現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，促使機電一體畫和軟件技術(shù)的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)機械有了很大改變。人類社會中蒸汽機的出現(xiàn)，從而有了動力機械；隨著電動機的出現(xiàn)，產(chǎn)生了電氣機械；當(dāng)電子技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了電子機械；當(dāng)電子計算機和軟件技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了現(xiàn)代的計算機化機械或稱智能機械。提出了建立在軟件技術(shù)基礎(chǔ)之上的軟件機械的概念。同時也出現(xiàn)了一些軟件產(chǎn)品，如虛擬儀表的運用。把真實的儀表用軟件的形式處理，可以檢測出相應(yīng)的物理量。因此考慮能否使機械零件的軟件化、模塊化使機械具有更大的柔性、思維性、智能性等具有重要的意義。

1軟件液壓元件概念1 1軟件液壓元件的設(shè)計理念液壓傳動系統(tǒng)主要組成部分有：動力源裝置（液壓泵）；執(zhí)行裝置（液壓缸、液壓馬達）；控制調(diào)節(jié)裝置（壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥）；輔助裝置（密封圈、濾油器、儲能器、油箱及其附件管件及熱交換器等）。由于液壓元件系列化、標準化、通用化，所以，液壓傳動系統(tǒng)可以認為是由實現(xiàn)了系列化、標準化、通用化的液壓元件組成。而設(shè)計和研究液壓系統(tǒng)的更重要部分是控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實現(xiàn)。機械是用來傳遞運動或動能完成有用的機械功的裝置，它用來變換或傳遞能亮、物料和信息。因此，可以說能亮、物料和信息的內(nèi)在聯(lián)系則夠成了機械。液壓系統(tǒng)依靠運動的壓力液體的能亮傳遞動力，通過對油液壓力、流量、方向的調(diào)節(jié)和控制，使得能亮傳遞到執(zhí)行機構(gòu)上。因此，液壓傳動和液壓控制常常是難以截然分割的，同時油液表現(xiàn)出來的是具有能亮、物料和信息的綜合。由于軟件是以信息量為輸入輸出的基本形式，對于能亮和物料的處理是沒有辦法的，但是對于信息的處理卻比較方便。因此，從液壓系統(tǒng)的油液中將信息量分離出來，由軟件控制，使得對油液的控制，擺脫依賴于各種裝置所構(gòu)成的控

制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其實質(zhì)就是將液壓控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)成由油液構(gòu)成的邏輯關(guān)系軟件來實現(xiàn)，從而取代真實的物理元件。

1 2軟件液壓元件的內(nèi)容由于機械的功用是變換或傳遞能亮、物料和信息，軟件只能用來處理信息，而能亮和物料量無法完成。所以，對于液壓系統(tǒng)仍必須要有動力源裝置、執(zhí)行裝置和輔助裝置。軟件的輸入和輸出為信息量，因此，必須還要有相應(yīng)的信息量的采集和執(zhí)行機構(gòu)。分析現(xiàn)有的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓回路可以知道，各種閥門的邏輯都需要相應(yīng)的信息量才能正確地運作，必須按照各自的邏輯關(guān)系處理，并輸出相應(yīng)的關(guān)系結(jié)果。

因此，運用軟件的方法來處理傳遞給各種閥門的信息量，并由信息量輸出相應(yīng)的邏輯關(guān)系結(jié)果，將這種信息量轉(zhuǎn)化為實際的輸出，便可以得到與原來控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)同樣的邏輯結(jié)果。由于軟件可以編寫任意邏輯關(guān)系，對于不同的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，只需改變軟件就可以輸出相應(yīng)的邏輯結(jié)果。

2軟件液壓元件的實現(xiàn)由于軟件液壓元件控制的是系統(tǒng)信息總量。如何實現(xiàn)對信息的提取及轉(zhuǎn)換是軟件液壓元件的關(guān)鍵所在。完整的液壓系統(tǒng)是由液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，整個液壓控制系統(tǒng)就是一個信息源，因此，液壓控制系統(tǒng)可以用軟件代替。

可以看出，一個液壓系統(tǒng)由3個模塊組成：能亮模塊、執(zhí)行模塊、軟件控制模塊。液壓系統(tǒng)的工作，主要在輸出的控制上。所以，軟件控制模塊的輸出應(yīng)該是對液壓執(zhí)行元件的控制上，一般為液壓缸。對于液壓缸，主要控制輸入和輸出的壓力和流量即可?？刂浦?個閥門，即可實現(xiàn)對液壓缸運動的任意控制。這樣，運用軟件的邏輯就可得到預(yù)想的輸出結(jié)果來。

3軟件液壓元件舉例下面以一個液壓回路為例，說明軟件液壓元件的運用。一個由液壓系統(tǒng)驅(qū)動的動力頭的液壓回路，由分析可知工作過程如下：（ 1）動力頭原位。動力頭由液壓缸YG帶動，可做前后進給運動。當(dāng)電磁鐵YA 1、YA 2、YA 3都斷電時，動力頭停止不動。

（2）動力頭快進。把轉(zhuǎn)換開關(guān)S放在1位置。按動按扭SB 1，動力頭將做快速向前運動。

（3）動力頭工進。當(dāng)擋鐵壓動開關(guān)ST 3時，動力頭將做工進。

（4）動力頭快退。當(dāng)擋鐵壓動開關(guān)ST 4時，動力頭做快退。動力頭退回原位后， ST 1被壓動，動力頭停止。

（5）動力頭點動調(diào)整。把轉(zhuǎn)換開關(guān)S放在2位置。按動按鈕SB 1可實現(xiàn)點動。當(dāng)動力頭不在原位（ ST 1原態(tài)），需快退時，可按動電鈕SB 2，動力頭做快退運動，直到退回原位。

由此可見，輸入信號為S、SB 1、SB 2、ST 3、ST 4和ST 1，輸出為這些量的邏輯變化關(guān)系。由分析可得到，輸出狀態(tài)為：T 1：動力頭停止； T 2：動力頭快進； T 3：動力頭工進； T 4：動力頭快退。

由于輸入信號呈現(xiàn)二維邏輯關(guān)系，即可用0和1分別表示斷和開兩種狀態(tài)。由于實際的約束條件，不可能出現(xiàn)2n個輸入狀態(tài)， n為輸入的個數(shù)。對于本例得到輸入狀態(tài)對應(yīng)的輸入信號的狀態(tài)：T 1： { ， 0， 0， 0， 0， }， { 1， ， 1， 0， 0，1} T 2： { 0， 1， ， 0， 0， }，{ 1， 1， ， ， ， } T 3： { 0， 1， 0} T 4： { 0， ， ， ， 1， }， { 1， ， 1， 0，0， 0}說明： 表示0或1.{ }中元素的值分別代表輸入信號為S、SB 1、SB 2、ST 3、ST 4和ST 1的狀態(tài)。

根據(jù)以上的真值表示可以得出四種輸出狀態(tài)的一種。而每一種狀態(tài)對應(yīng)著一種閥門控制形式。如T 1時P 1、P 2閥門關(guān)閉， P 3、P 4閥門打開，或相反。T 2、T 3時，關(guān)閉P 2、P 3，打開P 4，控制P 1的開度，就得到快進和工進。T 4時關(guān)閉P 1、P 4，打開P 2、P 3即可實現(xiàn)。因此，只要實現(xiàn)這樣的邏輯關(guān)系就可實現(xiàn)所要的運動形式。而這里是沒有液壓控制系統(tǒng)和控制調(diào)節(jié)回路，而是用軟件代替了它們。同時可以將運動的信息反饋到系統(tǒng)中，還可以實現(xiàn)全程跟蹤控制調(diào)節(jié)，例如：要求工進是要平穩(wěn)，即可采集速度信息，經(jīng)過軟件分析調(diào)節(jié)各閥門，使其達到要求。因此，使用軟件液壓元件不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)需要的輸入，而且可以根據(jù)實際情況，對系統(tǒng)的任意參數(shù)進行控制，從而使得整個液壓系統(tǒng)更能滿足設(shè)計的性能和要求。

4討論

（1）軟件液壓元件的實現(xiàn)，使得液壓系統(tǒng)僅僅變?yōu)?個模塊：能亮模塊、執(zhí)行模塊、軟件控制模塊。大大簡化了液壓系統(tǒng)。

（2）軟件液壓元件代替了液壓控制系統(tǒng)和液壓控制調(diào)節(jié)回路的實際物理元件，使得對于信息的處理變得有很大柔性，對于一個標注的結(jié)果，僅僅改變軟件的內(nèi)容，即可實現(xiàn)任意運動形式，從而使得液壓系統(tǒng)的模塊化程度高，柔性更強。

（3）軟件液壓元件由于是對于信息進行處理，按照人們的意志執(zhí)行，因此，可以對輸入及輸出加以控制，使得整個液壓系統(tǒng)容易滿足人們的設(shè)計要求。而這一點對于彌補液壓系統(tǒng)的不足，具有重要的作用，能夠使得液壓系統(tǒng)的精度大大地提高。

（4）軟件液壓元件的運用使得對于系統(tǒng)的簡化開發(fā)、成本降低、重量減輕、性能提高、產(chǎn)品開發(fā)和研制周期縮短，特別是靈活性、適應(yīng)性和智能性有很大的改觀，并能帶來巨大的經(jīng)濟效益。