本文翻译自Fluid Power World文章”The new distributed control for smart hydraulic equipment”.

作者John Kimmel，伊顿液压动力和运动控制产品 原总工程师 

工业机器的最终用户希望设备制造商提供更好的机器性能，和最先进的诊断功能以及物联网 (IoT) 兼容性。设备制造商则寻求在不牺牲精度或功率密度的情况下更快速的调试并节省成本。

通过智能元件的兴起、更快的通信协议和自动决策，智能液压设备以前所未有的精度将提供所有这些功能。

将计算资源从PLC (可编程逻辑控制器）控制柜直接分配到智能液压元件上是设备制造商和最终用户实现这些目标的关键选择。

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集中式控制与分布式控制

大多数工业设备都使用PLC控制器。传统的控制系统仅使用一个带有输入/输出 (I/O) 模块的集中式控制器。通过这种架构，一个PLC可以完成整个机器所有必需的计算任务。

 集中式控制系统示意图 

以需要重复定位的液压油缸为例。在一个集中控制系统中，PLC将阀芯位置指令发送到阀，阀继而对阀芯进行位置控制以允许油液流入流出油缸。PLC监视油缸位置，并在油缸接近所需位置时缓慢地将阀芯位置控制回零位。

通过这种方法，PLC需要一个数模转换器来控制阀，并且它需要读取油缸位置传感器信号所需的电子设备。PLC程序员必须设计机器的顺序动作控制，还必须开发和调整每个轴的油缸位置控制环。

曾经有一段时间，机器足够简单，所有的计算任务都可以由一个集中式的PLC来管理。随着机器复杂性的增加，这种情况已经改变。出现了专用的运动控制处理器，这些处理器被增加到PLC机柜中，以帮助减轻PLC的计算需求。有了这些运动控制处理器，第一代的分布式控制就诞生了。

回到油缸控制的例子，PLC现在仅将所需的最终油缸位置值提供给运动控制处理器。运动控制处理器负责控制阀的阀芯位置以达到所需的油缸位置。

分布式控制 ：在分布式控制中，将专用的运动控制处理器增加到PLC机柜中，用以帮助减轻对PLC的计算要求。

PLC程序员不再需要设计、实现和调整位置控制环——现在该任务在运动控制处理器上完成。

现在，像伊顿这样的制造商正在将目光投向运动控制柜之外，进一步分配机器的控制权。

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转移机器控制权

元件级别的运动控制是分布式控制的新一级迭代。通过将传感器和信息嵌入到诸如阀和油缸等的机器元件中，机器的控制职责将从PLC机柜扩展到各个元件。智能阀可实现闭环控制，而无需单独的运动控制处理器或PLC来实现位置控制的闭环。

 嵌入式控制 ：伊顿称其为元件级的嵌入式运动控制控件，其中传感器和智能功能直接嵌入到机器元件(如阀门和油缸)中。这将把机器的控制责任从PLC机柜迁移到各个元件。

在伊顿，我们将其称为嵌入式控件，我们与客户合作，以帮助他们实现将控制环移近到动作附近的益处。这些益处包括减少布线工作、可自定义操作、更轻松和更快速地调试、实时诊断和物联网以及节省成本。

减少布线工作

与传统的控制架构相比，具有嵌入式控制的机器所需的布线工作更少，有时甚至减少到原来的一半。安装在油缸上的传感器通常需要一根电缆才能一直返回到PLC机柜。通过嵌入式控制，电缆只需要从油缸回到智能阀即可。

可自定义操作

嵌入式控制允许机器来运行客户化的应用程序，这些应用程序针对已安装它们的机器进行了精确定制。每台机器的动作周期可以变化，并且，通过嵌入式控制可以在元件层面完成动作周期排序。这就简化了对中央控制PLC的要求。

更轻松和更快速地调试 

像伊顿的AxisPro比例阀这样的元件，可使机器制造商一次对一个轴进行编程，而无需立即运行整个PLC代码。组态软件使工程师可以使用基于参数的调整功能对阀进行快速编程。无需特殊的编程语言专业技能，该软件即可让用户轻松输入关键项的设置值，例如溢流压力、软管容积、油缸行程以及缸盖和缸杆的直径，从而快速轻松地调整阀以满足规定的要求。直观的图形软件使得调试过程比逐个调整参数更容易，更快捷。设置控件以使机器正常运行，而这些设置参数可以被保存成数据文件并拷贝加载到其他同类型的新阀中，因此不再需要调试新机器这一最困难的工作。

实时诊断和物联网

嵌入式控件中的板载传感器和数字通信向最终用户提供实时的诊断信息，提供重要的机器健康状况监控信息，有助于最大程度地延长机器的正常运行时间。通过监视关键过程变量甚至是客户自定义的故障信息，元件级智能可以提高生产量和质量，并在需要进行必要维修时提醒维护人员。

节省成本

此处强调的所有优点加起来都节省了机器的制造和运行的成本。更快的调试可以使机器被更快地交付和运行，并且实时诊断可以帮助最终用户更快地进行维护，这两者都有助于最大化机器的正常运行时间并减少运行成本。减少布线工作和消除对专用运动控制处理器的需求，这就降低了机器的制造成本。

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结语

在工业机械中，复杂性不断提高，最终用户正在寻求快速精准的运动控制解决方案，而不增加调试的复杂性。伊顿通过进一步将控制逻辑分配到元件级别而解决了这一问题。AxisPro比例阀和最近发布的配置软件Pro-FX Configure 2.0在机器控制中将提高精准度，并加快行业标准的调试速度。

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