泰豐液壓： 液壓與伺服混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)帶來(lái)更高能效
編輯：Admin上傳時(shí)間：2023-02-06瀏覽：260 次
近年來(lái)，盡管電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用在不斷增長(zhǎng)，但液壓驅(qū)動(dòng)在很多應(yīng)用中仍然是不可或缺的一部分。一般液壓控制系統(tǒng)都要求有高性能、適合的控制方案， 在過(guò)去，人們普遍使用專屬控制解決方案，但是現(xiàn)在，Beckhoff 提供了一種基于 PC 的控制解決方案，相比 之下有更加強(qiáng)大的功能，使編程和維護(hù)工作更加輕松。通過(guò)采用 EtherCAT 總線和 TwinCAT 液壓 功能庫(kù)，能夠滿足很高的性能要求。TwinCAT 液壓功能庫(kù)為由液壓驅(qū)動(dòng)軸和電動(dòng)軸組成的混合 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供了銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)的能效。
靜液壓驅(qū)動(dòng)在機(jī)械工程領(lǐng)域仍占有著很大的市場(chǎng)份額。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高功率密度以及直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和成本低廉，使緊湊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案成為了可能。由于采用了液壓蓄能器和伺服閥技術(shù)，因此能夠使用高動(dòng)態(tài)、高企業(yè)產(chǎn)品免費(fèi)信息發(fā)布平臺(tái)性驅(qū)動(dòng)器，例如，在注塑機(jī)上的應(yīng)用。但與此同時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)軸也有著不容忽視的缺點(diǎn)：低能效、環(huán)境噪聲以及液壓油的污染。盡管如此，液壓還不是能完全被取代，因?yàn)樗転楹芏鄳?yīng)用場(chǎng)合提供較大的力和扭矩。
從控制技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，液壓驅(qū)動(dòng)軸在控制算法和響應(yīng)
時(shí)間方面有著特殊需求。液壓軸在從引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)到控制壓力曲線的過(guò)渡中對(duì)時(shí)間非常敏感。簡(jiǎn)單的液壓軸通常擁有較低的固有頻率和高度定位控制系統(tǒng)性能。這就是為什么采用 PID 控制時(shí)間位移曲線會(huì)失敗的原因。因此，在過(guò)去，液壓軸常常需要使用專用的硬件控制器。
液壓功能庫(kù)：通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能
Beckhoff 基于 PC 的控制器的分為硬件模塊和軟件模塊兩個(gè)部分。運(yùn)動(dòng)控制功能通過(guò)軟件庫(kù)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需任何專用硬件。而過(guò)程數(shù)據(jù)將通過(guò)電子總線端子模塊讀入和輸出。采用 Beckhoff XFC 極速控制技術(shù)，將大大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間；若采用 EtherCAT 和功能強(qiáng)大的 Intel® CPU ，可實(shí)現(xiàn)控制器采樣時(shí)間達(dá)到 100 μs。
TwinCAT 液壓功能庫(kù)提供了液壓軸的運(yùn)動(dòng)控制功能；電動(dòng)伺服軸也可選擇性地進(jìn)行控制。模塊設(shè)計(jì)及認(rèn)證符合 PLCopen 標(biāo)準(zhǔn)。用戶使用的界面在功能上與 Beckhoff 以及其他制造商的同類(lèi)產(chǎn)品相同。液壓功能庫(kù)支持所有通用的傳感器類(lèi)型；非線性閥特性曲線通過(guò)采用對(duì)自動(dòng)生成的特性曲線進(jìn)行線性化來(lái)補(bǔ)償。
如果簡(jiǎn)單的 PID 位移控制器找到一個(gè)與位移無(wú)關(guān)的特殊控制系統(tǒng)特性，傳統(tǒng)的 NC 系統(tǒng)將計(jì)算出與時(shí)間相關(guān)的時(shí)間位移曲線。該液壓驅(qū)動(dòng)器的特殊控制系統(tǒng)特性要求生成的曲線考慮到與位移相關(guān)的軌跡特性、黏滑效應(yīng)以及產(chǎn)品店鋪制動(dòng)/延遲時(shí)間。液壓功能庫(kù)包含了生成漸進(jìn)曲線的功能模塊。方向相關(guān)的控制系統(tǒng)特性也被考慮進(jìn)去，加速和減速匝道則根據(jù)曲線精度標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際貿(mào)易小周期時(shí)間來(lái)計(jì)算。
軌跡控制與時(shí)間控制的比較
傳統(tǒng)的 NC 控制器計(jì)算的位移曲線是一個(gè)時(shí)間函數(shù)，但是，這種計(jì)算方式不適用于液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性曲線。在時(shí)間控制中，可以觀察到對(duì)象有強(qiáng)烈的速度波動(dòng)、過(guò)沖或黏滑振動(dòng)。經(jīng)濟(jì)的液壓方案不使用伺服閥，但需要生成一個(gè)位移相關(guān)的曲線。對(duì)于這些軌跡來(lái)說(shuō)，與高驅(qū)動(dòng)速度和目標(biāo)企業(yè)產(chǎn)品免費(fèi)信息發(fā)布平臺(tái)定位相比，曲線精度就顯得不那么重要了。對(duì)于位移相關(guān)的運(yùn)動(dòng)控制，在運(yùn)動(dòng)期間不會(huì)執(zhí)行位移控制；決定生成曲線的控制變量是剩余距離，而不是時(shí)間。達(dá)到目標(biāo)位置是通過(guò)制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)的，例如，啟動(dòng)一個(gè)根函數(shù)后。
液壓軸通常用在需要從速度控制轉(zhuǎn)換到壓力調(diào)節(jié)的設(shè)備中，例如，壓機(jī)、注塑機(jī)或模鑄機(jī)。XFC 結(jié)合了液壓功能庫(kù)中的功能，具有對(duì)輸入信號(hào)響應(yīng)時(shí)間短、時(shí)間分辨率高的特點(diǎn)，它為上述應(yīng)用提供了理想的解決方案。這樣，注塑運(yùn)動(dòng)由位移引導(dǎo)；隨后的壓力調(diào)節(jié)在閉環(huán)中根據(jù)特定的過(guò)程以高分辨率的方式實(shí)現(xiàn)。
在壓機(jī)和折彎?rùn)C(jī)應(yīng)用中，要求多個(gè)液壓軸同時(shí)驅(qū)動(dòng)；為此將強(qiáng)制進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)和非橫向力的壓力增加。在實(shí)際應(yīng)用中，使用液壓功能庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)用小于 10 或者大到數(shù)千噸的驅(qū)動(dòng)壓力帶動(dòng)國(guó)際貿(mào)易多 20 根同步軸。根據(jù)具體的需求，液壓功能庫(kù)可支持主/從軸或虛擬主軸方式。若要構(gòu)建高閉合力，直線液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須與非線性齒輪結(jié)合，如連桿或曲柄機(jī)構(gòu)；液壓功能庫(kù)也可為此提供合適的轉(zhuǎn)換功能。
液壓軸和電動(dòng)伺服軸結(jié)合使用 — 顯著提高能效
為了增加能效，混合驅(qū)動(dòng)方案 — 結(jié)合使用電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)軸和液壓驅(qū)動(dòng)軸 — 已在實(shí)際運(yùn)用中獲得了越來(lái)越多的青睞。伺服電機(jī)也可通過(guò)使用液壓功能庫(kù)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行控制。時(shí)間控制曲線曲線也可由液壓功能庫(kù)生成。同時(shí)，液壓功能庫(kù)也支持電動(dòng)軸的同步運(yùn)動(dòng)。
伺服電機(jī)和液壓定位的容積式泵的混合使用將進(jìn)一步提升靜液壓驅(qū)動(dòng)的能效。液壓功能庫(kù)中的軌跡控制與活動(dòng)部分相關(guān)，同時(shí)，使用高動(dòng)態(tài)性 EtherCAT 驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)全新的創(chuàng)新型運(yùn)動(dòng)控制方案。
Scope View 軟件提供操作簡(jiǎn)單的診斷功能
示波器功能（Scope View）軟件通過(guò)對(duì)重要信號(hào)特性曲線的企業(yè)產(chǎn)品免費(fèi)信息發(fā)布平臺(tái)分析簡(jiǎn)化了控制軟件的實(shí)施和驗(yàn)證工作。它可以在 TwinCAT 開(kāi)發(fā)環(huán)境中擴(kuò)展。所有輸入信號(hào)以及內(nèi)部變量都以不同的軸分辨率顯示。為了能夠以銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)方式運(yùn)行液壓回路，常常需要進(jìn)行重新調(diào)整。對(duì)于出現(xiàn)緊急情況時(shí)需要維修服務(wù)，并需要大量信息的時(shí)候，總部的開(kāi)發(fā)人員必須提供支持。通常，專用的硬件解決方案有很大的局限性。若使用 TwinCAT Scope View 軟件，能夠保存并發(fā)送測(cè)量結(jié)果以對(duì)故障進(jìn)行分析，并可為現(xiàn)場(chǎng)維修提供帶測(cè)量調(diào)整功能的模板
