物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在液壓機(jī)控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望淺析

劉紅梅

（安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230601）

液壓機(jī)常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛造、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空航天、高速列車、石油開采、軍工、手機(jī)通訊、家電、管道等各行業(yè)領(lǐng)域。

隨著科技的不斷發(fā)展和對(duì)產(chǎn)品要求的不斷提高，設(shè)備用戶對(duì)液壓機(jī)控制系統(tǒng)的要求也越來越高。例如不僅對(duì)其壓力、速度、位移等重要參數(shù)的控制要求越來越高，對(duì)液壓機(jī)控制的智能化程度的要求也越來越高。設(shè)備使用者或維修者希望液壓機(jī)在出現(xiàn)故障時(shí)能得到更多的故障信息，企業(yè)管理者則希望隨時(shí)可以獲取液壓機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，如運(yùn)行時(shí)間、故障時(shí)間、產(chǎn)品件數(shù)、產(chǎn)品合格率等等數(shù)據(jù)。這些都給液壓機(jī)的控制提出了新的挑戰(zhàn)，而應(yīng)運(yùn)而生的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以大大提高液壓機(jī)控制的智能化水平。

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things，IoT）被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的第三次發(fā)展浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是利用感知技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物物相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有傳感技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)軟件和算法等[1]。現(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在液壓機(jī)控制中的應(yīng)用還處在初級(jí)階段。主要體現(xiàn)在傳感技術(shù)、HMI、微機(jī)電系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)。

1 液壓機(jī)控制技術(shù)發(fā)展過程

液壓機(jī)控制技術(shù)與電子技術(shù)的發(fā)展是分不開的。隨著電子技術(shù)的不斷反展，液壓機(jī)的控制技術(shù)經(jīng)歷了以下三個(gè)發(fā)展階段。

1.1 繼電器控制方式

繼電器控制技術(shù)主要出現(xiàn)在早期的液壓機(jī)控制以及對(duì)液壓機(jī)要求不高的小型液壓機(jī)控制中。繼電器控制技術(shù)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、控制功能簡單等特點(diǎn)，主要適用于單機(jī)或者產(chǎn)品加工精度要求不高的控制中，也可組成簡單的生產(chǎn)線。該種控制方式穩(wěn)定性差，柔性擴(kuò)展能力弱。早期主要是受電子技術(shù)發(fā)展的限制，沒有先進(jìn)的電氣控制元件可以使用。而現(xiàn)在主要是利用繼電器控制技術(shù)成本低、操作簡單等特點(diǎn)。

1.2 可編程控制器控制方式

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，繼電器控制方式的液壓機(jī)控制技術(shù)已不能滿足要求?？删幊炭刂破骶褪窃诶^電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前，可編程控制器已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)設(shè)備以及自動(dòng)化生產(chǎn)線中。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程序控制器的功能更加強(qiáng)大。可編程序控制器在功能上已經(jīng)由早期只能進(jìn)行簡單的邏輯控制發(fā)展到現(xiàn)在的模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制以及各種算法控制?？删幊炭刂破骺刂品绞骄哂蟹€(wěn)定性高、靈活性好等特點(diǎn)。

1.3 工業(yè)計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）控制方式

工業(yè)計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）控制方式，是結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展而來的一種具有高技術(shù)含量的控制方式。這種控制方式以工業(yè)控制機(jī)等作為主控單元，通過外圍接口器件或相應(yīng)的比例閥實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制，同時(shí)又利用各種傳感器來組成閉環(huán)回路的控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)精確控制的目的。該控制方式具有人機(jī)交互性好、控制精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，具有一定的自診斷功能，但還不能很好地實(shí)現(xiàn)智能化。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

目前液壓機(jī)的控制技術(shù)已有了很大進(jìn)步，不僅可適用于大型自動(dòng)化生廠線，還具有了一定的人機(jī)交互功能，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）當(dāng)前液壓機(jī)控制中大量使用各種傳感器來實(shí)現(xiàn)開環(huán)和閉環(huán)控制，旨在提高液壓機(jī)控制的精度和自動(dòng)化程度。這一舉措是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于液壓機(jī)的關(guān)鍵。

（2）當(dāng)前液壓機(jī)控制中大量使用工控機(jī)和觸摸屏來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，旨在提高液壓機(jī)控制的人機(jī)交互性和自診斷能力。這一舉措將為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于液壓機(jī)提供大量的數(shù)據(jù)。

（3）當(dāng)前液壓機(jī)控制中大量使用電液比例控制系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)，旨在提高液壓機(jī)局部控制的精度和智能化程度。這一舉措再加上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將大大增加液壓機(jī)管理的智能化。

3 智能液壓機(jī)控制展望

隨著科技的大力發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將日趨成熟。作為能將物和物相連的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將被應(yīng)用在各行各業(yè)。液壓機(jī)是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備，液壓機(jī)行業(yè)也必將是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大力應(yīng)用的行業(yè)之一。

3.1 智能液壓機(jī)技術(shù)框架

未來的液壓機(jī)控制必將向智能控制方向發(fā)展。未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能液壓機(jī)，通過智能傳感器裝置采集液壓機(jī)的各個(gè)信息參數(shù)，信息參數(shù)經(jīng)過加工處理后，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)，最終到達(dá)具有決策能力的智能液壓機(jī)應(yīng)用服務(wù)層。這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)框架共有三層，分別是：智能液壓機(jī)信息收集層，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸層，智能液壓機(jī)的使用及管理的應(yīng)用服務(wù)層。如圖1所示。

圖1 未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能液壓機(jī)技術(shù)框架

3.2 群智能液壓機(jī)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)

未來無人車間將會(huì)越來越多，車間里的設(shè)備將需要具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、能自動(dòng)運(yùn)行功能。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能液壓機(jī)技術(shù)框架生產(chǎn)出來的智能液壓機(jī)將會(huì)成為無人車間的設(shè)備之一。這些智能液壓機(jī)首先單臺(tái)可以被遠(yuǎn)程監(jiān)控，其次可以組成機(jī)器群被遠(yuǎn)程監(jiān)控。未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的群智能液壓機(jī)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的群智能液壓機(jī)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)框圖

4 結(jié)語

在工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、智能制造、先進(jìn)制造等新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展下，液壓機(jī)的控制技術(shù)也必須要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。那么利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來提高液壓機(jī)控制的自動(dòng)化和智能化程度是未來智能液壓機(jī)的發(fā)展方向。盡管目前的液壓機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到一定的自動(dòng)化水平，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到智能化的水平，還需要大力利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來設(shè)計(jì)制造智能液壓機(jī)。

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