液壓傳動(dòng)是以流體作為工作介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行傳動(dòng)和控制的一種傳動(dòng)形式。相對(duì)于電力拖動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)而言，液壓傳動(dòng)具有輸出力大，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，調(diào)速方便以及易于控制等優(yōu)點(diǎn)，目前液壓技術(shù)已滲透到很多領(lǐng)域，在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)。

當(dāng)需要液壓控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸或液壓馬達(dá)）的速度、位置、以及力時(shí)，傳統(tǒng)的液壓控制方法為閥：動(dòng)力源采用三相異步工頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵對(duì)液壓進(jìn)行供油提供固定的流量，液壓系統(tǒng)采用液壓調(diào)速閥或者比例伺服閥進(jìn)行調(diào)節(jié)開口，調(diào)節(jié)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量，從而調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作速度，多余的油液的流量通過液壓溢流閥溢流或者變排量形式的液壓泵進(jìn)行動(dòng)力源流量調(diào)節(jié)以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變化，這種控制方法存在較大的能源浪費(fèi)、浪費(fèi)的能源轉(zhuǎn)化為熱量，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)溫升增加，并且比例伺服閥對(duì)油液清潔度的要求較高，使用維護(hù)成本較高。

直驅(qū)式容積控制(DDVC)電液伺服系統(tǒng)是近些年研究發(fā)展起來的一種新型的容積調(diào)速電液伺服系統(tǒng)，具有伺服電動(dòng)機(jī)控制的靈活性和液壓大出力的雙重優(yōu)點(diǎn)，也叫無閥電液伺服系統(tǒng)，它直接用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量液壓泵，通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而達(dá)到改變定量液壓泵的輸出流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸的速度或位置的控制。這種新型的電液執(zhí)行器本質(zhì)上屬容積調(diào)速，克服了節(jié)流型傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的缺陷，具有節(jié)能、抗污染能力強(qiáng)、緊湊、安裝連接簡便等顯著特點(diǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)在國內(nèi)外經(jīng)過多年的大量應(yīng)用，在技術(shù)上已經(jīng)成熟，價(jià)格也有所下降。它能可靠地實(shí)現(xiàn)變速、變向、限轉(zhuǎn)矩的伺服動(dòng)作指令，通過外部壓力傳感器或者·的反饋，能夠精確調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、力以及位置。與傳統(tǒng)的有閥伺服系統(tǒng)相比，伺服執(zhí)行裝置可以完全消除系統(tǒng)中存在的節(jié)流損失，實(shí)現(xiàn)去大出力，同時(shí)具有對(duì)油液污染敏感性低、噪聲低，無需輔助油源，可簡化泵的結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。因此具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

隨著制造業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)對(duì)高精、高效、自動(dòng)化機(jī)床，特別是數(shù)控機(jī)床的需求量越來越大，對(duì)液壓控制技術(shù)的要求也越來越高、不僅僅要求液壓系統(tǒng)有節(jié)能、環(huán)保的性能、同時(shí)也要求整套控制系統(tǒng)能夠有快速的響應(yīng)，能夠解決液壓上面的精確的位置、壓力控制、以及多缸同步等問題。

技術(shù)方案介紹

液壓系統(tǒng)在不同壓力以及油溫下液壓系統(tǒng)容積效率不一樣，因此沒有精確的傳動(dòng)比，并且液壓油具有壓縮性，液壓系統(tǒng)有較大的慣量，因此在進(jìn)行位置或者壓力全閉環(huán)控制時(shí)，需要控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)能夠快速的響應(yīng)。

并且PLC由于其掃描周期跟程序量有關(guān)、在響應(yīng)要求較快的精確位置控制、力控制、多缸同步控制時(shí)很難達(dá)到系統(tǒng)要求，這種情況一般需要能夠快速響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器。

TRIO運(yùn)動(dòng)控制器作為一款功能強(qiáng)大的控制器，特別適合于液壓控制（圖1），其應(yīng)用優(yōu)勢有：

圖1TRIO運(yùn)動(dòng)控制器

1、TRIO控制器模擬量閉環(huán)核心算法能夠?qū)⒔邮盏腟SI或者差分式位移信號(hào)和給伺服泵（伺服電機(jī)+油泵）輸出的模擬量（或者給比例閥輸出的模擬量）自動(dòng)形成一個(gè)模擬量閉環(huán)，無需編寫閉環(huán)控制程序，只需簡單的設(shè)置PID等控制參數(shù)即可保證單缸閉環(huán)控制和多缸交叉耦合同步控制效果，除了常規(guī)的PID參數(shù)調(diào)節(jié)功能外，控制器還應(yīng)支持摩擦補(bǔ)償、死區(qū)補(bǔ)償、前饋控制以及自適應(yīng)控制等特別適合液壓控制的功能。

2、533MHzARM11處理器，64位高精度運(yùn)動(dòng)計(jì)算，伺服刷新周期125us。

埃斯頓的電液伺服系統(tǒng)專用于液壓行業(yè)，為典型的直驅(qū)式容積控制系統(tǒng)，伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)油泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，通過接收外部的模擬量轉(zhuǎn)速以及壓力指令進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)、具有流量以及壓力雙閉環(huán)效果，其轉(zhuǎn)速響應(yīng)快、壓力閉環(huán)效果好。

TRIO結(jié)合埃斯頓電液伺服的應(yīng)用

在系統(tǒng)工藝較為復(fù)雜時(shí)，可以采用PLC和TRIO協(xié)調(diào)控制的方法，PLC負(fù)責(zé)邏輯工藝動(dòng)作，TRIO負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制（高精度或者同步控制），PLC與TRIO通過I/O交互或者M(jìn)ODBUS通訊。方案優(yōu)勢包括：

1.主系統(tǒng)邏輯工藝采用PLC容易實(shí)現(xiàn)，編程簡便、維護(hù)方便，編程量改動(dòng)小。

2.TRIO用于高精度位置控制及雙缸同步控制，由位置傳感器采集實(shí)時(shí)位置信號(hào)并反饋給TRIO運(yùn)動(dòng)控制器，TRIO核心算法對(duì)伺服進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制以達(dá)到實(shí)時(shí)同步控制，編程也較簡單。

圖2典型的單缸或多缸控制圖

圖3兩缸同步控制

圖4典型的四缸同步控制圖

圖5四角調(diào)平應(yīng)用

結(jié)語

TRIO結(jié)合埃斯頓電液伺服通過迷你量閉環(huán)進(jìn)行直驅(qū)式容積控制時(shí)，可以替代部分比例伺服閥，取得很好的效果，特別適合于液壓傳動(dòng)的位置、壓力控制、多缸同步控制；直驅(qū)式容積控制的方法是結(jié)合了液壓傳動(dòng)高功率密度、出力大的優(yōu)勢，同時(shí)也具有純電傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能控制、高精度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、節(jié)能易控的優(yōu)勢，其可達(dá)到如下性能：

1.適合于液壓機(jī)械系統(tǒng)單缸、多缸位置控制；以及單缸、多缸同步運(yùn)動(dòng)控制；

2.單油缸定位精度高達(dá)±0.02mm內(nèi)，同步控制精度高達(dá)±0.05mm內(nèi)；

3.相對(duì)比例伺服閥控制，節(jié)能、溫升低、油液清潔度要求較低，維護(hù)工作量較小。