Rexroth|液压动力单元4.0

英文作者：Andreas Günder-Bosch Rexroth

中文编译：腾益登

未来的液压动力单元与我们今天所习惯的在装配外观上将根本性的不同。最新一代的动力单元自身所拥有的智能性和传感器技术，通过状态监控，已经提高了灵活性，节能效率和可用性。同时，设计的创新变化在一定程度上到了之前无法想象的地步。最新的液压动力单元可是全封闭的，提供优化的换热，并在最小的安装空间实现必须的功能。

液压动力单元的自我状态监控，通讯和节能

对于维护技术人员来说，每天早上的工作就是：他打开App，在操作台上检查生产线中动力单元的运行状态。信号逻辑简单一浏览，就知道是否一切OK。动力单元油液状态的按钮是黄色。技术人员可以轻按按钮获取更多的信息。如此一种情况，在运行200小时之后，过滤器75%的纳污能力被用光，更换滤芯就显得很有必要了。他将检查设备下次什么时候停机，因此来安排维护计划。由于液压动力装置无论如何也要维护，因此他可以确认一下其它参数。比如，检查阀的切换次数，泵可能的异常。一旦有严重的变化现象，在他的智能手机上就会收到一个消息，因此他就可以立即采取行动。

状态监控：在停机之前识别磨损状态

在未来，这并不是一个梦，而是现代液压动力单元发展的技术之美。理念很简单：在导致设备停机之前，识别故障和错误。状态监控也因此提高其可行性，把不期望的故障变成计划的维护措施。为了这个目的，液压动力单元需要更多传感器，集成智能判断和应用经验的软件。

工业4.0液压动力单元的在线颗粒传感器

未来，由于大批量的应用，传感器将变得不会那么昂贵，以至于其引起机械工程师们越来越多的兴趣。液压动力单元的传感器控制包用于收集压力，温度，滤芯污染，液位以及油品状态等。而且，诸如切换周期这类的参数也会变得可行。现在，动力单元利用速度可调的泵作为驱动方式越来越频繁，因此其可以提供我们一些额外的信息，让我们从中推断设备可能磨损的原因。

期望：液压动力单元与控制系统互联

这些数据被存储处理在动力单元紧凑的控制器里，其提供的好处就是机器控制不再受制于额外的计算操作。旧的控制系统几乎没有任何备用功率，而且与现代传感器的互联极其复杂。分布式智能控制的解决方案就是采用最少的努力-只要其具有开放的网络接口。

开放的j接口包括常规的fieldbuses，以及Ethernet协议。控制系统里具有通用协议，因此所有通用的协议均可以用一种硬件来覆盖。调试时，每个协议均需确认和打勾。这将减少人力，简化了所有的逻辑过程，包括从采购到维护，再到更换的整个维护流程。除此之外，与其它机器设备的信息交换，从智能手机到SAP系统等新标准的发展取得不断的进步。目前正在建立OPC UA，用于机器与机器之间通讯的标准。网络服务器集成到控制系统，通过智能手机，为基于网络的应用和数据交换铺平了道路。

由软件掌控的流体技术领域

除了采用根据IEC61131-3标准的PLC语言编程之外，采用更高标准的控制系统也支持高级别语言诸如C或者Java。这极大的简化了传感器和新的用户接口的调试。在力士乐内部诸如对液压测试台的更新改造过程中，经验表明，维护人员只需要4个小时就可以完成此类的工作。而之前如果采用PLC编程，调试过程至少要花一周的时间。

开始阶段，紧凑的控制系统决定动力单元的正常运行状态，在此基础之上，可报告严重的变化。在可靠准时的报警和多余的错误报警之间，保持一种平衡是非常必要的。基于此，液压领域的专业知识和动力单元的行为，必须由软件来评估和掌控。这也必须是由具有丰富的液压应用经验的供应商才能实现。同时，液压系统的复杂性必须降低，以至于没有任何深厚液压知识的维护人员或者操作者也能够在他们的维护层面去理解报警信息和识别故障原因。

 模块化标准动力单元，集成传感器控制包

便于实现全面的状态监控和泵调速控制

信号逻辑代表一种全世界都通用的一种方法。它便于技术人员或者IT进行日常的系统状态的检查。报警信息出现的时候，可以由不同的方式通知个人或者系统。报警信息可以被送至机器控制器，以至于操作者能立即在HMI上查看到它们。它们也可以通过SMS，email或者信息站等方式发送至指定的个人。

液压动力单元的设计趋势：紧凑，强大，安静

除了状态监控，新一代液压动力单元也提供进一步的触手可及的变化。由于安装空间非常有限，很显然，动力单元也将跟随这种新设计的要求。这种创新设计的理念，比如油箱被优化，实现有效的排气，有效容积减少到80%以上。设计工程师可以从标准元件中在线配置设计的动力单元，从而缩短产品开发周期。

CytroPac-具有多种接口和极大空间节省的动力单元

然而，更具有决定性的事实是，实际上所有的一切都集成一个壳体内。壳体本身不易与其它设备干涉，内置了所需的元件，比如变频器，电机，泵，传感器控制包，一切都显得很节省。液压动力单元的速度控制减少了排放至液压油的热量。极度紧凑和采用了热管技术（heatpipe）也因此足以满足多种工况的应用。

壳体也应该阻挡或减弱外界的所有噪声源。为满足国际标准和典型的在汽车行业的噪音排放需求，机器制造商不需要任何额外的空间或者费钱的设备作为外罩。动力单元本身的防护等级达到IP54。

力士乐CytroPac给我们的第一概念就是，这些新型的液压动力单元通过开放的接口，是全网络的。这有助于机器制造商遵从功率消耗的欧洲网络设计标准（European Ecodesign Directive 2009/125/EC），二氧化碳排放以及某些时候更苛刻的汽车工业的要求。现代的动力单元也因此以一种简洁的，网络化的方式呈现出来。

调速驱动：提高能源效率，减小噪音

采用调速驱动的方式逐渐成为一种标准应用。与传统的恒速驱动动力单元相比，其最明显的优势就是，根据负载状况进行速度调节，实现按需控制，特别是在非满载或者零负载时，总体节能达到80%左右。

变频驱动，开放接口可与公司IT系统无缝对接

未来的液压动力单元将受益于电气自动化以及网络互联的优势。相比较于传统液压而言，它们会更节能，更灵活。特别是，它们将提供更为广阔的应用范围，从机床上应用的小型夹紧动力单元，到压机和塑料机械的中型动力单元，以及工厂产品线使用到的大型液压动力单元。

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原文始发于微信公众号（液压传动与控制）：Rexroth|液压动力单元4.0