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概述

在許多對張力控制要求精準的收放卷應用或其他對動態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。

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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Zui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

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結語

摩擦特性曲線是運動控制系統中的基本功能，可以通過驅動系統本身計算，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，以提高系統的動態響應性能。

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。