白话液驱电控 [德]张海平液压电控软件_[德]张海平_9787111800668

本书用精准的词汇、浅显易懂的语言，为液压工程师梳理了液驱电控的相关知识，包括驱动、六种不同的电脉冲、控制、电控硬件和软件及液压工程师必须做的工作，并提供了三类液驱电控优化实例：开关控制、电比例阀开环控制、闭环控制，以帮助读者更好、更广泛地应用电控来优化液压系统，更顺利地从手动提升到电控，从开关阀电控提升到比例阀电控，更灵活地满足实际应用的需求。
本书的特点是能为液压工程师补齐电控技术方面的短板，使本书成为液压工程师与电气工程师、软件工程师之间技术沟通的桥梁。
本书可供从事液压系统设计、制造、维修的技术人员使用，也可供大中专师生阅读。

前言
PREFACE
机械化可以减轻体力劳动的强度，自动化就是让机器自主运行，可以完成很多人力无法完成的工作。因此机械化自动化是在绝大多数场合、绝大多数时间、受绝大多数人欢迎的，是人心所向，大势所趋！
人们希望驱动的物体多种多样，五花八门。液驱可以克服很大的阻力以驱动物体，且力密度较电驱高得多，尤其是在平动的情况下。所以，尽管近年来电驱获得很大发展，但液驱还会被继续应用。液驱只有通过电控才能实现自动化，所以液驱采用电控是必然的发展趋势。
在20世纪70年代，出现过一个英语单词mechatronic，它由英文单词mechanic（机械的）和electronic（电子的）拼接而成，被译作机电一体化，中国很多大学设立了机电一体化专业。在20世纪90年代，又出现了一个类似的，由hydraulic（液压的）和electronic（电子的）拼接在一起的单词hytronic。如果照上面的套路，可以译成液电一体化。但是这没有反映出它们的分工，译为液驱电控更能反映其本质。本书名使用液驱电控也是为了强调液压是用于驱动的，控制还得由电来完成。
电控，从广义来说，含开关控制、继电器控制、模拟控制和数字控制。所以，液驱电控其实并非什么新鲜事物。早在一百多年前，电磁阀出现时，固定液压就开始了开关控制，随后引入了继电器控制。在20世纪40年代，伺服阀出现后就采用了模拟控制。在20世纪70年代初，出现了PLC（可编程控制器）数字控制。现在，电控基本就是PLC+传感器控制。
由于可靠性和价格的原因，在移动液压领域，虽然电控开始得稍迟，但也是20世纪90年代的事了。在中国，由于电比例阀的价格、性能及其他一些因素，起步较晚，推进还显缓慢，现在正在奋起直追。
本书名冠以白话，意在通过浅显易懂的语言阐述液驱电控方面的知识，而不是堆积很多深奥的学术名词术语。
本书为已经在或想在主机厂从事液压系统设计、制造、维修的读者而写，从液压工程师的角度来梳理液驱电控的相关知识，提供优化实例，希望能帮助读者更好、更广泛地应用电控，更顺利地从手动进入电控，从开关阀电控进入比例阀电控，优化液压系统，更灵活地满足实际应用的需求。
有一个耳熟能详的比喻：顾客是皇帝。而对制造企业而言，顾客购买我们的产品是为了应用，因此可以说，应用是皇后！
在市场经济的范畴里，尽可能地以多种手段，以较低成本，满足用户实际应用时的种种合理需求，才是制造型企业的经营之道，生存之道！这也正是德国提出的工业4.0的根本目标个性化。
现在摆在液压系统工程师面前的任务就是更好、更广泛地利用电控的优点，让液驱更灵活，带来的效益更高，性能更好，成本更低，能更广泛地满足应用的需求。液压系统的实际应用是多方面的，其需求多种多样，所以需要清楚地梳理，精准地面对应用，才能实现最佳的控制。
约30年前，作者在德国蔡勒集团把已有产品的液压系统从开关控制改为电比例控制，在效率、性能、成本等多方面满足了产品使用者、产品购买者和产品制造者的需求。自1998年起具有电比例控制液压系统的产品投放市场，逐步被欧洲富裕国家普遍接受，成为该领域的主流产品，现在年产1000余套，可满足1000多万个家庭的需求，为蔡勒集团从濒临破产转而站到欧洲前列（单项冠军，占市场80%以上）做出了实质性的贡献。至今，即使该项专利的保护已失效，但仍未出现更强的替代者。作者从自己的亲身经历体会到，其实电比例控制也不难，只要去做，一步一步，踏踏实实，围绕需求，持续改进，就能提高。其实，改进也是创新，而且是更容易的创新。满足需求才是更高的目标。
除了从事液压系统工作的技术人员外，本书也值得液压元件制造企业的决策人浏览。因为，总体来说，液压元件都是为液压系统服务的。读了本书，知道液压系统的发展趋势，元件制造企业就可以往这个方向努力，更好地配合系统制造厂。
本书假定读者对液压技术的基础概念已有初步的了解，如已读过拙著《白话液压》。
1.本书内容和特点
本书想回答这些问题：液驱还会被应用吗？不会被电驱完全取代吗？为什么？在哪些场合液驱有优点？
什么是电控？电控和数字控制有差别吗？
为什么要电控？电控与人控、机控、液控相比有什么优点？
怎么应用电控来优化液驱？
电控从开关控制发展到现在绝大部分是数字控制，这个发展过程是渐变的。现在的技术是从过去的技术发展而来的，一些过去的技术虽然已被替代，但却对现在的技术产生了各种各样的影响，包括正面的和负面的。本书第1章、第2章介绍了驱动和六种不同的电脉冲。第3章概述了电控发展的历程。第4章、第5章介绍了PLC硬、软件，是液压工程师从事液驱电控时必须了解的知识，从而能和从事电及软件开发的技术人员有共通语言。第6章介绍了液压工程师必须做的工作，包括输入输出元件表、控制逻辑，并提供了具体实例和液驱电控中可能遇到的问题。第7章~第9章给出开关控制、电比例阀开环控制、闭环控制的液驱电控优化实例，以帮助液压工程师更深刻地理解和应用电控。
这些实例为液驱电控提供了优化的可能，但仅供参考！因为，液驱虽然被广泛应用，但在不同的应用场合下，负载力的构成不同、大小不同，需要的控制精度也不同，所以如何采纳应用，要视具体情况而定。应用的需求是多方面的，不应脱离应用的需求来评论技术的好坏。
本书从实践出发，落实到实践，是本入门书。
作者虽不能直接帮助读者解决遇到的困难，但希望本书可以帮助读者从基本原则出发分解困难。困难小了、细了，问题就容易解决了。
另外，本书各章在展开介绍前，均先梳理澄清了一些相关的概念。
2.几点说明
1）本书中用PLC代表所有以二进制数字为基石、以芯片为核心、用于控制的电子设备，包括微机、微处理器、工业计算机、单片机等。
2）关于压力单位问题，根据GB/T 3102.31993《力学的量与单位》的规定，应该使用MPa，但在作者查阅过的所有欧美知名液压公司的产品样本中全都使用bar。MPa在国际液压标准中也很少出现， GB/T 20421.32006附录B也推荐使用bar，因此希望读者能熟悉 bar：1bar = 0.1MPa。这样，在阅读国外产品样本时才不会有困难。本书中有些图表引自欧美文献，有些曲线是作者使用德制的液压万用表实测的，为了表示其真实性，保留了其原始显示格式，包括压力单位bar，不再一一说明。
3）根据GB/T 3102.31993《力学的量和单位》，质量流量的代号为qm，体积流量的代号为qV。鉴于在液压技术中，绝大数情况下使用体积流量，欧美普遍使用代号Q，我国液压行业内普遍使用代号q。为简洁起见，本书中用q表示体积流量。
4）本书使用了下列简称：
IFASInstitut fr fluidtechnische Antriebe und System，RWTH Aachen，德国亚琛工业大学流体传动与系统研究所。
哈威德国HAWE Hydraulik SE 公司。
丹佛斯丹麦Danfoss公司，包括它在2021年8月以33 亿美元收购的美Eaton公司的液压部门。
利勃海尔德国Liebherr公司。
力士乐德国Rexroth公司，创立于1795年，1968年起归属于德国 Mannesmann集团，在2001年和博世自动化技术公司合并，组成博世力士乐股份公司。因为Rexroth公司在20世纪80年代初向中国有偿提供了大批高压液压泵、阀、马达的全套图样和工艺卡，自此中国液压迈上了新台阶。所以，力士乐在中国液压领域耳熟能详。
贺德克德国HYDAC INTERNATIONAL公司。
派克美国Parker Hannifin公司。
5）应广大读者要求，加大了每页的空白，以便读者批注、书写心得体会。
本书中很多内容系作者自己的思考心得，尽管反复检查，但难免还有不足之处，衷心欢迎读者提出意见和建议。电邮地址：hpzhang856@126.com。
本书在编写过程中参考了一些老师、专家的文献资料，在此表示衷心的感谢！
本书写作期间得到了山东泰丰智能股份有限公司、宁波克泰液压有限公司、江苏国瑞液压机械有限公司的支持，谨此致以衷心感谢。
也在此感谢我的夫人，承担了绝大部分家务，使我得以专心编撰本书。
张海平　2025.05　　

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