控制措施降低机床能源消耗

由于在控制系统上采取了技术措施，德国研究协会（DFG）研究小组试图提高机床的能源效率。这包括限制生产工艺动力摄取的理想状态，而同时不忽视质量、生产率和安全性。

由于在控制系统上采取了技术措施，德国研究协会（DFG）研究小组试图提高机床的能源效率。这包括限制生产工艺动力摄取的理想状态，而同时不忽视质量、生产率和安全性。

为了解决机床效率的薄弱环节，由德国研究协会资助的研究小组FOR 1088 Ecomation制定了在控制系统上采取措施，降低能源消耗和提高机床能源效率的目标。理想状态下，计划包括限制生产工艺动力需要的能源摄取（图1），而同时又不忽视正常的目标参数，如质量、生产率和安全性等。

分析能源消耗和利用的状况

使用基于模型的方法，可以预测任何理想方案的能源消耗，从而能够在生产中使用最佳能源方案。将能源消耗作为目标参数整合进入控制系统，机器就可采用能源最佳状态运转。为了开发能够进行预测的能源消耗模型，首先需要有关机床能源消耗的有意义数字，然后，研究人员团队对机床动力摄取进行考察测量。进行这些测量，有两个目的：一个是从推导单台机床典范利用状况的角度分析动力摄取；另外一个是确定单个机床部件的能源消耗（图2）。

利用状态组合包括典型生产时间和静止时间，以及对每台机床状态典型时间跨度的了解。这些将被作为提高能源效率的基础。能源消耗点和能源消耗组群的动力摄取构成建造基于状态的消耗模型的第一步。nextpage

这些包括经常性的消费点，如冷却润滑剂泵和液压器件以及机床现有的传动装置。在这方面，我们观察到不同的传动装置和传动概念，在与转速和进给相关的动力摄取表现出很大的差别。图3所示为安装于相同机床上的滚珠丝杠和线性传动装置在动力摄取方面的差别。

基于状态的能源消耗模型

在ISW[1]，对基于状态的能源消耗模型的开发，为Ecomation研究小组创立了基础。最基本的能源消耗模型一方面包括了可能运行状态及过渡状态，另外一方面还包括与每种状态相关的机床部件及其能源消耗情况。

采用简单状态模型，就可以很好地预测电功率的摄取和最终的能源消耗。通过连续改变和适应状态顺序，根据模型，就可以计算出拟议中的生产工艺的最佳状态顺序。反过来，这可以通过机床控制系统予以实现，因此得出能源消耗的第一种优化情况。

Ecomation研究小组的部分任务是开发用于机床控制上的能源消耗监测装置（图4）。这种监测装置接收与能源消耗有关的信号，将这些信号用于与机床控制系统运行相关的模型，就可给用户提供当前能源消耗的连续状况。根据已有机床信号，可以确定当前的运行状态。使用优化方法并借助能源消耗模型，可以计算出为当前运行状态制定的最佳能源参数。下一步就是通过Ecomation小组的控制，依靠能源优化控制实现这种运行状态。

这种方法也可用于生产计划和控制，在生产计划和控制方面，我们也可将其用于比较不同生产变量（串联或并联生产、调度变量、能源节约模式等）。进一步扩展包括使用能源节约模型对整个工厂车间的能源消耗进行分析。要进行这种分析，必须将所有外围系统都纳入考虑范畴。