SIMOTION轴的转矩限幅功能

n

1概述
通过系统函数“_enableTorqueLimiting”，可限制驱动中激活的转矩。在命令中指定限制值。功能块可用于速度轴，位置轴或同步轴。精度依赖于所使用的传动。
当此功能块激活时，不执行跟踪误差监控及位置监控。当设定的目标位置到达时，激活静止监控，当静态监控窗口超出时发出报警信息。
转矩限制时，激活的运动命令及同步关系仍延续。
转矩限制可以在运动前激活或与运动命令并行激活。
系统函数“_disableTorqueLimiting”用于取消转矩限幅功能。n

2 启动过程

2.1 必要条件及接口描述n

功能块仅用于通过 PROFIBUS/PROFINET 总线连接，使用标准报文的轴，报文中包含转矩减少控制字。这些驱动支持报文 101, 102, 103, 104, 105 及 106。此功能不能用于模拟量控制的轴。
例如：报文 105的结构，用于转矩限幅的相关数据显示为粗体。n

报文105传送的数据：n

1 Control word 1 (STW_1)
2 Speed setpoint B (NSOLL_B)
3 Speed setpoint B (NSOLL_B)
4 Control word 2 (STW_2)
5 Torque reduction (MomRed)
6 Encoder 1 Control word (G1_STW)
7 System deviation DSC (XERR)
8 System deviation DSC (XERR)
9 Position controller gain factor DSC (KPC)
10 Position controller gain factor DSC (KPC)

报文105接收的数据：n

1 Status word 1 (ZSW_1)
2 Actual speed value B (NIST_B)
3 Actual speed value B (NIST_B)
4 Status word 2 (ZSW_2)
5 Status word MeldW (Meld_W) → Bit 1: |M| < Mx
6 Encoder 1 Status word (G1_ZSW)
7 Encoder 1 Actual position value 1 (G1_XIST1)
8 Encoder 1 Actual position value 1 (G1_XIST1)
9 Encoder 1 Actual position value 2 (G1_XIST2)
10 Encoder 1 Actual position value 2 (G1_XIST2)
说明：
|M| 为驱动中转矩的绝对值
Mx 为设定转矩(或限制值)

在 SIMOTION中，可以指定需要的转矩 (对于旋转轴及直线轴) 或需要的力(只用于直线轴！) 当调用功能块时，设定相对于参考值(userDefaultTorqueLimiting.torqueLimit)的相关单位或% 值时，0% 表示驱动无转矩，100% 表示驱动满转矩。
在 SIMOTION 中可设定转矩限幅值。
通过 PROFIBUS/PROFINET 接口，设定值 0–100% 以整数形式被传送到驱动侧。0%表示驱动无转矩，100% 表示驱动满转矩。转矩减少被传送至驱动侧。
在 SIMOTION中，使用预设数据，所需的转矩或所需的力被转换为驱动的转矩减少量，例如：在 SIMOTION中，设置转矩限幅为 80%时，在SIMOTION中转矩减少计算值为20%传送至驱动侧。n

2.2 转矩/力的转换n

对于速度控制轴及旋转轴，“_enableTorqueLimiting”功能块的编程总是定义转矩单位为Nm, kNm 或 MNm。n

当调用功能块时：n

• 如果设置“torqueLimitUnit”参数为“TORQUE”时，指定转矩是对于电机侧的，不需考虑齿轮减速比。
• 如果设置“torqueLimitUnit”参数为“DEFAULT_UNIT”时，指定转矩是对于负载侧的，需考虑齿轮减速比。

转换公式为：n

示例：n

对于标准电机配成直线轴，“_enableTorqueLimiting”功能块，即可以指定转矩是对于电机侧的，单位为Nm, kNm 或 MNm，也可以指定力是对于负载侧的，单位为 N, kN 或 MN。n

当调用功能块时：n

• 如果设置“torqueLimitUnit”参数为“TORQUE” 时，编程的值代表的转矩是对于电机侧的，不考虑齿轮减速比，丝杠螺距，丝杠效率。
• 如果设置“torqueLimitUnit”参数为“DEFAULT_UNIT”时，编程值代表的力是对于负载侧的，考虑齿轮减速比，丝杠螺距，丝杠效率。n

转换公式为：n

示例：n

说明:
F = 力
M = 转矩
S =丝杠螺距(leadscrew.pitchVal)
η =丝杠轴效率(leadScrew.efficiency)
对于直线电机配成直线轴，编程总是指定力N, kN 或 MN。

2.3 参数

2.3.1 SIMOTION 配置数据
TypeOfAxis.SetPointDriverInfo.DriveData.maxTorque
标准电机：最大电机转矩 (电机铭牌上有指示) 必须在此配置参数中输入。此最大转矩用于转矩限幅的参考值，它的单位为 Nm, KNm 或 MNm。
系统默认值： 3.2 Nm。
TypeOfAxis.SetPointDriverInfo.Linear MotorDriveData.maxForce
直线电机：最大电机力 (电机铭牌上有指示) 必须在此配置参数中输入。此最大力用于限幅的参考值，它的单位为 N, KN 或 MN。
系统默认值：1000.0 N。
TypeOfAxis.SetPointDriverInfo.DriveData.forceReductionGranularity (V4.0 and higher)
指定转矩减少的分辨率。
STANDARD：分辨率 1/16384
BASIC：分辨率 1/100
系统默认值： STANDARD
TypeofAxis.NumberOfDataSets.DataSet_x.Gear.numFactor
指定电机旋转圈数。
系统默认值： 1
TypeofAxis.NumberOfDataSets.DataSet_x.Gear.denFactor
指定负载旋转圈数。
系统默认值： 1
LeadScrewInfo.efficiency
当标准电机配置为直线轴时，编程控制的力(F)限幅时需考虑轴连接器的效率 。
系统默认值：1.0
Leadscrew.pitchVal
指定电机转一圈的丝杠螺距。当标准电机配置为直线轴时，编程控制的力(F)限幅时需考虑此值系系统默认值：10.0 mm
注意：最大值 DriveData.maxTorque 或 LinearMotorDriveData.MaxForce 做为转矩减少的参考值并且必须在驱动中及SIMOTION 中按照电机值输入。否则会输出不正确的限幅值。n

2.3.2 SIMOTION 系统数据
userDefaultTorqueLimiting. torqueLimit
_enableTorqueLimiting功能块中，对于“torquelimit”功能参数的转矩限幅值的用户默认值。当设置为USER-DEFAULT 时使用此值。
系统默认值：10.0n

2.3.3 驱动参数: SINAMICS
P1544为在驱动中传送的 PROFIBUS/PROFINET 的转矩减少值。依据轴配置数据TypeOfAxis.SetPointDriverInfo.DriveData.forceReductionGranularity (V4.0 或之后)设置为：
Standard:
通过 PROFIBUS/PROFINET 接口， 0–16384 (4000H) 整数值传送到驱动中。因此，在SINAMICS中 (default = 100)参数 P1544 必须设置为 100。
Basic:
通过 PROFIBUS/PROFINET 接口，0–100 (%) 整数值传送到驱动中。因此，在SINAMICS中 (default = 100)参数 P1544 必须设置为16384 (4000H)。n

3 编程

3.1 转矩限幅编程顺序
转矩限制可以在运动前激活或与运动命令并行激活。转矩限制时，激活的运动命令及同步关系仍延续。 执行命令_enableTorqueLimiting：
• 立即激活转矩限幅
• 不激活跟踪误差监控及位置监控。
命令 _disableTorqueLimiting 用于取消转矩限幅。n

特殊特性

• 转矩限幅命令 (_enableTorqueLimiting) 与运行至固定点停止命令(_enableMovingToEndStop) 不能被同时激活。允许从enableTorqueLimiting命令转变到_enableMovingToEndStop 命令 (为替代)。
因为当转矩值在固定停止点被保持时设定值必须被冻结，所以不允许从_enableMovingToEndStop 命令转变到 _enableTorqueLimiting命令。
• _stopEmergency命令：
如果转矩限幅激活，产生跟踪误差，_stopEmergency() 命令将不被激活。
激活的转矩减少将被保持。
例外：
stopEmergency() 命令中设置：
stopDriveMode = STOP_WITH_COMMAND_VALUE_ZERO
解除转矩减少，并且此命令可取消运行至固定点停止功能。
• _resetAxis命令：
此命令取消转矩限幅。
• _disableAxis命令：
此命令取消转矩限幅。
• 如果在加速期间不希望有转矩限幅，则此功能块在加速结束后再使能。

3.2 命令(系统函数)n

3.2.1 使能转矩限幅 (_enabletorquelimiting)
_enabletorquelimiting 功能块使能并且立即激活转矩限幅。

ST语言调用示例:

myRetDINT:=
_enabletorquelimiting(
axis:=Axis_1,
torquelimittype:=USER_DEFAULT,
torquelimit:=100.0,
nextcommand:=IMMEDIATELY,
commandid:=getCommandId(),
torquelimitunit:=DEFAULT_UNIT );

参数说明：
Axis：
指定轴名称。
torqueLimitType (optional)：
指定限幅值的类型：
DIRECT： 使用参数 “torqueLimit” 中的值。
EFFECTIVE: 使用上次编程的转矩限幅值。
USER_DEFAULT: 使用定义在“userDefaultTorqueLimiting.torqueLimit”中的默认转矩限幅值。此默认值也可以被参数 ’torqueLimit’ 中的值修改，参数值由百分数表示。
系统默认值：USER_DEFAULT。
torqueLimit (optional)
轴所需的转矩限幅。此参数的评价依赖于’torqueLimitType’参数的设置：
• “torqueLimitType”设置为DIRECT时：此值被指定为转矩或力，与’torqueLimitUnit’ 参数的设置相关。
• “torqueLimitType”设置为USER_DEFAULT时：如果不输入此参数值，则使用系统变量“userDefaultTorqueLimiting.torqueLimit” 中的默认转矩限幅值。如果输入此参数值，它表示为系统变量“userDefaultTorqueLimiting.torqueLimit”的百分数。
• “torqueLimitType”设置为EFFECTIVE时: 此参数不评估。
系统默认值：100.0
extCommand (optional)
对于程序执行中下一个命令的使能条件。
IMMEDIATELY: 下一个命令立即执行。
WHEN_TORQUELIMIT_REACHED: 当转矩限幅到达时，执行下一个命令。此状态来源于驱动的PROFIBUS 状态字 ’MeldW’ (PZD 5), bit 1 (M < Mx)。
WHEN_TORQUELIMIT_GONE: 一旦转矩限幅到达然后离开，执行下一个命令。此状态来源于驱动的PROFIBUS 状态字 ’MeldW’ (PZD 5), bit 1 (M < Mx)。
WHEN_FUNCTION_DISABLED: 当前命令结束后，执行下一个命令。此命令可以在其他任务中通过调用’_disableTorqueLimiting’或 ’_resetAxis’功能函数来中止或取消。
系统默认值：IMMEDIATELY。
commandId
系统内唯一的 ’commandId’ ，用于命令状态的跟踪。

MCC语言调用示例:

3.2.2 不使能转矩限幅 (_disabletorquelimiting)

_disabletorquelimiting 功能块立即取消轴的转矩限幅。

ST语言调用示例:
myRetDINT :=
_disableTorqueLimiting(
axis := Axis_1,
nextCommand := IMMEDIATELY,
commandId := getCommandId());
MCC语言调用示例:

3.3 校核 (系统变量)
TorqueLimitingCommand. State
显示转矩限幅的状态：
ACTIVE: 转矩限幅使能
INACTIVE: 转矩限幅未使能
TorqueLimitingCommand. torqueLimitingState
指示驱动是否工作于转矩限幅状态。注意：此状态来源于驱动的 PROFIBUS/PROFINET 状态字 ’MeldW’ (PZD 5), 位 1 (M < Mx)。

关键词
SIMOTION，转矩限幅