液壓(ya)與伺服混合驅動技術帶來更(geng)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)在機械(xie)工程領(ling)域仍占有(you)著很大的(de)(de)(de)(de)市場(chang)份額(e)。執行機構的(de)(de)(de)(de)高(gao)功率密度(du)以(yi)及直(zhi)線運動(dong)的(de)(de)(de)(de)實現簡單和(he)成本低廉，使緊湊的(de)(de)(de)(de)系統(tong)設計方案成為(wei)(wei)了(le)可能(neng)(neng)。由于(yu)采用了(le)液(ye)壓蓄(xu)能(neng)(neng)器和(he)伺服(fu)閥技(ji)術，因此能(neng)(neng)夠使用高(gao)動(dong)態、高(gao)精確性驅動(dong)器，例如，在注塑機上的(de)(de)(de)(de)應用。但與此同時，液(ye)壓驅動(dong)軸也有(you)著不容忽視的(de)(de)(de)(de)缺點：低能(neng)(neng)效、環境(jing)噪聲以(yi)及液(ye)壓油的(de)(de)(de)(de)污染。盡管如此，液(ye)壓還(huan)不是能(neng)(neng)完全被(bei)取代，因為(wei)(wei)它(ta)能(neng)(neng)為(wei)(wei)很多應用場(chang)合提供較大的(de)(de)(de)(de)力(li)和(he)扭矩(ju)。
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(mian)有著特殊需(xu)求。液(ye)(ye)壓(ya)(ya)軸在(zai)從(cong)引導運(yun)動(dong)到控制(zhi)壓(ya)(ya)力曲線的過(guo)渡中對時(shi)間非(fei)常(chang)敏(min)感。簡單的液(ye)(ye)壓(ya)(ya)軸通(tong)常(chang)擁有較低的固有頻率和高度定位控制(zhi)系統性能(neng)。這就(jiu)是(shi)為什么采用 PID 控制(zhi)時(shi)間位移曲線會失(shi)敗的原(yuan)因。因此(ci)，在(zai)過(guo)去(qu)，液(ye)(ye)壓(ya)(ya)軸常(chang)常(chang)需(xu)要使用專用的硬件控制(zhi)器。
液壓功能庫：通過軟件實現運動控制功能
Beckhoff 基于 PC 的控制器的分(fen)為硬(ying)件(jian)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)和軟(ruan)件(jian)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)兩(liang)個(ge)部(bu)分(fen)。運動控制功能通過(guo)軟(ruan)件(jian)庫實現(xian)，無需任何(he)專用硬(ying)件(jian)。而(er)過(guo)程(cheng)數據將通過(guo)電子(zi)總線端子(zi)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)讀入和輸出(chu)。采用 Beckhoff XFC 極速控制技術(shu)，將大大縮短(duan)系統響應時(shi)間；若采用 EtherCAT 和功能強大的 Intel? CPU ，可實現(xian)控制器采樣時(shi)間達到 100 μs。
TwinCAT 液(ye)壓功能庫提供了液(ye)壓軸(zhou)的運(yun)動控制(zhi)功能；電動伺(si)服軸(zhou)也可選擇性地進行(xing)控制(zhi)。模塊設計及認證(zheng)符(fu)合 open 標(biao)準。用戶使用的界面在(zai)功能(neng)(neng)上與 Beckhoff 以(yi)及其(qi)他制(zhi)造商的同類(lei)產品相同。液(ye)壓功能(neng)(neng)庫支持(chi)所(suo)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。
軌跡控制與時間控制的比(bi)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)軸(zhou)通常用在需(xu)要從速度控(kong)制轉(zhuan)換到壓(ya)(ya)力調節的設備中(zhong)，例如，壓(ya)(ya)機、注塑(su)機或模鑄機。XFC 結合了液壓(ya)(ya)功能庫中(zhong)的功能，具有對輸入信號響應(ying)時間(jian)短、時間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv)高的特(te)點，它為上(shang)述應(ying)用提供了理想(xiang)的解決方(fang)案(an)。這(zhe)樣(yang)，注塑(su)運動由位(wei)移引導；隨后的壓(ya)(ya)力調節在閉(bi)環中(zhong)根(gen)據(ju)特(te)定的過(guo)程以高分(fen)辨(bian)率(lv)的方(fang)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
為了(le)增加(jia)能效，混合驅(qu)動(dong)(dong)方(fang)案(an) — 結合使用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)動(dong)(dong)伺(si)服驅(qu)動(dong)(dong)軸和液(ye)壓驅(qu)動(dong)(dong)軸 — 已(yi)在實際運用(yong)(yong)(yong)中(zhong)獲得(de)了(le)越(yue)來越(yue)多的青睞(lai)。伺(si)服電(dian)(dian)機也(ye)可通過使用(yong)(yong)(yong)液(ye)壓功能庫(ku)以點對點的方(fang)式進(jin)行(xing)控制。時間控制曲線曲線也(ye)可由(you)液(ye)壓功能庫(ku)生成。同時，液(ye)壓功能庫(ku)也(ye)支持(chi)電(dian)(dian)動(dong)(dong)軸的同步(bu)運動(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(jian)提供操(cao)作簡單的診斷功(gong)能
示波器功能(neng)(neng)（Scope View）軟(ruan)件(jian)通過對(dui)(dui)重要(yao)信號特(te)性曲線的精(jing)確分析簡(jian)化了控制軟(ruan)件(jian)的實施和(he)驗證(zheng)工作(zuo)。它可(ke)以(yi)(yi)在(zai) TwinCAT 開(kai)發環境中擴展。所(suo)有(you)輸入信號以(yi)(yi)及內部變量(liang)(liang)(liang)都以(yi)(yi)不同的軸分辨率顯示。為了能(neng)(neng)夠以(yi)(yi)最佳方式運行(xing)液(ye)壓回路，常常需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)重新調整(zheng)。對(dui)(dui)于出現(xian)緊急情況(kuang)時需(xu)要(yao)維(wei)修服務，并需(xu)要(yao)大量(liang)(liang)(liang)信息的時候，總部的開(kai)發人(ren)員(yuan)必須提(ti)供(gong)支持(chi)。通常，專用(yong)的硬件(jian)解(jie)決方案(an)有(you)很(hen)大的局限性。若使用(yong) TwinCAT Scope View 軟(ruan)件(jian)，能(neng)(neng)夠保存并發送(song)測量(liang)(liang)(liang)結(jie)果(guo)以(yi)(yi)對(dui)(dui)故障進(jin)行(xing)分析，并可(ke)為現(xian)場維(wei)修提(ti)供(gong)帶測量(liang)(liang)(liang)調整(zheng)功能(neng)(neng)的模板。
