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工業(yè)4.0下的液壓技術(shù)
結(jié)合液壓、電氣工程和開(kāi)放式通信的網(wǎng)絡(luò)化解決方案
將實(shí)際生產(chǎn)的物質(zhì)世界與信息技術(shù)的虛擬世界，融入工業(yè)4.0正變得越來(lái)越重要。對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的要求已經(jīng)明確定義為：分散的智能和自主行為，開(kāi)放的通訊標(biāo)準(zhǔn)，快速的網(wǎng)絡(luò)性能和集成情境的實(shí)時(shí)性。
液壓系統(tǒng)與數(shù)字控制技術(shù)和開(kāi)放式通信相結(jié)合，滿(mǎn)足了這些要求。它還打開(kāi)了液壓系統(tǒng)的物理優(yōu)勢(shì)，例如高功率密度，模塊化設(shè)計(jì)或網(wǎng)絡(luò)解決方案的魯棒性。
已經(jīng)采取了將液壓系統(tǒng)集成到工業(yè)4.0中的關(guān)鍵步驟：將液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接到數(shù)字控制電子裝置，將功能轉(zhuǎn)移到軟件。流體技術(shù)的所有特征已經(jīng)以算法的形式存儲(chǔ)在軟件中。它們自動(dòng)抵消了這種驅(qū)動(dòng)技術(shù)的非線(xiàn)性。典型的控制器例如從路徑控制到力控制或用于同步的過(guò)渡，例如在壓力機(jī)中，被預(yù)編程。憑借這種分散的智能，液壓驅(qū)動(dòng)器能自主運(yùn)行，并且適應(yīng)其參數(shù)變化過(guò)程。
這一發(fā)展背后的主要驅(qū)動(dòng)力之一是博世力士樂(lè)。早在90年代初，驅(qū)動(dòng)和控制專(zhuān)家就推出了具有分散智能的第一臺(tái)電液線(xiàn)性軸（electro-hydraulic linear axes）進(jìn)入市場(chǎng)。
快速聯(lián)網(wǎng)軟件
博世力士樂(lè)始終堅(jiān)持這一發(fā)展，公司幾十年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已被納入軟件中。博世力士樂(lè)機(jī)械應(yīng)用與工程銷(xiāo)售相關(guān)產(chǎn)品管理部門(mén)負(fù)責(zé)人Markus Rukaber表示：“我們?cè)谝涣鞯目刂破髦蓄A(yù)先定義了默認(rèn)的液壓功能，因此用戶(hù)可以直接配置它們?！边@可以使液壓解決方案在線(xiàn)快速聯(lián)網(wǎng)和最佳校準(zhǔn)，以滿(mǎn)足個(gè)性化要求。
分散智能驅(qū)動(dòng)
變速泵驅(qū)動(dòng)器在分散的智能領(lǐng)域開(kāi)辟了更多的選擇。它們將電氣工程的優(yōu)點(diǎn)與液壓技術(shù)相結(jié)合。力士樂(lè)的Sytronix系列驅(qū)動(dòng)器根據(jù)需要產(chǎn)生流量，并將傳統(tǒng)解決方案的液壓功耗降低到80％。根據(jù)應(yīng)用情況，Sytronix可以直接接收液壓缸的定位，這降低了系統(tǒng)成本，增加了靈活性并簡(jiǎn)化了啟動(dòng)過(guò)程。
力士樂(lè)在 self-sustaining linear axes 更進(jìn)一步：這些現(xiàn)成的液壓缸組件配有變速泵自身的液壓回路。液壓缸產(chǎn)生無(wú)磨損的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，并防止過(guò)載。Self-sustaining axes 可像電驅(qū)動(dòng)一樣的安裝。電纜必須連接到電源并且軸應(yīng)連接到控制系統(tǒng)?！斑@些軸具有純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的所有功能，”Rukaber說(shuō)。 “他們還提供液壓系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)，包括無(wú)磨損，高功率密度。”
開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的基本要求
所有專(zhuān)家都同意，工業(yè)4.0需要標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議和編程語(yǔ)言。現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)已經(jīng)將諸如電力驅(qū)動(dòng)，液壓和氣動(dòng)的各種技術(shù)與控制系統(tǒng)相連接。許多機(jī)器制造商已經(jīng)采取了這一步，并切換到實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，如sercos，以太網(wǎng)IP和PROFINET。
Rakaber強(qiáng)調(diào)：“力士樂(lè)不僅支持總線(xiàn)連接，還可以通過(guò)變速泵驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器的多以太網(wǎng)接口實(shí)時(shí)連接到液壓系統(tǒng)。力士樂(lè)的多以太網(wǎng)接口支持所有當(dāng)前的實(shí)時(shí)協(xié)議，如Sercos，EtherCAT，Ethernet IP，PROFINET RT和VARAN。 因此，控制系統(tǒng)和更高的系統(tǒng)可以完全訪(fǎng)問(wèn)液壓系統(tǒng)，并允許系統(tǒng)集成，無(wú)論制造商如何。
開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)也是指編程。根據(jù)IEC 61131的PLC語(yǔ)言已經(jīng)成為機(jī)械和設(shè)備工程的標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)4.0需要更多。力士樂(lè)一直是第一個(gè)控制系統(tǒng)制造商，彌合了自動(dòng)化與IT之間的差距。HERMES獲獎(jiǎng)的“開(kāi)放核心工程”接口技術(shù)允許力士樂(lè)控制系統(tǒng)以高級(jí)語(yǔ)言獨(dú)立編程。 為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，力士樂(lè)揭示了其控制系統(tǒng)的核心。 在初始應(yīng)用中，機(jī)器制造商完全跳過(guò)PLC編程，并使用智能手機(jī)或平板電腦進(jìn)行啟動(dòng)，在線(xiàn)優(yōu)化和診斷。
遠(yuǎn)程診斷和狀態(tài)監(jiān)控
通過(guò)以太網(wǎng)連接液壓可解鎖所有遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)選項(xiàng)。所有控制電子設(shè)備都是唯一可識(shí)別的。通過(guò)適當(dāng)?shù)氖跈?quán)，技術(shù)人員可以查詢(xún)數(shù)據(jù)，而不管其物理位置和參數(shù)的變化。
分散式智能也開(kāi)辟了狀態(tài)監(jiān)測(cè)的廣闊領(lǐng)域。電子設(shè)備分析傳感器信號(hào)，軟件決定液壓系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。如果測(cè)量值超過(guò)限定的誤差，則系統(tǒng)會(huì)警告達(dá)到臨界狀態(tài)。這要求維護(hù)技術(shù)人員在機(jī)器關(guān)閉之前所計(jì)劃的窗口中執(zhí)行接下來(lái)的操作。
控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)物理學(xué)
通過(guò)分散的智能和開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，液壓系統(tǒng)的軟件可以檢測(cè)變化的情景，并自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)順序。驅(qū)動(dòng)物理學(xué)不再為更高的控制系統(tǒng)發(fā)揮作用。運(yùn)動(dòng)是電動(dòng)還是機(jī)電還是液壓無(wú)關(guān)緊要。這意味著例如，液壓機(jī)站可以讀取RFID產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并且可以靈活地調(diào)整對(duì)各個(gè)工件的沖壓能力，而不需要操作者或更高的控制系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)。
因此，液壓系統(tǒng)在自動(dòng)化方面與機(jī)電相匹配，符合工業(yè)4.0的要求。 此外，它提供獨(dú)特的物理優(yōu)勢(shì)。 Rukaber證實(shí)：“液壓技術(shù)與電子，軟件和開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合在一起，在當(dāng)今工業(yè)4.0概念中完美融合，并將其獨(dú)特的物理優(yōu)勢(shì)帶入了現(xiàn)實(shí)?！?/p>
