面向智能液压系统的运动控制
科尔摩根针对流体应用推出标准化伺服解决方案。
抛弃阀门，改用电机：科尔摩根基于S700系列伺服驱动器开发了一种现成的液压应用驱动解决方案。新的解决方案不仅能提高应用的能效，满足其对液压系统的高功率密度要求，而且还能提高控制精度，延长使用寿命。
液压应用的压力和体积流量控制通常借助变量泵来实现。标准解决方案使用相对原始的异步电机来驱动变量泵，并将装置与控制系统相连，以确保满足设定值。这种经典设置通过压力传感器进行控制，其压力和流速的控制范围很宽，但并不精确。此外，该方案还具有能效低、噪声大两大缺点，因为相比于同步电机，异步电机会产生大量无功功率和噪声。
相比之下，科尔摩根的解决方案无需使用阀门，通过控制同步伺服电机的转速即可满足液压应用中不断变化的压力和流量要求。S700伺服驱动器采用同步伺服电机和固定排量泵来控制压力和流量。每次旋转的输送量都相同。如此一来，控制的参考变量就只剩下转速了。
伺服驱动器采用独立压力控制
此伺服驱动解决方案专为液压应用而设计，旨在让S700智能伺服逆变器实现自主控制。控制系统通过现场总线或模拟信号连接，仅负责指定压力和体积值，而要精准达到这些指定值则由伺服驱动器通过调节转速来实现。“我们的采样转速高达16 kHz，具备快速、精确控制转速的能力，能实现理想的压力和体积值，”科尔摩根开发工程师Georg Jaskowski表示。此外，科尔摩根的S700伺服驱动器的软件能实现更高的泵速，方便进行效率补偿。Georg Jaskowski还表示：“线性插值也是如此，能维持平衡，吸收振动和脉动，确保良好效果。”这样还能获得另外的优势，即在实际操作中能以配方的形式通过驱动器的配置文件和斜坡保存目标压力和体积值，方便控制系统立即访问和使用这些数据。
奥地利的Hainzl公司充分利用了上述优势设计了中低功率范围的完整液压解决方案，广泛适用于从塑料加工到物料搬运等各种应用场合。Hainzl流体技术负责人Peter Schrenk表示，电动液压系统在1到20 KW范围内的优势显而易见。除此之外，集中式系统仍然可以继续使用。
投资回报快
根据奥地利林茨市流体专家Peter Schrenk的经验，伺服泵的投资回报周期要比传统技术要快得多。他解释道：“因为我们系统中的控制元件更少，复杂性更低。”这项技术使用了更安静的驱动器，可将噪音排放控制在75dB以下，因此能为工作场所提供良好的人体工学条件。“这样能很好地帮助生产企业缓解当下日益突出的噪音问题，满足健康和安全要求。”
电液的主要优势是应用范围广泛，无需退而求其次（就过程区域内的液压是否由中央装置提供而言）。“我们能轻松让应用达到与液压相关的高功率密度，”Peter Schrenk强调。而且布线也比液压管线更简单。此外，紧凑型装置使用的液压油要少得多，并且仅在已连接过程确实需要液压动力时才激活。相比之下，集中式系统需要始终保持运行压力，尤其是在液压轴作为一个整体工作且出现延误的生产过程中。借助科尔摩根AKM系列高动态伺服电机，电动液压一立起来就能投入运行。
从长远来看，由于该方案在待机模式下不再产生损耗，能显著提高能效。同时由于机械应力降低，可缓解油老化速度，延长液压介质的使用寿命。最终带来的优势是：维护间隔延长，耗材成本更低，可用性更高。由于有针对性地使用了液压油，因此流体使用寿命更长，同时通过整体降低功率损耗，可防止环境温度过度升高。对于OEM厂商和机械操作员而言，任何“废热”的减少都是有利的，因为这样在操作过程中就无需费心控制或降低温升。高效的科尔摩根AKM伺服电机还能保持较低的热功率损耗，减少电机侧的热量输入。此外，该同步伺服电机无需配备独立风扇即可运行。
制动功率不作用于液压系统
在部分负荷和待机情况下，热量也会对寿命和能效产生负面影响，即液压系统本身受到制动力影响。Hainzl借助科尔摩根技术处理各项任务，例如在内部物流过程中升降重型钢制零件。在集中式液压系统中，下降过程产生的功率只能通过油以热量的形式吸收。如前文所述，后果是会导致温升，甚至可能还要采取其他冷却措施，进而进一步降低机器整体能效，比如设备综合效率 (OEE)。Hainzl流体技术主管解释说：“我们与科尔摩根共同开发的电液系统能将制动功率直接传递给电机。”因此，Hainzl可回收利用制动功率，特别是在不断重复的下降过程中，这种方式不仅精妙，更重要的是节能。
总结
凭借现成的伺服泵驱动解决方案，科尔摩根基于S700系列伺服驱动器为电液执行器 (EHA) 开发了新的功能。通过在工程阶段设置相关参数，基于软件的应用能轻松适应各种应用要求。这意味着既能获得EHA之利，又不必考虑现有集中式液压系统可能存在的限制。为更好地投入使用，科尔摩根驱动解决方案采用了模块化、开放式设计，可轻松集成到现有的自动化设置之中。
作者：Jens Depping，科尔摩根品牌营销总监，德国拉廷根市
