1、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(dòng)態(tài)響應有要求的實(shí)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(guò)設置不同速度段的摩擦特性曲線(xiàn)，來(lái)進(jìn)行電機和工作設備產(chǎn)生的摩擦轉矩的補償。
圖1是一個(gè)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(shí)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(guò)在PLC中編寫(xiě)程序進(jìn)行摩擦轉矩的測量，西門(mén)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(shí)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(guò)調用摩擦轉矩的測量功能塊測量出的摩擦轉矩，通過(guò)通信傳送到驅動(dòng)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(dòng)器中自帶的摩擦轉矩測量功能。
SINAMICS S120驅動(dòng)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(lián)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(shí)現方法。
2、SINAMICS S120摩擦轉矩測量
2.1 S120的摩擦特性曲線(xiàn)
摩擦特性曲線(xiàn)使用10個(gè)坐標點(diǎn)組成，每個(gè)坐標點(diǎn)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(huì )使用坐標的取反值。SINAMICS S120 會(huì )根據摩擦特性曲線(xiàn)上的10個(gè)坐標點(diǎn)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(xiàn)
2.2 SINAMICS S120摩擦轉矩測量
SINAMICS S120 變頻器調試結束后，默認會(huì )將控制點(diǎn)的轉速設為與電機額定轉速相匹配的值，所有控制點(diǎn)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(xiàn)并執行測量。
變頻器按照設置的10個(gè)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(xiě)入摩擦特性曲線(xiàn)的控制點(diǎn)上。
摩擦轉矩測量操作步驟如下：
1)在線(xiàn)S120設置后，設置p3845=1：激活正方向和負方向的摩擦特性曲線(xiàn)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(huì )先后在正反兩個(gè)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(xiàn)上的控制點(diǎn)（無(wú)故障代碼F07963）時(shí)，變頻器停止電機，記錄摩擦特性曲線(xiàn)；
5)設置p3842=1，激活摩擦特性曲線(xiàn)，變頻器會(huì )將摩擦特性曲線(xiàn)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(xiàn)
圖6? 摩擦轉矩關(guān)聯(lián)到附加轉矩3中
3、結語(yǔ)
摩擦特性曲線(xiàn)是運動(dòng)控制系統中的基本功能，可以通過(guò)驅動(dòng)系統本身計算，也可在運動(dòng)控制器內計算，不管采用哪種方式都可以自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(mén)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(guān)資料下載鏈接
S120功能手冊：
https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/109781535/zh
S120參數手冊：
https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/109781807/zh