1 引言

　　液壓系統(tǒng)在當(dāng)今自動化控制領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，技術(shù)已十分成熟。打包機(jī)液壓系統(tǒng)是利用液壓推送壓頭及料箱部件將原本松散的產(chǎn)品壓緊壓實(shí)，并裝入相應(yīng)的成品箱中。本文根據(jù)某工廠生產(chǎn)線自動化打包壓縮工藝階段技術(shù)改造，對原有液壓系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，繼而提出了將液壓系統(tǒng)泵組改為伺服控制系統(tǒng)的方案。液壓系統(tǒng)采用電機(jī)伺服系統(tǒng)進(jìn)行供油，根據(jù)系統(tǒng)要求，提供需要的液壓油和壓力，達(dá)到高效節(jié)能和盡量減少液壓油油溫升高的目的。

2 原有系統(tǒng)問題分析

　　系統(tǒng)原有液壓系統(tǒng)的油泵采用施耐德ATS軟啟動器控制，當(dāng)需要相關(guān)部件運(yùn)動時(shí)，才通過軟起啟動供油油泵，待油泵主回路切換到工頻后，其所供給液壓系統(tǒng)的油量、油壓無法通過PLC程序設(shè)置和調(diào)節(jié)，導(dǎo)致部分油路管道和高壓球閥組因承受油壓過大而出現(xiàn)不同程度的漏油現(xiàn)象；主油缸上下進(jìn)油口及法蘭出的O形密封圈也因沒有得到緩沖而出現(xiàn)不同程度的滲油和損壞；液壓管路內(nèi)的油因油泵的過度做功，油溫偏高，又缺乏冷卻裝置，整個(gè)液壓系統(tǒng)時(shí)常因溫度過高產(chǎn)生報(bào)警。

3 電機(jī)伺服液壓系統(tǒng)

　　電機(jī)液壓伺服系統(tǒng)通過采集液壓系統(tǒng)油缸位置信號、壓力信號、流量信號，閉環(huán)控制反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到液壓系統(tǒng)動作需要多少液壓油就提供多少液壓油，系統(tǒng)負(fù)載是多大，液壓系統(tǒng)的壓力就能達(dá)到多大的要求，不提供多余的液壓油，從而達(dá)到最大節(jié)能的目的。由于系統(tǒng)沒有多余的液壓油從溢流閥中擠出，系統(tǒng)幾乎不產(chǎn)生熱量，油溫不會升高很多。

　　與單純動力泵區(qū)別在于，原動力泵輸出模式單一且恒定，而伺服控制系統(tǒng)，則是在油泵與伺服電機(jī)之間通過壓力傳感器與伺服控制器間的數(shù)學(xué)模型關(guān)系進(jìn)行可控的閉環(huán)回路控制，因而，系統(tǒng)可以按照執(zhí)行元件的需要改變伺服電機(jī)輸出功率大小或啟停，從而達(dá)到明顯節(jié)能效果。

　　泵的輸出功率為W=PXQ ，式中，P為泵輸出壓力，Q為泵輸出流量，從該表達(dá)式中可以看出，改變泵的輸出壓力或輸出流量，均可改變泵的輸出功率。

　　該系統(tǒng)也有兩種工作狀態(tài)：流量控制狀態(tài)和壓力控制狀態(tài)。

　　在流量控制狀態(tài)下，壓力傳感器所監(jiān)測到的壓力小于設(shè)定的壓力，伺服馬達(dá)按流量控制狀態(tài)工作，即控制伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，使泵的輸出流量保持在設(shè)定值。流量控制狀態(tài)時(shí)，泵處于流量閉環(huán)控制狀態(tài)。

　　在壓力控制狀態(tài)下，壓力傳感器所監(jiān)測到的壓力將達(dá)到或達(dá)到設(shè)定值時(shí)，伺服馬達(dá)按壓力控制狀態(tài)工作，即控制伺服馬達(dá)的轉(zhuǎn)速至最小，僅向系統(tǒng)控制泄漏或保壓所需的流量。此時(shí)泵處在壓力閉環(huán)控制狀態(tài)。

圖1 伺服節(jié)能液壓系統(tǒng)簡圖

　　電機(jī)伺服液壓系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）、伺服系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載的要求，自動提供流量大小，適應(yīng)壓力高低不浪費(fèi)，不做無用功，所以省電效果非常明顯；閉回路控制，無高壓節(jié)流能量損失，省電節(jié)能效益可達(dá)65%；

　　2）、伺服節(jié)能系統(tǒng)的螺桿油泵效率高，無泄漏；

　　3）、內(nèi)控型變量泵必需在14bar左右時(shí)才能處于可控狀態(tài)，而伺服節(jié)能系統(tǒng)則可以在1bar壓力下工作。

　　4）、采用高響應(yīng)永磁同步伺服電機(jī)，液壓控制反應(yīng)時(shí)間迅速；

　　5）、動力機(jī)構(gòu)輸出的流量與油缸的流量相匹配，無高壓節(jié)流損失；

　　6）、液壓機(jī)構(gòu)動作、速度由伺服控制，減小液壓沖擊，延長液壓元件和油缸的使用壽命；

　　7）、系統(tǒng)油溫溫升降低，延長密封件壽命，延長液壓油更換周期；

　　8）、液壓系統(tǒng)閉回路控制，機(jī)械噪音降低，工作環(huán)境改善。

4 伺服控制器接線

　　本系統(tǒng)采用Inovance IS300系列伺服控制器，其動力及控制部分接線如圖。

圖2 伺服控制器主回路接線圖

圖3 伺服控制器模擬量給定及反饋信號接線圖

　　IS300系列伺服驅(qū)動器是專門為驅(qū)動永磁同步伺服電機(jī)（PMSM）而開發(fā)的一款伺服驅(qū)動器。IS300系列伺服驅(qū)動器容量范圍涵蓋廣（額定電流5A～300A），能夠完美地實(shí)現(xiàn)伺服油泵控制，亦能實(shí)現(xiàn)通用型伺服功能需求，是目前市場上性價(jià)比較高的中大功率伺服驅(qū)動器。

5 PLC控制程序

　　本系統(tǒng)采用美國ROCKWELL 1794系列PLC作為主控制器，通過遠(yuǎn)程1734 I/O子站上的模擬量模塊及數(shù)字量模塊，給控制器提供壓力、流量給定值信號以及啟動使能信號，通過調(diào)節(jié)壓力流量的值，最終調(diào)試達(dá)到一個(gè)最佳效果，編程軟件是RSLogix 5000，部分程序如圖。

圖4 程序給定伺服控制器模擬量

圖5 程序給定伺服控制器使能數(shù)字量信號

6 結(jié)束語

　　本文對原有打包液壓系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，進(jìn)而提出了使用伺服控制系統(tǒng)替代原有單純動力泵的液壓系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)現(xiàn)運(yùn)行更加平穩(wěn)，節(jié)能效果明顯，并減少液壓油油溫的升高，提高了生產(chǎn)效率。

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