在許多對(duì)張力控制要求精準(zhǔn)的收放卷應(yīng)用或其他對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)有要求的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)負(fù)載摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償是不容忽視的。通常情況下，我們可以通過設(shè)置不同速度段的摩擦特性曲線，來進(jìn)行電機(jī)和工作設(shè)備產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償。

圖1是一個(gè)典型的收放卷應(yīng)用，可以看出加速度轉(zhuǎn)矩、摩擦轉(zhuǎn)矩做為轉(zhuǎn)矩預(yù)控制的補(bǔ)償。

圖1. 收放卷應(yīng)用功能示意圖

在摩擦轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償前，我們需要先獲得設(shè)備運(yùn)行時(shí)各速度段的摩擦轉(zhuǎn)矩值。通常，摩擦轉(zhuǎn)矩有兩種測(cè)量的方法：

• 方法一. 可以通過在PLC中編寫程序進(jìn)行摩擦轉(zhuǎn)矩的測(cè)量，西門子提供了標(biāo)準(zhǔn)的功能塊，使用此功能塊可以節(jié)省工程師的編程時(shí)間，該功能塊包含在收放卷功能庫“LCon_S7-1500”中。

圖2. 摩擦轉(zhuǎn)矩的測(cè)量功能塊

通過調(diào)用摩擦轉(zhuǎn)矩的測(cè)量功能塊測(cè)量出的摩擦轉(zhuǎn)矩，通過通信傳送到驅(qū)動(dòng)器的附加轉(zhuǎn)矩給定中，用于摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償。

• 方法二. 使用驅(qū)動(dòng)器中自帶的摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量功能。

SINAMICS S120驅(qū)動(dòng)器中提供了摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量的功能，測(cè)量獲得的摩擦轉(zhuǎn)矩可直接參數(shù)互聯(lián)到附加轉(zhuǎn)矩給定中，用于摩擦轉(zhuǎn)矩的補(bǔ)償。

本文為大家介紹SINAMICS S120摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量功能及實(shí)現(xiàn)方法。

2 SINAMICS S120摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量

2.1 S120的摩擦特性曲線

摩擦特性曲線使用10個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)組成，每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)由速度值和轉(zhuǎn)矩值組成，其中橫坐標(biāo)定義的速度值為正方向上的轉(zhuǎn)速，若執(zhí)行負(fù)方向會(huì)使用坐標(biāo)的取反值。SINAMICS S120 會(huì)根據(jù)摩擦特性曲線上的10個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的值，在不同的速度下輸出相應(yīng)的摩擦轉(zhuǎn)矩，如圖3所示

圖3 摩擦特性曲線

2.2 SINAMICS S120摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量

SINAMICS S120 變頻器調(diào)試結(jié)束后，默認(rèn)會(huì)將控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)速設(shè)為與電機(jī)額定轉(zhuǎn)速相匹配的值，所有控制點(diǎn)的摩擦轉(zhuǎn)矩仍為零。根據(jù)自己設(shè)備應(yīng)用需求可靈活調(diào)整轉(zhuǎn)速測(cè)試值，激活摩擦特性曲線并執(zhí)行測(cè)量。

變頻器按照設(shè)置的10個(gè)測(cè)量速度，逐步將電機(jī)加速至設(shè)定最大轉(zhuǎn)速，測(cè)量摩擦轉(zhuǎn)矩并將摩擦轉(zhuǎn)矩寫入摩擦特性曲線的控制點(diǎn)上。

摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量操作步驟如下：

1)在線S120設(shè)置后，設(shè)置p3845=1：激活正方向和負(fù)方向的摩擦特性曲線記錄功能；

圖4 摩擦轉(zhuǎn)矩測(cè)量

2)接通電機(jī)(ON/OFF1=1)，變頻器將會(huì)先后在正反兩個(gè)方向上使電機(jī)加速，并計(jì)算正方向和負(fù)方向上的測(cè)量結(jié)果；

3)變頻器控制電機(jī)加速，測(cè)量期間，變頻器發(fā)出報(bào)警A07961；

4)當(dāng)變頻器計(jì)算出所有摩擦特性曲線上的控制點(diǎn)（無故障代碼F07963）時(shí)，變頻器停止電機(jī)，記錄摩擦特性曲線；

5)設(shè)置p3842=1，激活摩擦特性曲線，變頻器會(huì)將摩擦特性曲線r3841的輸出添加到扭矩設(shè)定值上。

圖5 激活摩擦轉(zhuǎn)矩特性曲線

圖6 摩擦轉(zhuǎn)矩關(guān)聯(lián)到附加轉(zhuǎn)矩3中

3 結(jié)語

摩擦特性曲線是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本功能，可以通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本身計(jì)算，也可在運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)計(jì)算，不管采用哪種方式都可以自動(dòng)計(jì)算出負(fù)載在不同速度下的摩擦轉(zhuǎn)矩，并將摩擦轉(zhuǎn)矩直接輸出至轉(zhuǎn)矩設(shè)定值，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

在卷曲設(shè)備中的張力控制，通常都需要增加摩擦轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以便能夠有效抵消電機(jī)本身及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等引起的摩擦阻力，從而保證物料表面張力的控制精度，西門子的SINAMICS S120/G120提供了測(cè)量及補(bǔ)償?shù)墓δ?，大大降低了工程師的調(diào)試難度，有效提高了工程效率。

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