SIEMENS西门子 SINAMICS V80伺服电机 1FL4 044-0AF21-0AA0

     电流控制器功能说明根据电机电气数据预设电流控制器，通常情况下在运行中无需再调整电流控制器。必要时，可借助测量功能测量和优化电流控制器的频率响应。特点电流控制器具有下列特征：•电流限制和转矩限制• 电流控制器用作 PI 控制器。• 可进行电流控制器适配•在异步电机上可进行磁通控制电流限制和转矩限制电流限制和转矩限制在首次调试时为预设，必须根据实际应用进行调整。电流控制器适配采用电流控制器适配功能可以根据电流大小降低电流控制器的比例增益。可通过设置p1402.2= 0 取消电流控制器适配。功能图（参见 SINAMICS S120/S150 参数手册）• 5700 伺服控制 - 电流控制一览•5710 伺服控制 - 电流设定值滤波器 1 ... 4• 5714 伺服控制 - Iq 控制器和 Id 控制器• 5722 伺服控制- 磁场电流/磁通设定，磁通降低，磁通调节器伺服控制5.9 电流控制器驱动功能功能手册, 06/2020,6SL3097-5AB00-0RP3 129重要参数一览（参见 SINAMICS S120/S150 参数手册）电流控制•p1701[0...n] 电流控制器参考模型时滞• p1715[0...n] 电流控制器比例增益• p1717[0...n]电流控制器积分时间电流限制和转矩限制• p0323[0...n] Zui大电机电流• p0326[0...n] 电机堵转转矩补偿系数•p0640[0...n] 电流极限• p1520[0...n] CO:转矩上限/电动式运行转矩极限• p1521[0...n]CO:转矩下限/回馈式运行转矩极限• p1522[0...n] CI：转矩上限/电动式运行转矩极限• p1523[0...n]CI：转矩下限/回馈式运行转矩极限• p1524[0...n] CO:转矩上限/电动式运行转矩极限比例系数• p1525[0...n]CO:转矩下限/回馈式运行转矩极限比例系数• r1526 CO:电动式运行转矩上限，无偏移• r1527CO:回馈式运行转矩下限，无偏移• p1528[0...n] CI：转矩上限/电动式运行转矩极限比例系数• p1529[0...n]CI：转矩下限/回馈式运行转矩极限比例系数信号源• p1530[0...n] 电动式运行功率极限• p1531[0...n]回馈式运行功率极限• p1532[0...n] CO:转矩极限偏移• r1533 所有电流极限中的Zui大转矩电流• r1534CO:所有转矩极限中的Zui大值• r1535 CO:所有转矩极限中的Zui小值• r1538 CO:转矩上限生效• r1539CO:转矩下限生效电流控制器适配• p0391[0...n] 电流控制器适配动作点，比例增益生效• p0392[0...n]电流控制器适配动作点，经过适配的比例增益生效伺服控制5.9 电流控制器驱动功能130 功能手册, 06/2020,6SL3097-5AB00-0RP3• p0393[0...n] 电流控制器适配比例增益适配系数• p1590[0...n]磁通控制器比例增益• p1592[0...n] 磁通控制器积分时间伺服控制5.9 电流控制器驱动功能功能手册, 06/2020,6SL3097-5AB00-0RP3 1315.10自动优化功能说明“自动优化”这一概念涵盖了所有在运行期间基于内部测量值调整控制器参数的驱动内部功能。设置被写入参数，但不会得到非易失性保存。应用情况•调试支持• 在负载机械剧烈变化的情形下调整控制器自动优化方法下表为Zui重要的自动优化方法及其基本工作原理的概览。方法说明一键优化（推荐） 借助该方法能够自动优化转速控制器和 EPOS 控制器。其中对控制对象进行一次性测量，且随后设置控制器。在线优化借助该方法可yongjiu评估控制器参数或确定已设置的转动惯量（电机和负载转动惯量）。在计算出控制器数据，并为了控制器优化以及滤波器设置而将求得的值非易失性存储（RAMtoROM）后，取消在线优化。电流设定值滤波器适配借助该方法可过滤机械共振频率。为过滤共振频率，所选的电流设定值滤波器会自动移至机械共振频率。建议将该方法用于在运行中机械共振频率会变化，并且这种共振频率的影响量商未知的设备和系统。如果影响量已知，建议使用“控制器参数适配(页 113)”功能。5.10.1 One Button Tuning概述借助 One Button Tuning功能实现对驱动的转速控制器和位置控制器的自动优化。伺服控制5.10 自动优化驱动功能132 功能手册, 06/2020,6SL3097-5AB00-0RP3功能说明启用 One ButtonTuning（OBT）时，系统会借助短暂的测试信号测量机械驱动支路，并根据现有的机械系统Zui优地调整控制器参数。该功能为驱动内部功能，故不需要外部工程设计工具。注意手动修改控制器参数如果手动修改经One Button Tuning 自动设置的控制器参数，可能导致控制器失稳，进而造成财产损失。• 在 One ButtonTuning 期间请勿修改以下参数：p0430，p1160，p1413 至 p1426，p1428，p1429，p1433 至p1435，p1441，p1460 至p1465，p1498，p1513，p1656 至 p1676，p1703，p2533 至p2539，p2567，p2572，p2573取消激活 Advanced Positioning Control (APC)在将OBT 和 APC 功能配合使用前，取消激活“Advanced PositioningControl”（APC）功能。使用外部测量系统优化位置控制器时，系统只考虑电机测量系统。• 缺点：–使用外部测量系统来进行位置控制可能导致控制器设置不稳定。– 不支持为电流控制器和转速控制器使用不同的采样时间。•建议：在使用外部测量系统的配置中不采用 OBT。激活“自动优化”功能通过参数 p5300激活/取消激活“自动优化”功能。可以进行下列设置：值 响应-1 取消激活“自动优化”功能。自动设置 p5300 =0。重新恢复针对转速控制器和位置控制器的预设值。0取消激活“在线优化”功能。如需对为转速控制器和位置控制器测定的值进行非易失性存储，设置 p0977 = 1 或者执行“从 RAM复制到 ROM”指令。1 激活“One ButtonTuning”功能。测定一次转动惯量。还借助噪声信号激发对控制器参数和电流设定值滤波器进行一次测定。在激活后在 p5301中设置此功能。伺服控制5.10 自动优化驱动功能功能手册, 06/2020, 6SL3097-5AB00-0RP3 133值 响应2激活“在线优化”功能。估算转动惯量。当转动惯量相对上一次计算的变化高于 5 %时，系统会重新计算控制器参数。在激活后在 p5302中设置此功能。提示p5300 中的设置可能会使参数 p5280 和 p1400 改变。在取消激活自动优化（p5300 = 0）后检查p5280 和 p1400 中的设置，并在必要时修正这些设置。配置“One Button Tuning”功能通过参数 p5301配置“One Button Tuning”功能。可以进行下列设置：位 说明00 测定转速控制器增益：•借助噪声信号测定和设置转速控制器增益。01 测定电流设定值滤波器：•借助噪声信号测定和设置可能需要的电流设定值滤波器。这样一来可在转速闭环中实现较高的动态特性。02 测定转动惯量：•借助测试信号测定和设置转动惯量。• 前提条件：– 已在 p5308 中设置了位移限制。– 已在 p5309中设置了测试信号的持续时间。• 如该位未置位，则必须手动地在 p1498 中设置转动惯量。04 识别负载振荡：•借助测试信号识别可能存在的负载振荡（低频谐振）。• 前提条件：– 已在 p5308 中设置了足够大的位移限制。• 此功能识别约 2Hz 至 95 Hz 范围内的频率，并且不需要负载上的外部测量系统。识别出的频率（零点和极点）显示在 r5294[0...2] 和r5295[0...2] 中。• 通过位 05 设置生效的振荡阻尼。伺服控制5.10 自动优化驱动功能134 功能手册,06/2020, 6SL3097-5AB00-0RP3位 说明05 抑制识别的负载振荡：•借助测试信号识别可能存在的负载振荡（低频谐振），并在 p3752 中设置。此时，系统会将识别到的Zui小零点的频率记录在 p3752中。• 前提条件：– 转动惯量已自动测定（p5301.2 = 1；参见上文）或在 p1498 中手动设置。–功能模块“APC”已激活（p0108.7 = 1）。– 功能“APC 负载侧无传感器”已激活（p3700.2 = 1）。•重要说明：– 执行此功能后，必须通过 p3700.0 = 1 激活 APC。07 激活同步轴：• 就插补轴而言需要激活此功能。•启用此功能时，系统会依据 p5275 中设置的动态特性对轴进行调整。p5275 中的时间应依据动态特性Zui低的轴来设置。08根据频率特性测定转动惯量：• 通过此功能借助测试信号根据频率特性测定转动惯量。如果位 02 不生效，则系统还额外地将转动惯量传输至p1498。• 为了更jingque地确定转动惯量，建议在测量前通过 p5308 设置运行行程。• 可通过 p5323 和 p5324限制测量的频率范围。针对安全运行的设置在激活 OBT后借助测试信号测量机械驱动支路。据此为尽可能高动态特性的运行计算控制器参数。为确保在线优化的安全运行，可进行以下设置：借助噪声激励进行测量在此方法中，驱动执行持续数秒的带叠加噪音信号的运动。可用选项有：•转速控制器增益：为了设置转速控制器增益，设置 p5301.0 = 1。参数 p5292 是针对该增益的乘法器。p5292 = 时，系统会启用 7 dB 的振幅裕量和45° 的相位裕量。• 电流设定值滤波器：系统会设置电流设定值滤波器 2 至4，以实现转速控制回路中的较高增益。其中通常将带阻置于机械共振。为了设置电流设定值滤波器 2 至 4，设置 p5301.1 =1。仅在能借此达到较高的转速控制器增益 p1460 时，系统才会测定电流设定值滤波器。•生效的振荡阻尼：通过生效的振荡阻尼，可在定位过程中使现有负载振荡衰减。为了执行测量，必须满足以下前提条件：– 在 p1498中检查是否已设置转动惯量。– 功能模块“Advanced Positioning Control(APC)”必须激活。按如下步骤对测量进行设置：– 设置 p3700.2 = 1。激活“APC无负载侧传感器”功能。故障响应特性和同步特性可能设置而变差。– 设置 p5301.5 = 1。在 p3752“AVS振荡固有频率控制器预设置”中设置识别到的负载振荡的频率。– 在 p3752中检查是否设置了识别到的负载振荡的频率。以低频转速设定值信号测量在此方法中，系统向驱动发送一个非常低频的转速设定值信号（三角形）。此时电机会执行一次可明确辨识的运动。必须在参数p5308 和 p5309中设置位移限制和测试信号持续时间。借助此方法估算驱动支路的转动惯量。系统会对剩余的所有控制器参数进行设置。设置与“在线优化”类似。其他设置和显示下表列出了在参数中进行的其他设置和显示的概览。参数设置范围 出厂设置 设置/显示（含说明）p5271[0...n]– 0000 1100 bin OBT 的配置。可以进行下列设置：•位 03：激活转速前馈控制– 该位仅在 EPOS 功能中相关。• 位 04：激活转矩前馈控制– 在 EPOS 激活时，装置会采用EPOS 的转矩前馈控制（p2567）。– 在 EPOS不激活时，系统会采用转速控制器的转速/转矩前馈控制（p1493、p1428、p1429）。• 位 07：激活电压前馈控制r5276 –– 在 OBT 中显示估算出的位置控制器增益：• 借助上位机进行位置控制时，该上位机能够接收在此显示的值。r5277 – – 在OBT 中显示估算出的位置控制器的前馈对称时间：• 借助上位机进行位置控制时，该上位机能够接收在此显示的值。p5292 25 % 至125 % 80 % 转速控制器 P 增益的动态响应系数：• 该值过大时可能会导致转速闭环控制不稳定。r5293 – – 显示通过OBT 根据 FFT 测量计算出的转速控制器比例增益r5294 – – 显示识别出的机械零点r5295 – –显示识别出的机械极点p5296[0] 1 % 至 300 % 10 % 设置用于功能 p5301.0 和 p5301.1的噪音信号的振幅。• 该值以电机额定转矩 r0333 为基准。p5296[1] 1 % 至 300 % 30 % 设置用于功能p5301.4 和 p5301.5 的噪音信号的振幅：• 该值以电机额定转矩 r0333 为基准。p5297[0] -210000 到210000Rpm-210000 到 210000m/min0 rpm0 m/min设置用于功能 p5301.0 和 p5301.1的转速偏移：• 该设置用于避免诸如间隙、静摩擦等非线性效应对测量值造成影响。伺服控制5.10 自动优化驱动功能功能手册,06/2020, 6SL3097-5AB00-0RP3 137参数 设置范围 出厂设置 设置/显示（含说明）p5297[1]-210000 到 210000Rpm-210000 到 210000m/min0 rpm0 m/min设置用于功能 p5301.4和 p5301.5 的转速偏移：• 该设置避免诸如间隙、静摩擦等非线性效应对测量值造成影响。r5306[0...n]– –已执行的自动优化功能的状态显示：• 该显示针对的是Zui后执行的 p5300 动作，故不仅仅适用于 OBT。p5308 0 至 30000度0 至 30000 mm0 度0 mm针对 OBT 的位移限制：• 激活OBT（p5300）后，正向和负向上的运行范围被限制为所设的位移限制（单位：度）。值 360 ° 表示电机一转。p5309 0 ms至 5000 ms 2000 ms OBT 测试信号持续时间：• 在激活 OBT（p5300）后，测试信号被限制为2000ms。当超出这个值时，会触发故障 F07093(A)，故障值为 2，且 OBT 终止。5.10.2 在线优化5.10.2.1“基于驱动的”在线优化概述“在线优化”功能通过“转动惯量评估器 (页 602)”功能模块激活，并且可以应用在采用EPOS的简单定位任务中。前提条件• “转动惯量评估器”功能模块已激活（p1400.18 =1）。功能说明通过在线优化功能，系统会在运行中自动设置转速控制器、位置控制器（含前馈控制）所涉及的控制器参数。此时控制器参数的自动计算取决于电机和负载的转动惯量。可手动地在p1498 中，或自动地（优选）通过激活转动惯量评估器设置负载转动惯量。伺服控制5.10 自动优化驱动功能138 功能手册,06/2020,6SL3097-5AB00-0RP3在转动惯量评估器激活的情况下，在运行中在变化的负载力矩下测定转动惯量，并且在控制器参数的一次性或周期性重新计算中将其考虑在内。注意电机和负载之间的连接刚性不足可导致控制不稳定在计算控制器参数时，系统只考虑电机测量系统。若针对位置闭环控制使用了一个负载侧测量系统，那么在电机惯性和相对较高的负载惯性之间的刚性不足的情形下其可能会导致控制器失稳，进而造成财产损失。•刚性较低时应通过 p5273 降低动态系数负载。• 为对应同一带 TTL/HTL 编码器的 EDS 的所有 DDS进行相同的参数设置（例如 p5300[0] = -1且 p5300[1] = -1等）。注意手动修改控制器参数如果手动修改经在线优化自动设置的控制器参数，可能导致控制器失稳，进而造成财产损失。•在在线优化期间请勿修改以下参数：p1413，p1414 至 p1426，p1428，p1429，p1433 至p1435，p1441，p1460 至 p1465，p1656 至 p1676，p1703，p2533 至p2539，p2567说明转动惯量评估器注意并遵循 转动惯量评估器 (页 602)一章中的提示和指示。在控制对象变化的情况下使用仅当控制对象（例如惯性、共振频率）在运行中变化时，才采用在线优化。如果控制对象不改变，则使用One Button Tuning。激活“自动优化”功能通过 p5300 激活/取消自动优化。可以进行下列设置：值 响应-1取消激活“自动优化”功能，且自动设置 p5300 = 0。重新恢复针对转速控制器和位置控制器的预设值。0取消激活“在线优化”功能。如需对为转速控制器和位置控制器测定的值进行非易失性存储，设置 p0977 = 1 或者执行“从 RAM复制到 ROM”指令。1 激活“One ButtonTuning”功能。测定一次转动惯量。还借助噪声信号激发对控制器参数和电流设定值滤波器进行一次测定。在激活后在 p5301中设置此功能。2 激活“在线优化”功能。估算转动惯量。当转动惯量相对上一次计算的变化高于 5%时，系统会重新计算控制器参数。在激活后在 p5302 中设置此功能。说明p5300 中的设置会使参数 p5280 和 p1400改变。在取消激活自动优化（p5300 = 0）后检查p5280 和 p1400中的设置，并在必要时修正这些设置。配置“在线优化”功能按如下步骤对在线优化进行配置：1. 通过 p5300 = 2 激活在线优化。2.通过 p5302 配置顺序控制。可以进行下列设置：位 响应00 借助一个噪音信号测定和设置转速控制器增益。“此功能尚在准备中”01借助一个噪音信号测定和设置可能需要的电流设定值滤波器。这样一来可在转速闭环中实现较高的动态特性。“此功能尚在准备中”02借助转动惯量估算器估算转动惯量。如该位未置位，则必须手动地在 p1498 中设置负载转动惯量。测试信号必须预先在参数 p5308 和p5309 中设置。03 采用“一次性”设置时，系统在转动惯量测定完毕后通过 p1498取消激活转动惯量估算器。随后必须对参数进行非易失性存储（p0977 =1）。采用“循环”参数设置时，系统会持续测定转动惯量并调整控制器参数。转动惯量测定完毕后（r1407.26 =1），建议保存参数。这样在上电后便不必重新准备控制器。06 启用 电流设定值滤波器适配 (页 145)功能。该功能对于机械系统中降低可变共振非常有效。07 依据在 p5275中设置的动态特性对轴进行调整。就插补轴而言此设置是必要的。建议：根据动态特性Zui低的轴设置 p5275 中的时间。3. 通过 p5271设置控制器。其中以给定的顺序进行操作：– 通过 p5273 评估为转速控制器增益估算的负载。–在基本定位器（EPOS）中激活转速前馈控制。– 激活转矩前馈控制。– 当转速前馈控制（位 3）或转矩前馈控制（位4）激活时：将控制器用作位置控制回路中的 PD 控制器，以提高位置控制器的动态响应性能。–测定基本定位器（EPOS）功能中的加速度上限。– 请勿修改转速控制器增益（Kp）。– 激活电压前馈控制。4.为了将为转速控制器和位置控制器测定的值备份，将参数非易失性保存（从 RAM 复制到 ROM或 p0977 =1）。这样例如可使在线优化的初始值在上电后得以保留。通过取消在线优化并重新激活，所估算的负载转动惯量和负载转矩将复位。针对安全运行的设置为确保在线优化的安全运行，可进行以下设置：•电流设定值滤波器PT2 滤波器 1的固有频率与电流控制器周期和转速控制器周期成比例。采样频率越高，相位平均频率也就越高，这样一来设置的电流设定值滤波器频率也越高。通过p5272 设置了较低的动态特性时，控制回路对驱动支路中的共振不敏感。通过 p5272设置了较高的动态特性时，控制回路则会对驱动支路中的共振更加敏感。同样地，可在电流设定值中设置附加的带阻来避免共振造成控制回路不稳定。•转速实际值滤波器必须启用转速实际值滤波器的情形例如有：编码器的分辨率相对较差。系统会基于编码器分辨率和电机转动惯量计算转速实际值滤波器（p1441）。计算控制器参数时，系统会将转速实际值滤波器的时间常量考虑在内。•适配的共振滤波器系统会根据所设置的采样时间为适配的共振滤波器设定极限频率。这些频率也可手动修改。