、机器人控制系统、能源监控系统等),以及液压伺服与比例-PLC控制系统中的传感器、人机界面和现场总线。

本书取材新颖、技术先进实用、案例丰富,涉及液压与PLC两个专业和多个应用领域。本书可供液压与PLC设计开发、设备使用与维修人员使用,也可作为高校相关专业师生的参考书。

第1章　电液伺服控制技术及应用 / 1

1.1　电液伺服阀 / 1

1.1.1　工作原理及组成 / 1

1.1.2　电液伺服阀的分类 / 5

1.1.3　典型结构 / 5

1.1.4　主要特性及性能参数 / 9

1.1.5　伺服阀的使用与维修 / 13

1.2　电液伺服控制器 / 14

1.2.1　电液伺服控制器概述 / 14

1.2.2　电液伺服阀驱动电路 / 15

1.2.3　电液伺服阀电流显示电路 / 16

1.2.4　传感器调理电路 / 16

1.2.5　基于DSP 的电液伺服驱动器 / 16

1.2.6　电液伺服系统嵌入式数字控制器 / 22

1.3　伺服液压缸及其伺服控制系统 / 25

1.3.1　伺服液压缸概述 / 25

1.3.2　闭环控制数字液压缸及其控制系统 / 26

1.3.3　机器人液压伺服系统 / 29

1.3.4　数字泵控缸位置伺服系统 / 34

1.4　液压马达速度伺服系统及应用 / 35

1.4.1　液压马达速度伺服系统的种类、原理及特点 / 35

1.4.2　电液伺服马达控制系统的应用 / 39

第2 章　电液比例控制阀及应用 / 42

2.1　电液比例控制阀概述 / 42

2.1.1　比例控制原理 / 42

2.1.2　比例电磁铁 / 43

2.1.3　液压放大器及检测反馈机构 / 45

2.1.4　电液比例阀的分类 / 46

2.2　电液比例压力阀及应用 / 46

2.2.1　电液比例压力阀概述 / 46

2.2.2　电液比例溢流阀在发动机上的应用 / 48

2.2.3　船用舵机水动力负载模拟装置的比例控制系统 / 50

2.2.4　电液比例减压阀用于挖掘机液压泵流量电控调节 / 52

2.3　电液比例流量阀及应用 / 54

2.3.1　电液比例流量阀概述 / 54

2.3.2　液压同步连续升降的控制 / 55

2.3.3　液压顶升同步控制系统 / 57

2.4　比例压力-流量复合阀（P-Q 阀）及应用 / 59

2.4.1　P-Q 阀的稳态控制特性 / 59

2.4.2　P-Q 阀构成的液压系统 / 60

2.4.3　P-Q 阀的控制 / 61

2.5　电液比例方向阀及应用 / 61

2.5.1　电液比例方向阀概述 / 61

2.5.2　挤压机液压定针比例控制系统 / 62

2.5.3　液压数字控制器（HNC） 在液压同步系统中应用 / 66

2.5.4　带恒压模块的比例同步控制系统 / 67

2.5.5　比例方向控制回路中的压力补偿 / 69

2.5.6　比例多路换向阀 / 71

2.6　伺服比例阀及应用 / 75

2.6.1　伺服比例阀概述 / 75

2.6.2　伺服比例阀在水电站的应用 / 77

2.6.3　伺服比例阀在铜带轧机厚度控制中的应用 / 78

2.6.4　D633 系列直动伺服比例控制阀 / 80

2.7　比例控制放大器及控制系统 / 83

2.7.1　比例控制放大器概述 / 83

2.7.2　比例放大器典型产品 / 86

2.7.3　比例控制放大器的正确使用 / 90

2.7.4　工程机械用新型电液比例阀放大器 / 91

2.7.5　基于PROFIBUS-DP 总线的数字电液比例控制器 / 95

2.8　比例阀故障分析与排除 / 97

2.8.1　比例电磁铁故障 / 97

2.8.2　比例压力阀故障分析与排除 / 97

2.8.3　比例流量阀的故障分析与排除 / 98

第3 章　电液数字元件与智能元件及应用 / 99

3.1　数字液压元件及应用 / 99

3.1.1　数字液压阀现状与发展历程 / 99

3.1.2　数字阀控制技术 / 104

3.1.3　可编程阀控单元 / 105

3.1.4　数字液压阀发展展望 / 106

3.1.5　基于数字流量阀的负载口独立控制 / 107

3.1.6　电液比例数字控制 / 110

3.1.7　电液伺服数字控制 / 114

3.1.8　2D 高频数字阀在电液激振器的应用 / 115

3.1.9　内循环数字液压缸 / 118

3.2　智能液压元件及应用 / 120

3.2.1　智能液压元件的特点 / 120

3.2.2　智能元件应用的效益 / 122

3.2.3　DSV 数字智能阀 / 123

3.2.4　新型与智能型伺服阀 / 124

3.2.5　基于双阀芯控制技术的智能液压元件 / 128

第4 章　变量泵电液控制技术 / 131

4.1　变量泵控制方式及其应用 / 131

4.1.1　压力切断控制 / 131

4.1.2　功率控制 / 131

4.1.3　排量控制 / 132

4.1.4　LS（负载敏感） 控制 / 133

4.1.5　基本控制方式的组合及其应用 / 134

4.2　伺服变量泵及其应用 / 135

4.2.1　250CKZBB 电液伺服变量泵 / 135

4.2.2　A4V 伺服变量泵 / 136

4.2.3　伺服变量泵在一体化电动静液作动器中的应用 / 137

4.2.4　变量泵在注塑机液压伺服系统中的应用 / 139

4.3　比例变量泵及其应用 / 140

4.3.1　电液比例负载敏感控制变量径向柱塞泵 / 140

4.3.2　多变量泵比例与恒功率控制及其在盾构机的应用 / 143

4.3.3　电液比例变量泵控定量马达 / 146

4.3.4　闭环控制轴向柱塞泵 / 147

4.3.5　比例变量泵在注塑机上的应用 / 148

4.3.6　钻机液压系统中的电控比例变量泵 / 151

4.3.7　TBM 刀盘电液驱动系统 / 153

4.3.8　比例泵在RH 精炼炉的应用 / 155

4.4　液压泵变频容积调速技术及应用 / 157

4.4.1　交流电动机变频调速原理 / 157

4.4.2　变频技术与液压技术的结合及其优点 / 158

4.4.3　液压系统的变频容积调速 / 159

4.4.4　电梯液压变频调速系统 / 163

4.4.5　绞车液压变频调速系统 / 165

4.4.6　抽油机二次调节静液传动-变频回馈系统 / 166

4.5　智能液压泵及应用 / 169

4.5.1　军用机载智能泵源 / 169

4.5.2　大型客机液压泵系统 / 173

第5 章　可编程控制器及应用 / 181

5.1　PLC 的结构与工作原理 / 181

5.1.1　可编程控制器的结构形式 / 181

5.1.2　PLC 的工作过程与等效电路 / 181

5.1.3　PLC 的组成及指标 / 181

5.1.4　PLC 控制系统 / 183

5.2　PLC 的编程语言 / 183

5.2.1　逻辑部件 / 183

5.2.2　编程语言 / 184

5.3　新型PLC / 185

5.3.1　三菱FX3U/FX5U 系列PLC / 185

5.3.2　西门子S7-200SMART 型PLC / 191

5.4　提高PLC 控制系统可靠性的措施 / 194

5.4.1　适合的工作环境 / 194

5.4.2　合理的安装与布线 / 195

5.4.3　正确的接地与必需的安全保护环节 / 196

5.4.4　必要的软件措施 / 196

5.4.5　采用冗余系统或热备用系统 / 198

5.5　PLC 控制系统的维护和故障诊断 / 199

5.5.1　PLC 控制系统的维护 / 199

5.5.2　根据LED 指示灯诊断PLC 故障 / 199

5.5.3　PLC 系统故障检查与处理 / 200

第6 章　PLC-液压伺服/比例系统应用 / 202

6.1　PLC 在液压系统压力控制中的应用 / 202

6.1.1　PLC 控制的四柱式万能液压机 / 202

6.1.2　MPS 型中速磨煤机自动加载系统 / 205

6.1.3　海洋石油钻井平台称重系统 / 207

6.2　PLC 在液压系统速度控制中的应用 / 211

6.2.1　磨蚀系数实验台电液比例速度控制系统 / 211

6.2.2　PLC 控制的机械手液压系统 / 214

6.2.3　PLC 控制的电液数字伺服系统 / 216

6.3　PLC 在液压系统位置控制中的应用 / 219

6.3.1　电液比例位置控制数字PID 系统 / 219

6.3.2　基于PLC 的油罐清洗机器人控制系统 / 221

6.3.3　基于OPC Server 的液压伺服精确定位系统 / 224

6.3.4　装胎机液压伺服-PLC 控制系统 / 227

6.4　PLC 在液压同步控制中的应用 / 231

6.4.1　爬模机液压比例同步控制 / 231

6.4.2　桥梁施工中的液压同步顶推顶升技术 / 234

6.4.3　基于PROFIBUS 的PLC 分布式液压同步系统 / 238

6.5　PLC 在泵站监控中的应用 / 244

6.5.1　PLC 在液压实验台能源系统中的应用 / 244

6.5.2　大型定量泵液压油源有级变量节能系统 / 245

6.5.3　PROFIBUS 现场总线在液压泵站控制中的应用 / 247

第7 章　液压控制系统中的传感器及应用 / 250

7.1　压力传感器及应用 / 250

7.1.1　压力传感器概述 / 250

7.1.2　压力传感器的应用 / 252

7.2　流量传感器及应用 / 254

7.2.1　流量传感器概述 / 254

7.2.2　超声波流量监测技术在车辆液压监测中的应用 / 256

7.2.3　LUGB-Ⅱ涡街流量传感器 / 258

7.3　温度传感器及应用 / 260

7.3.1　温度传感器概述 / 260

7.3.2　DS18B20 型温度传感器在液压温度测控中的应用 / 262

7.3.3　高响应热电偶温度传感器及应用 / 264

7.4　位移传感器及应用 / 265

7.4.1　位移传感器概述 / 265

7.4.2　磁电阻（MR） 传感器及应用 / 267

7.4.3　磁致伸缩位移传感器及应用 / 269

7.4.4　结晶器振动系统位移控制故障分析与治理 / 270

7.5　污染传感器及应用 / 272

7.5.1　光散射法在液压油污染检测中的应用 / 272

7.5.2　光电传感器应用于液压油污染度监测 / 275

7.6　液压系统传感器综合应用 / 278

7.6.1　工程机械液压系统三位一体传感器 / 278

7.6.2　大型工程机械液压油污染与温度在线监测 / 280

7.6.3　传感器在新型数字化压力机的应用 / 282

7.6.4　液压设备故障诊断中的多传感器信息融合技术 / 283

7.6.5　基于IEEE1451_ 2 标准的智能液压传感器模块 / 286

第8 章　液压控制系统中的触摸屏及应用 / 291

8.1　触摸屏技术概述 / 291

8.1.1　触摸屏 / 291

8.1.2　触摸屏工作原理及应用 / 291

8.2　触摸屏技术在液压控制中的应用 / 293

8.2.1　触摸屏-PLC 在液压摆式剪板机中的应用 / 294

8.2.2　触摸屏-PLC 在恒力压力机电液伺服控制中的应用 / 297

8.2.3　触摸屏-PLC 在液压弯管机控制中的应用 / 298

8.2.4　触摸屏-PLC 在液压同步顶升控制中的应用 / 301

8.2.5　触摸屏-PLC 在气-液压实验台控制中的应用 / 304

8.2.6　触摸屏-PLC 在液压缸综合实验台控制中的应用 / 307

第9 章　现场总线在液压控制中的应用 / 313

9.1　现场总线概论 / 313

9.1.1　现场总线的概念 / 313

9.1.2　发展历史 / 313

9.1.3　技术特点 / 314

9.1.4　技术优点 / 314

9.1.5　网络拓扑结构 / 315

9.2　CAN 总线在液压控制中的应用 / 318

9.2.1　CAN 总线 / 318

9.2.2　CAN 总线在平地机液压控制系统中的应用 / 319

9.2.3　基于CAN 总线的运梁车分布式控制系统 / 322

9.2.4　CAN 在拉深筋实验台电液控制系统的应用 / 325

9.3　PROFIBUS 现场总线在液压控制中的应用 / 328

9.3.1　PROFIBUS 现场总线 / 328

9.3.2　PROFIBUS 总线在电液伺服控制系统中的应用 / 329

9.3.3　PROFIBUS 现场总线在海洋平台桩腿液压升降控制中的应用 / 333

9.4　CC-Link 现场总线在液压控制中的应用 / 335

9.4.1　CC-Link 现场总线 / 336

9.4.2　CC-Link 在盾构推进液压系统控制中的应用 / 337

9.5　PXI 总线在液压控制中的应用 / 341

9.5.1　PXI 总线 / 341

9.5.2　PXI 总线在飞机舵机泵站测试中的应用 / 343

9.5.3　PXI 总线在车辆液压测试中的应用 / 346

9.6　MODBUS 总线在液压控制中的应用 / 349

9.6.1　MODBUS 总线 / 349

9.6.2　MODBUS 总线在液压变频控制中的应用（1） / 352

9.6.3　MODBUS 总线在液压变频控制中的应用（2） / 355

参考文献 / 359 2100433B