在許多對張力控制要求精準的收放卷應用或其他對動態(tài)響應有要求的實際應用中，對負載摩擦轉矩的補償是不容忽視的。通常情況下，我們可以通過設置不同速度段的摩擦特性曲線，來進行電機和工作設備產生的摩擦轉矩的補償。

圖1是一個典型的收放卷應用，可以看出加速度轉矩、摩擦轉矩做為轉矩預控制的補償。

圖1. 收放卷應用功能示意圖

在摩擦轉矩補償前，我們需要先獲得設備運行時各速度段的摩擦轉矩值。通常，摩擦轉矩有兩種測量的方法：

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

圖2. 摩擦轉矩的測量功能塊

通過調用摩擦轉矩的測量功能塊測量出的摩擦轉矩，通過通信傳送到驅動器的附加轉矩給定中，用于摩擦轉矩的補償。

• 方法二. 使用驅動器中自帶的摩擦轉矩測量功能。

SINAMICS S120驅動器中提供了摩擦轉矩測量的功能，測量獲得的摩擦轉矩可直接參數互聯到附加轉矩給定中，用于摩擦轉矩的補償。

本文為大家介紹SINAMICS S120摩擦轉矩測量功能及實現方法。

2 SINAMICS S120摩擦轉矩測量

2.1 S120的摩擦特性曲線

摩擦特性曲線使用10個坐標點組成，每個坐標點由速度值和轉矩值組成，其中橫坐標定義的速度值為正方向上的轉速，若執(zhí)行負方向會使用坐標的取反值。SINAMICS S120 會根據摩擦特性曲線上的10個坐標點的值，在不同的速度下輸出相應的摩擦轉矩，如圖3所示

圖3 摩擦特性曲線

2.2 SINAMICS S120摩擦轉矩測量

SINAMICS S120 變頻器調試結束后，默認會將控制點的轉速設為與電機額定轉速相匹配的值，所有控制點的摩擦轉矩仍為零。根據自己設備應用需求可靈活調整轉速測試值，激活摩擦特性曲線并執(zhí)行測量。

變頻器按照設置的10個測量速度，逐步將電機加速至設定最大轉速，測量摩擦轉矩并將摩擦轉矩寫入摩擦特性曲線的控制點上。

摩擦轉矩測量操作步驟如下：

1)在線S120設置后，設置p3845=1：激活正方向和負方向的摩擦特性曲線記錄功能；

圖4 摩擦轉矩測量

2)接通電機(ON/OFF1=1)，變頻器將會先后在正反兩個方向上使電機加速，并計算正方向和負方向上的測量結果；

3)變頻器控制電機加速，測量期間，變頻器發(fā)出報警A07961；

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

5)設置p3842=1，激活摩擦特性曲線，變頻器會將摩擦特性曲線r3841的輸出添加到扭矩設定值上。

圖5 激活摩擦轉矩特性曲線

圖6 摩擦轉矩關聯到附加轉矩3中

3 結語

摩擦特性曲線是運動控制系統(tǒng)中的基本功能，可以通過驅動系統(tǒng)本身計算，也可在運動控制器內計算，不管采用哪種方式都可以自動計算出負載在不同速度下的摩擦轉矩，并將摩擦轉矩直接輸出至轉矩設定值，以提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能。

在卷曲設備中的張力控制，通常都需要增加摩擦轉矩補償，以便能夠有效抵消電機本身及機械傳動機構等引起的摩擦阻力，從而保證物料表面張力的控制精度，西門子的SINAMICS S120/G120提供了測量及補償的功能，大大降低了工程師的調試難度，有效提高了工程效率。

4 相關資料下載鏈接

下載掃碼關注公眾號菜單欄回復：S120功能手冊

下載掃碼關注公眾號菜單欄回復：S120參數手冊