1 引言
液压系统在当今自动化控制领域已得到广泛的应用，技术已十分成熟。打包机液压系统是利用液压推送压头及料箱部件将原本松散的产品压紧压实，并装入相应的成品箱中。本文根据某工厂生产线自动化打包压缩工艺阶段技术改造，对原有液压系统存在的问题进行分析，继而提出了将液压系统泵组改为伺服控制系统的方案。液压系统采用电机伺服系统进行供油，根据系统要求，提供需要的液压油和压力，达到高效节能和尽量减少液压油油温升高的目的。
2 原有系统问题分析
系统原有液压系统的油泵采用施耐德ATS软启动器控制，当需要相关部件运动时，才通过软起启动供油油泵，待油泵主回路切换到工频后，其所供给液压系统的油量、油压无法通过PLC程序设置和调节，导致部分油路管道和高压球阀组因承受油压过大而出现不同程度的漏油现象；主油缸上下进油口及法兰出的O形密封圈也因没有得到缓冲而出现不同程度的渗油和损坏；液压管路内的油因油泵的过度做功，油温偏高，又缺乏冷却装置，整个液压系统时常因温度过高产生报警。
3 电机伺服液压系统
电机液压伺服系统通过采集液压系统油缸位置信号、压力信号、流量信号，闭环控制反馈电机转速，达到液压系统动作需要多少液压油就提供多少液压油，系统负载是多大，液压系统的压力就能达到多大的要求，不提供多余的液压油，从而达到最大节能的目的。由于系统没有多余的液压油从溢流阀中挤出，系统几乎不产生热量，油温不会升高很多。
与单纯动力泵区别在于，原动力泵输出模式单一且恒定，而伺服控制系统，则是在油泵与伺服电机之间通过压力传感器与伺服控制器间的数学模型关系进行可控的闭环回路控制，因而，系统可以按照执行元件的需要改变伺服电机输出功率大小或启停，从而达到明显节能效果。
泵的输出功率为W=PXQ ，式中，P为泵输出压力，Q为泵输出流量，从该表达式中可以看出，改变泵的输出压力或输出流量，均可改变泵的输出功率。
该系统也有两种工作状态：流量控制状态和压力控制状态。
在流量控制状态下，压力传感器所监测到的压力小于设定的压力，伺服马达按流量控制状态工作，即控制伺服马达的转速，使泵的输出流量保持在设定值。流量控制状态时，泵处于流量闭环控制状态。
在压力控制状态下，压力传感器所监测到的压力将达到或达到设定值时，伺服马达按压力控制状态工作，即控制伺服马达的转速至最小，仅向系统控制泄漏或保压所需的流量。此时泵处在压力闭环控制状态。
图1 伺服节能液压系统简图
电机伺服液压系统具有以下优点：
1）、伺服系统根据系统的负载的要求，自动提供流量大小，适应压力高低不浪费，不做无用功，所以省电效果非常明显；闭回路控制，无高压节流能量损失，省电节能效益可达65%；
2）、伺服节能系统的螺杆油泵效率高，无泄漏；
3）、内控型变量泵必需在14bar左右时才能处于可控状态，而伺服节能系统则可以在1bar压力下工作。
4）、采用高响应永磁同步伺服电机，液压控制反应时间迅速；
5）、动力机构输出的流量与油缸的流量相匹配，无高压节流损失；
6）、液压机构动作、速度由伺服控制，减小液压冲击，延长液压元件和油缸的使用寿命；
7）、系统油温温升降低，延长密封件寿命，延长液压油更换周期；
8）、液压系统闭回路控制，机械噪音降低，工作环境改善。
4 伺服控制器接线
本系统采用Inovance IS300系列伺服控制器，其动力及控制部分接线如图。
图2 伺服控制器主回路接线图
图3 伺服控制器模拟量给定及反馈信号接线图
IS300系列伺服驱动器是专门为驱动永磁同步伺服电机（PMSM）而开发的一款伺服驱动器。IS300系列伺服驱动器容量范围涵盖广（额定电流5A～300A），能够完美地实现伺服油泵控制，亦能实现通用型伺服功能需求，是目前市场上性价比较高的中大功率伺服驱动器。
5 PLC控制程序
本系统采用美国ROCKWELL 1794系列PLC作为主控制器，通过远程1734 I/O子站上的模拟量模块及数字量模块，给控制器提供压力、流量给定值信号以及启动使能信号，通过调节压力流量的值，最终调试达到一个最佳效果，编程软件是RSLogix 5000，部分程序如图。
图4 程序给定伺服控制器模拟量
图5 程序给定伺服控制器使能数字量信号
6 结束语
本文对原有打包液压系统存在的问题进行分析，进而提出了使用伺服控制系统替代原有单纯动力泵的液压系统，经过调试，系统现运行更加平稳，节能效果明显，并减少液压油油温的升高，提高了生产效率。
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本文标题：伺服控制在打包机液压系统中的应用
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