液壓與伺(si)服混合驅動(dong)技術帶(dai)來更高能效
近年來，盡管電子驅動技術的應用在不斷增長，但液壓驅動在很多應用中仍然是不可或缺的一部分。一般液壓控制系統都要求有高性能、適合的控制方案， 在過去，人們普遍使用專屬控制解決方案，但是現在，Beckhoff 提供了一種基于 PC 的控制解決方案，相比 之下有更加強大的功能，使編程和維護工作更加輕松。通過采用 EtherCAT 總線和 TwinCAT 液壓 功能庫，能夠滿足很高的性能要求。TwinCAT 液壓功能庫為由液壓驅動軸和電動軸組成的混合 驅動機構提供了最佳的能效。
靜液(ye)壓驅動(dong)(dong)(dong)在(zai)機(ji)(ji)械(xie)工程領(ling)域仍(reng)占有(you)著很大的(de)市場(chang)(chang)份額。執(zhi)行機(ji)(ji)構的(de)高功率密度以及直線運動(dong)(dong)(dong)的(de)實現簡單和成本低廉，使緊湊的(de)系統設計(ji)方案成為了(le)可能。由于(yu)采(cai)用了(le)液(ye)壓蓄(xu)能器和伺服閥技術，因(yin)此能夠使用高動(dong)(dong)(dong)態、高精(jing)確性驅動(dong)(dong)(dong)器，例如，在(zai)注塑機(ji)(ji)上的(de)應用。但與此同時，液(ye)壓驅動(dong)(dong)(dong)軸(zhou)也有(you)著不(bu)容忽(hu)視的(de)缺點：低能效、環境噪聲以及液(ye)壓油的(de)污染。盡管如此，液(ye)壓還不(bu)是能完全被取代，因(yin)為它能為很多應用場(chang)(chang)合提供較大的(de)力和扭(niu)矩。
從控制技術角度來說，液壓驅動軸在控制算法和響應
時(shi)間方面有(you)(you)著特(te)殊需(xu)求。液壓(ya)(ya)(ya)軸(zhou)在(zai)從引導(dao)運動到控(kong)制壓(ya)(ya)(ya)力曲線的過渡中對時(shi)間非常(chang)敏感。簡單的液壓(ya)(ya)(ya)軸(zhou)通常(chang)擁有(you)(you)較低的固有(you)(you)頻率和(he)高度定位控(kong)制系統性能。這就是為什么采(cai)用 PID 控(kong)制時(shi)間位移曲線會(hui)失敗的原因。因此，在(zai)過去，液壓(ya)(ya)(ya)軸(zhou)常(chang)常(chang)需(xu)要使用專用的硬件(jian)控(kong)制器。
液壓功能庫：通過軟件實現運動控制功能
Beckhoff 基于 PC 的控制(zhi)器的分(fen)(fen)為硬件模塊和(he)軟(ruan)件模塊兩個部分(fen)(fen)。運動控制(zhi)功能通(tong)過軟(ruan)件庫實(shi)現，無(wu)需任何專用(yong)硬件。而過程數據將通(tong)過電子總(zong)線(xian)端子模塊讀入和(he)輸出。采用(yong) Beckhoff XFC 極速控制(zhi)技術(shu)，將大(da)大(da)縮短系(xi)統(tong)響應(ying)時間(jian)；若采用(yong) EtherCAT 和(he)功能強大(da)的 Intel? CPU ，可實(shi)現控制(zhi)器采樣時間(jian)達到 100 μs。
TwinCAT 液壓功(gong)能庫提供了(le)液壓軸(zhou)的運動控(kong)制功(gong)能；電動伺服(fu)軸(zhou)也可選擇(ze)性地進行控(kong)制。模(mo)塊(kuai)設(she)計及認證(zheng)符(fu)合 open 標(biao)準。用戶使(shi)用的界面在功能上與 Beckhoff 以及其他制造(zao)商的同(tong)類產品相同(tong)。液壓功能庫支(zhi)持(chi)所有通用的類型；非線性閥特性曲線通過采用對自動生成的特性曲線進行線性化來補償。
如果簡單的 PID 位移控制器找到一個與位移無關的特殊控制系統特性，傳統的 NC 系統將計算出與時間相關的時間位移曲線。該液壓驅動器的特殊控制系統特性要求生成的曲線考慮到與位移相關的軌跡特性、黏滑效應以及最大制動/延遲時間。液壓功能庫包含了生成漸進曲線的功能模塊。方向相關的控制系統特性也被考慮進去，加速和減速匝道則根據曲線精度標準或最小周期時間來計算。
軌(gui)跡控制與時間(jian)控制的比較
傳統的 NC 控制器計算的位移曲線是一個時間函數，但是，這種計算方式不適用于液壓執行機構的特性曲線。在時間控制中，可以觀察到對象有強烈的速度波動、過沖或黏滑振動。經濟的液壓方案不使用伺服閥，但需要生成一個位移相關的曲線。對于這些軌跡來說，與高驅動速度和目標精確定位相比，曲線精度就顯得不那么重要了。對于位移相關的運動控制，在運動期間不會執行位移控制；決定生成曲線的控制變量是剩余距離，而不是時間。達到目標位置是通過制動方式實現的，例如，啟動一個根函數后。
液壓(ya)(ya)(ya)軸通(tong)常用在需要從(cong)速度控制轉換到壓(ya)(ya)(ya)力(li)調節的(de)設備中(zhong)(zhong)，例如，壓(ya)(ya)(ya)機(ji)、注(zhu)塑(su)機(ji)或(huo)模(mo)鑄機(ji)。XFC 結合了(le)(le)液壓(ya)(ya)(ya)功(gong)(gong)能庫中(zhong)(zhong)的(de)功(gong)(gong)能，具有對(dui)輸入信(xin)號響應時間短、時間分辨率(lv)高(gao)的(de)特(te)(te)點，它(ta)為上述應用提供了(le)(le)理想(xiang)的(de)解決方案。這樣，注(zhu)塑(su)運動由位(wei)移引導；隨后的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)調節在閉環中(zhong)(zhong)根據特(te)(te)定(ding)的(de)過程以高(gao)分辨率(lv)的(de)方式實現。
在壓機和折彎機應用中，要求多個液壓軸同時驅動；為此將強制進行同步運動和非橫向力的壓力增加。在實際應用中，使用液壓功能庫可以實現用小于 10 或者大到數千噸的驅動壓力帶動最多 20 根同步軸。根據具體的需求，液壓功能庫可支持主/從軸或虛擬主軸方式。若要構建高閉合力，直線液壓執行機構必須與非線性齒輪結合，如連桿或曲柄機構；液壓功能庫也可為此提供合適的轉換功能。
液壓軸和電動伺服軸結合使用 — 顯著提高能效
為(wei)了(le)增加(jia)能(neng)效，混(hun)合驅(qu)動(dong)(dong)方案 — 結合使用(yong)電(dian)動(dong)(dong)伺服驅(qu)動(dong)(dong)軸(zhou)和液壓(ya)驅(qu)動(dong)(dong)軸(zhou) — 已(yi)在實(shi)際(ji)運(yun)(yun)用(yong)中(zhong)獲得了(le)越來(lai)越多的青(qing)睞(lai)。伺服電(dian)機也可通過使用(yong)液壓(ya)功能(neng)庫以點對(dui)點的方式進行控(kong)制(zhi)。時(shi)間控(kong)制(zhi)曲線曲線也可由液壓(ya)功能(neng)庫生(sheng)成。同時(shi)，液壓(ya)功能(neng)庫也支持電(dian)動(dong)(dong)軸(zhou)的同步(bu)運(yun)(yun)動(dong)(dong)。
伺服電機和液壓定位的容積式泵的混合使用將進一步提升靜液壓驅動的能效。液壓功能庫中的軌跡控制與活動部分相關，同時，使用高動態性 EtherCAT 驅動器能夠實現全新的創新型運動控制方案。
Scope View 軟件提供操作(zuo)簡單的診斷功能
示波器功(gong)能（Scope View）軟(ruan)件(jian)(jian)通過對(dui)重要(yao)信號(hao)特性曲(qu)線的精確分析簡(jian)化了控制(zhi)軟(ruan)件(jian)(jian)的實施和(he)驗(yan)證工作(zuo)。它可以(yi)(yi)在 TwinCAT 開發環境中擴展(zhan)。所有輸入信號(hao)以(yi)(yi)及內部變量(liang)都以(yi)(yi)不同的軸分辨率顯示。為了能夠(gou)以(yi)(yi)最(zui)佳(jia)方式運行(xing)(xing)液(ye)壓回路，常(chang)常(chang)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)(xing)重新(xin)調(diao)整(zheng)。對(dui)于出(chu)現(xian)緊(jin)急情況時(shi)需(xu)要(yao)維修(xiu)服務，并需(xu)要(yao)大量(liang)信息(xi)的時(shi)候，總部的開發人員必須提(ti)供(gong)支(zhi)持。通常(chang)，專用(yong)的硬件(jian)(jian)解決方案有很大的局限性。若使用(yong) TwinCAT Scope View 軟(ruan)件(jian)(jian)，能夠(gou)保(bao)存并發送測量(liang)結果以(yi)(yi)對(dui)故(gu)障進(jin)行(xing)(xing)分析，并可為現(xian)場維修(xiu)提(ti)供(gong)帶測量(liang)調(diao)整(zheng)功(gong)能的模板。
