TRIO在液压直驱式容积控制的应用

液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式。相对于电力拖动和机械传动而言，液压传动具有输出力大，结构紧凑，体积小，调速方便以及易于控制等优点，目前液压技术已渗透到很多领域，在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。

当需要液压控制执行机构（油缸或液压马达）的速度、位置、以及力时，传统的液压控制方法为阀：动力源采用三相异步工频电机驱动油泵对液压进行供油提供固定的流量，液压系统采用液压调速阀或者比例伺服阀进行调节开口，调节到执行机构的流量，从而调节执行机构的工作速度，多余的油液的流量通过液压溢流阀溢流或者变排量形式的液压泵进行动力源流量调节以适应执行机构变化，这种控制方法存在较大的能源浪费、浪费的能源转化为热量，导致液压系统温升增加，并且比例伺服阀对油液清洁度的要求较高，使用维护成本较高。

直驱式容积控制(DDVC)电液伺服系统是近些年研究发展起来的一种新型的容积调速电液伺服系统，具有伺服电动机控制的灵活性和液压大出力的双重优点，也叫无阀电液伺服系统，它直接用伺服电机驱动定量液压泵，通过控制伺服电机的转速，而达到改变定量液压泵的输出流量，从而实现对液压缸的速度或位置的控制。这种新型的电液执行器本质上属容积调速，克服了节流型传统液压系统的缺陷，具有节能、抗污染能力强、紧凑、安装连接简便等显著特点。交流伺服电动机在国内外经过多年的大量应用，在技术上已经成熟，价格也有所下降。它能可靠地实现变速、变向、限转矩的伺服动作指令，通过外部压力传感器或者·的反馈，能够精确调节液压执行机构的速度、力以及位置。与传统的有阀伺服系统相比，伺服执行装置可以完全消除系统中存在的节流损失，实现去大出力，同时具有对油液污染敏感性低、噪声低，无需辅助油源，可简化泵的结构等优点。因此具有良好的开发应用前景。

随着制造业技术的进步，国内对高精、高效、自动化机床，特别是数控机床的需求量越来越大，对液压控制技术的要求也越来越高、不仅仅要求液压系统有节能、环保的性能、同时也要求整套控制系统能够有快速的响应，能够解决液压上面的精确的位置、压力控制、以及多缸同步等问题。

技术方案介绍

液压系统在不同压力以及油温下液压系统容积效率不一样，因此没有精确的传动比，并且液压油具有压缩性，液压系统有较大的惯量，因此在进行位置或者压力全闭环控制时，需要控制系统、伺服系统能够快速的响应。

并且PLC由于其扫描周期跟程序量有关、在响应要求较快的精确位置控制、力控制、多缸同步控制时很难达到系统要求，这种情况一般需要能够快速响应的运动控制器。

TRIO运动控制器作为一款功能强大的控制器，特别适合于液压控制（图1），其应用优势有：

图1TRIO运动控制器

1、TRIO控制器模拟量闭环核心算法能够将接收的SSI或者差分式位移信号和给伺服泵（伺服电机+油泵）输出的模拟量（或者给比例阀输出的模拟量）自动形成一个模拟量闭环，无需编写闭环控制程序，只需简单的设置PID等控制参数即可保证单缸闭环控制和多缸交叉耦合同步控制效果，除了常规的PID参数调节功能外，控制器还应支持摩擦补偿、死区补偿、前馈控制以及自适应控制等特别适合液压控制的功能。

2、533MHzARM11处理器，64位高精度运动计算，伺服刷新周期125us。

埃斯顿的电液伺服系统专用于液压行业，为典型的直驱式容积控制系统，伺服电机直接驱动油泵进行转速调节，通过接收外部的模拟量转速以及压力指令进行自动调节、具有流量以及压力双闭环效果，其转速响应快、压力闭环效果好。

TRIO结合埃斯顿电液伺服的应用

在系统工艺较为复杂时，可以采用PLC和TRIO协调控制的方法，PLC负责逻辑工艺动作，TRIO负责运动控制（高精度或者同步控制），PLC与TRIO通过I/O交互或者MODBUS通讯。方案优势包括：

1.主系统逻辑工艺采用PLC容易实现，编程简便、维护方便，编程量改动小。

2.TRIO用于高精度位置控制及双缸同步控制，由位置传感器采集实时位置信号并反馈给TRIO运动控制器，TRIO核心算法对伺服进行转速控制以达到实时同步控制，编程也较简单。

图2典型的单缸或多缸控制图

图3两缸同步控制

图4典型的四缸同步控制图

图5四角调平应用

结语

TRIO结合埃斯顿电液伺服通过迷你量闭环进行直驱式容积控制时，可以替代部分比例伺服阀，取得很好的效果，特别适合于液压传动的位置、压力控制、多缸同步控制；直驱式容积控制的方法是结合了液压传动高功率密度、出力大的优势，同时也具有纯电传动系统节能控制、高精度高动态响应、节能易控的优势，其可达到如下性能：

1.适合于液压机械系统单缸、多缸位置控制；以及单缸、多缸同步运动控制；

2.单油缸定位精度高达±0.02mm内，同步控制精度高达±0.05mm内；

3.相对比例伺服阀控制，节能、温升低、油液清洁度要求较低，维护工作量较小。