智能液压系统增强机器的连接性和性能

将电子和软件集成到液压系统中,可以创造更智能的解决方案,并有助于推动进一步的自动化和互联性。

电子和软件的集成可以提高液压和整体机器性能。
电子和软件的集成可以提高液压和整体机器性能。
博世力士乐

如今,通过传感器和物联网(IoT)的结合,重型设备中的几乎每个组件和系统都变得更加智能。

博世力士乐销售产品管理和系统总监Terry Hershberger表示:“移动机器物联网的核心愿景是实现数字技术,自动捕获关于移动机器系统性能的可操作数据,实时执行并将其交付给机器最终用户和OEM供应商,以便他们能够最大限度地提高机器的正常运行时间和灵活性。”

伊顿公司工程、动力和运动控制总监Ben Hoxie表示,特别是在液压系统方面,有两个主要趋势推动智能化的提高。第一种是由低成本计算和传感实现的分布式智能,它产生了所有类型的新机器功能。他说,伊顿将这种智能机器运动称为动态机器控制。第二个关键驱动因素是“通过移动和工业通信协议实现的连接方式的飞跃变化,可以比以前更经济有效地传输更多的数据。这种改善的连通性使大数据创新成为可能,将对机器如何运行和机器操作员的行为产生新的见解。”

自动化也在推动智能化的发展。Hershberger说:“通过整合强大的控制器、传感器/反馈设备和连接单元,机器的数字化提供了额外的工作流程或其他应用程序,可以更安全地管理远程控制的工作场所。”“车队经理可以控制车辆允许运行的区域,当然还可以提供系统诊断,但这并非没有挑战。”

Hoxie说,总的来说,通过更好的机器控制,创建更智能的系统有助于提高安全性、生产率和运营成本。“智能液压系统带来这些好处的一个例子是我们的动臂稳定控制解决方案。通过将臂架振荡降低75%,该系统为最终用户提供了安全性和生产率方面的好处。”“另一个例子是自动导向转向解决方案。伊顿的系统结合了我们的GFX GPS接收机,SFX安全等级控制器和SBX先进转向阀实现自动化和半自动车辆转向操作。”

TFX远程监控系统为车队和设备管理人员提供了机器位置和性能的全面视图。 TFX远程监控系统为车队和设备管理人员提供了机器位置和性能的全面视图。 伊顿

增加更多智慧的方法

制造商有多种方法来创建更智能的液压系统,包括集成更多的传感器和软件。有说博世力士乐的BODAS(博世力士乐数字应用解决方案)物联网解决方案组合软件和电子硬件是该公司为非公路设备进行数字化增强的例证。他表示:“我们还与博世合作,提供合适的物联网基础设施和基于云的分析应用程序。”“它结合了移动液压和电子、边缘分析和物联网等决定性领域的能力和应用经验。”

他表示,总的来说,为了提供水力性能指标的实时数据,公司已经在必要的地方加强了传感器的集成。此外,博世力士乐正在设计其数字技术产品,包括硬件、软件、连接和分析系统,以作为完整的解决方案协同工作。

硬件选项包括一个开放、可扩展和免费访问的移动电子平台,该平台由控制单元、连接设备、传感器和人机界面(HMI)组件(如操纵杆和显示器)组成。Hershberger表示,博世力士乐的软件是模块化的,包括编程、参数化和诊断工具,并基于对静压和电液功能的深入了解。

霍克西说:“物联网的基本组成部分是‘物’。因此,伊顿正在开发一套智能设备,如深度集成传感和控制的CMA阀门。其AxisPro阀门具有机载留白功能,允许用户构建特定于应用的解决方案,从而根据机器设计的需要定制阀门。

他说:“我们还在继续开发我们的Pro-FX控制套件和软件解决方案。”“这个机器控制功能块库可以快速轻松地进行系统开发和调优,以满足机器制造商的需求。最后,在连接和云存储方面,我们的TFX远程信息处理解决方案使机器制造商和车队经理能够远程监控、升级和诊断他们的机器。”

为其过滤器Minder技术,唐纳森公司。开发了全新的传感和分析解决方案,能够准确监测过滤器和流体寿命。Donaldson的filter Minder主管Nate Zambon表示,迄今为止,其空气过滤器监测解决方案的最大进步在于增强分析能力,以帮助用户更好地理解汇总的数据。

目前公司正专注于液体过滤器和流体监测,如液压过滤器和液压油状态监测。Zambon说:“提出流体状态监测的智能和算法比空气过滤监测要复杂得多。”

确定空气过滤器的寿命结束有点简单,因为它基本上是基于压力传感器可以测量到的压力降。然而,有很多不同的事情可以表明石油的寿命何时结束,或者其中是否有污染物。Zambon说,这需要不同的实验和测试组合来验证和描述石油生命周期,这使得传感器和分析的开发更加复杂。

他说:“我们一直在大力推动Donaldson技术团队的发展,并建立了一些外部合作伙伴关系,以支持我们在Donaldson内部开发这些能力,以及扩大现场测试,因为最终,现场是你证明技术可行性的地方。”


安全和其他挑战依然存在

Hoxie表示,智能机器的扩展需要系统工程、机电一体化、嵌入式控制、软件工程和数据科学方面的技能,而这些技能对于机器制造商来说是具有挑战性的。“仅仅知道如何集成液压元件已经不够了;机器制造商需要擅长将机械、电气、电子和软件领域结合起来,以提供最佳性能,”他说。

正因为如此,伊顿正在开发类似于它的技术由智能组件组成的专业外汇投资组合,控制器和软件设计,可以轻松集成到机器设计中。“通过利用开放式架构平台,伊顿简化了机器控制的挑战,同时确保机器制造商有控制和灵活性来区分他们的机器,”他说。

像伊顿和博世力士乐那样提供一套技术,使原始设备制造商能够从单一来源获得大部分(如果不是全部)必要的组件。这有助于确保所有组件根据需要一起工作。它还简化和减少了设计时间。

Hershberger指出,随着智能和自动化需求的不断发展,设备的可靠性和安全性,以及机器安全监控和软件管理都是需要解决的挑战。他表示:“当我们开始在这个互联的世界工作时,没有人会想到他们的机器会被网络空间中的某人入侵,但这是真实的,你的控制器、传感器和连接设备需要受到保护。”“想象一下,在软件更新过程中,通信链路被黑客攻击,控制器上加载了错误的信息。这可能会导致机器发生意外的移动或操作,或者可能是机器无法操作和不可用。此外,未经授权连接到机器,允许操作参数更改(POTA)也可能导致意外操作。”

为了克服这些挑战,Hershberger表示有必要将硬件安全模块整合到控制器中,或将组件认证到特定的性能水平。此外,必须有适当的云安全和IT基础设施,以及在机器处于安全状态时“推送”软件更新的方法。他表示:“关键不仅在于数据的管理和传输,还在于如何将连接设备和后台基础设施组合在一起,即我们所说的设备管理。”

机器连接以及可以收集和传输的大量数据也构成了挑战。赫什伯格解释说:“智能、有用的大数据很昂贵,管理起来可能很麻烦,但当我们谈论智能时,这些数据非常重要。”“因此,数据压缩、过滤和发送相关的可操作数据是一个持续的挑战。”他说,这是连接设备的关键,博世和博世力士乐正在努力通过使用Edge Analytics来克服这一问题。

他补充说,机器的最终用户可能会推动连接和数据的采用,但可能不会关注相关的挑战,因此OEM和解决方案供应商必须准备好提供可靠、强大和最先进的系统。

BODAS电子体系结构不仅仅由组件组成;是一个完整的移动设备电子控制的电子生态系统。 BODAS电子体系结构不仅仅由组件组成;是一个完整的移动设备电子控制的电子生态系统。 博世力士乐

一个充满机会的潘多拉盒子

Hoxie表示,最近物联网和连接的加速是迈向更智能机器的下一步。他说:“从几十年前的第一台电液机开始,该行业一直在不断地开发功能更强大的机器。”“在过去的十年里,我们看到了司机增强和半自动农业、建筑和材料搬运机器成为主流。即使是现在,我们的行业也处于完全自主移动机器的边缘。”

因此,他表示伊顿已经准备好帮助原始设备制造商及其客户抓住持续进步的机会。

赫什伯格说,与机器远程连接的能力打开了一个“潘多拉的机会之盒”。这可以通过舰队管理功能看到,如地理定位和查看操作数据或诊断。“通过传感器、机器监控控制器数据或关键的机器信息,用户可以随时通知机器所有者何时需要更换过滤器或机器上出现问题。”

随着技术的不断进步,组件和系统中的智能和能力也会不断提高。“通过空中flash (FOTA)升级机器或改变机器上的参数(POTA)以增强机器所工作环境的操作将是很常见的。

他总结道:“联网机器将变得越来越普遍。”

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