無線電液控制技術的發展與應用小議

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【摘要】文章綜述了無線電液控制技術的國內外研究發展現狀及趨勢，結合盾構管片拼裝機探討了其在工程機械領域的應用。

【關鍵詞】無線電液控制；盾構管片拼裝機；無線通信技術

無線電液控制技術，結合了電液控制技術和無線通信技術的優點，可以廣泛應用于工程機械等領域，不但提高工程機械的自動化程度和可操作性，還改善了操作人員的工作環境，降低了由于視覺受限制所帶來的誤操作事故。在工程機械如建筑業、采礦業等行業得到了廣泛應用，加快了國家工業化的進程。[1]

一、無線電液控制技術基本原理

無線電液控制技術的基本工作原理：首先，無線電液控制系統將操作者或機器的控制指令進行數字化處理（包括對信號的濾波，A/D轉化等處理），變為易于處理的數字信號；其次，對數字指令信號進行編碼處理；再次，指令信號在經發射系統進行數字調制后，通過發射天線以無線電波的方式傳遞給遠處的接收系統。最后，接收系統通過接收天線把帶控制指令的無線電波接收下來，經過解調和解碼，轉換為控制指令，實現對各種類型閥的進行控制。

由于無線電液控制技術在工程機械領域占有重要地位，它也越來越受到各國的重視，都投入了很多的技術力量和資金進行研究開發。雖然紅外遙控也可以實現電液控制技術的遠程遙控，但是由于紅外遙控存在對工作背景要求高、能耗高、傳輸距離短（一般不會超過10米），且必需在同一直線上，中間不能有任何障礙物以及易受工業熱輻射影響等缺點，使得無線電液控制技術成為當前研究的主要方向。

二、無線電液控制技術的研究現狀及趨勢

（一）無線電液控制技術的研究現狀

最初，遙控電液控制系統都是采用有線遙控方式進行的。早在60年代初期，人們就能利用拖纜遙控裝置來控制液壓機械上的手動、電液多路閥，操作時通過拖纜遙控裝置上的雙向單軸搖桿輸出線性比例信號來控制電液比例多路閥，線控盒搖桿的信號完全能模擬液壓多路閥上手動拉桿的動作。雖然這種方式也可以使操作人員在作業區外對機械設備進行操作控制，但是由于控制信號在電纜線中的衰減，使得遙控的距離有限，同時由于電纜線的存在，影響了操作的靈活性，而且數米長的電纜經常是生產事故中的主要根源。[2]

隨著無線電技術的成熟，把無線電技術引入電液控制系統成為了可能。由于無線電液控制技術是通過無線電波來傳遞控制指令，完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患。但是一開始的無線電液控制系統都只能發射簡單的指令，如：打開/關閉等指令。進入70年代后，隨著大規模集成電路及專用微處理器的出現，開發出了可靠性更高的手持式無線遙控系統。后來，隨著數字處理技術的快速發展，無線數字通信技術的日趨成熟，利用數字通信技術的抗干擾能力強、易于對數字信號進行各種處理等等的優點，使得遙控系統的抗干擾性能逐步提高，安全性能大大改善；與此同時，模擬集成電路設計的迅速發展，各種高精度的模擬/數字轉換器（A/D）和數字/模擬轉換器（D/A）的研制成功，并把他們應用到無線電液控制系統中，使得無線電液控制系統不但能夠傳輸開關信號，也能夠傳輸模擬控制量并且對控制指令有較高分辨能力，也就是說，無線電液控制系統不但能夠控制普通的電磁開關閥，而且能夠控制比例閥。

由于無線電液控制技術既有電液控制技術的優點，又有無線技術的優點，因此它有著很廣泛的應用，特別是在工程機械領域中。無線電液控制系統的典型應用場合如工業行車、汽車吊、隨車吊、混凝土泵(臂架)車、盾構掘進機的管片拼裝機等。

80年代初，美國KraftTeleRobtics和約翰·迪爾等公司，相繼開發出無線遙控系統，并應用于挖掘機中，成功推出遙控挖掘機。其中，比較典型的是約翰·迪爾公司的690CR型遙控挖掘機。

1983年，日本小松制作所研究開發了各種工作裝置的微動控制和復合動作的無線電操縱，并成功改裝PC200－2型液壓挖掘機。

1987年，德國HBC公司研制成功應用于工程機械領域的工業無線電遙控裝置。這種遙控裝置采用了先進的數字化通信技術，傳輸的比例控制信號安全、可靠和實用，并對發射的指令有很高的分辨率；在接收端使用模擬技術可以使執行機構的加速、減速動作與無線電遙控裝置發射器上的動作完全成比例，從而實現對執行機構的無級控制。利用它，結合電液比例伺服驅動機構、液壓比例多路閥和電液比例減壓閥及普通電磁控制開關閥，就可以實現工程機械的無線遙控。德國HBC無線電遙控系統采用的比例輸出信號（0－5V/10V、4－20mA、PWM0－2A）可與多個廠家電液多路閥信號匹配，可模擬手動操作方式達到與液壓控制系統互相間的協調。

與國外對無線電液控制技術的研究應用相比較，國內則相對比較晚，技術相對也落后一些。上海寶山鋼鐵公司于1997年引入HBC無線遙控系統、意大利FABERCOM的比例液壓伺服模塊，對黃河工程機械廠生產的ZY65型履帶式裝載機進行了遙控改造，使其成為一臺遙控裝載機。

（二）無線電液控制技術研究趨勢

隨著數字通信技術和超大規模集成電路的高速發展，把數字通信技術和高性能、高集成度的集成電路應用到無線電液控制技術中，使得無線電液控制器的性能更加完善，可靠性更加高。它們都推動著無線電液控制技術的發展，具體表現在以下幾個方面：（1）超大規模集成電路的飛速發展使無線電液控制器硬件電路的可靠性提高，同時為實現更強大的（下轉第152頁）（上接第193頁）功能提供了可能性；（2）數字通信技術提高了無線電液控制器的性能；（3）糾錯編碼技術提高了無線電液控制器的抗干擾能力。

三、無線電液控制技術在盾構管片拼裝機中的應用

盾構管片拼裝機是一六自由度機械手，由電液比例多路閥控制各個方向執行器動作，實現管片的拼裝。利用無線遙控系統控制電液比例多路閥的先導級就可以控制進入多路閥的流量。采用電液比例技術能提高管片機的拼裝速度，有效地降低工程造價。

四、結語

由于無線電液比例技術具有多方面的優點，在工程機械領域得到了廣泛的應用。將無線遙控技術應用于盾構管片拼裝機系統，將具有重要的工程應用意義。

【參考文獻】

[1]鄭貴源.無線遙控裝置在工業控制中的應用[J].機械與電子，1997，(2).

[2]李水平.工業遙控器在起重機上的應用[J].設備管理與維修，1997，(9).

[3]馬宏遠.鋼鐵工業中的無線遙控和計算機無線數據通信[J].鋼鐵技術，1999，(6).