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2 概述

2.1 选项：S11

智能负载控制 - Intelligent Load Control（ILC）

6FC5800-0BS11-0YB0

2.2 功能说明

智能负载控制（ILC）根据直线轴或旋转轴的实际负载惯量变化，按预先定义的特性曲线自适应调整控制参数，如加速度，加加速度，位置环或速度环等控制参数，从而获得机床轴的最优动态响应。

借助于CYCLE782，可自动测量实际负载重量。

负载惯量变化时，智能负载控制（ILC）功能自适应调整控制参数，以充分利用机床动态性能，获得最优动态响应。从而缩短加工时间，获得极佳的控制精度和加工精度。

2.3 功能优点

使用智能负载控制（ILC），充分发挥机床动态特性，不同负载时，

· 控制参数自适应动态调整

· 不需要按最差的工况设置参数

· 不需要使用ASUP异步子程序或通过加工程序修改参数

· 不需要切换不同参数组

2.4 功能应用

该功能用于机床轴不同负载惯量时，需要使用不同的控制参数。如

· 直接驱动，力矩电机或直线电机

· 较小减速比和较大的丝杠螺距，如齿轮比1：1，丝杆螺距30mm

· 负载惯量变化大，如从30kg到5000kg，可拆卸附件头等

· 不同的夹具

通过使用智能负载控制（ILC）功能，根据负载惯量的变化，自适应调整控制参数。如最大化加速度，最大化JERK，最大化Kv，最小化积分时间，最大化速度环增益，修改电流设定值滤波器，速度环滤波器，APC参数等。

2.5 应用条件

控制器	系统软件
SINUMERIK 840D sl	SW > V49, V4.93: 驱动控制参数的自适应不能与基于驱动的安全集成同时使用 V4.94：ILC 可与基于驱动安全集成一起使用
SINUMMERIK ONE	SW > V613
SINUMERIK 828D	SW > V49

3 调试

3.1 工作原理

智能负载控制（ILC）功能根据负载惯量的变化，自适应调整控制参数，如加速度，JERK，位置环增益，力矩前馈惯量，驱动数据等控制参数。

如下图所示，当轴惯量增加时，控制参数须做相应调整。

工件和夹具的转动惯量会影响机床的动态特性。在轴运动时，可能在工件加工过程中产生误

差。使用 CYCLE782 循环可以根据具体情况自动调整驱动的控制器设置和轴的动态响应设置，

从而可以更快、更精确地加工工件。

输入变量：负载惯量

输出变量：按定义的特性曲线，线性化输出加速度，加加速度，位置环增益，力矩前馈惯量，或驱动数据等控制参数。

Ø 说明

· 输入轴可来自于轴或其他机床轴

· 输入变量可来自于轴或其他机床轴

· 总共可定义100个输入和输出的线性关系

3.2 配置画面

输入变量：负载惯量

输出变量：加速度，加加速度，位置环增益系数，力矩前馈惯量系数，驱动数据系数等控制参数

3.2.1 模式

Ø 两种模式：

· 永久激活

· 临时激活（通过调用CYCLE782激活或关闭）

Ø 两种模式的区别

3.2.2 输入变量

输入变量，如轴位置和轴速度。详细如下表

3.2.3 输出变量

输出变量，如位置环增益，力矩前馈惯量，自适应驱动参数等。详细如下表

· 自适应驱动参数

可调整驱动参数，如速度环增益p1460，积分时间p1462等，详细如下表

4 按负载惯量自适应调整加速度

4.1 定义调整特性曲线

Ø 根据负载惯量自适应调整精加工加速度（DYNFINISH）

输入变量：负载惯量

输出变量：精加工加速度

调整点1：负载惯量0.00029kgm^2时，调整系数150%

调整点2：负载惯量0.00074kgm^2时，调整系数100%

· 说明

负载惯量小于0.00029kgm^2时，比例系数为150%

负载惯量大于0.00074kgm^2时，比例系数为100%

4.2 配置调整表

按调整特性曲线，根据轴位置自适应调整加速度（DYNFINISH），

Ø 说明

· 表定义的输入变量从小到大

· 根据位置调整生效条件：各轴须回参考点

4.3 配置概览

5 按负载惯量自适应调整加加速度

5.1 定义调整特性曲线

Ø 根据负载惯量自适应调整精加工JERK（DYNFINISH）

输入变量：负载惯量

输出变量：精加工JERIK（DYNFINISH）

调整点1：负载惯量0.00029kgm^2时，调整系数150%

调整点2：负载惯量0.00074kgm^2时，调整系数100%

· 说明

负载惯量小于0.00029kgm^2时，比例系数为150%

负载惯量大于0.00074kgm^2时，比例系数为100%

5.2 配置调整表

按调整特性曲线，根据轴位置自适应调整加加速度（DYNFINISH），

Ø 说明

· 表定义的输入变量从小到大

· 根据位置调整生效条件：各轴须回参考点

5.3 配置概览

6 按负载惯量自适应调整位置环增益

6.1 定义调整特性曲线

Ø 根据负载惯量自适应调整位置环增益

输入变量：负载惯量

输出变量：精加工JERIK（DYNFINISH）

调整点1：负载惯量0.00029kgm^2时，调整系数150%

调整点2：负载惯量0.00074kgm^2时，调整系数100%

· 说明

负载惯量小于0.00029kgm^2时，比例系数为150%

负载惯量大于0.00074kgm^2时，比例系数为100%

6.2 配置调整表

按调整特性曲线，根据轴位置自适应调整位置环增益，

Ø 说明

· 表定义的输入变量从小到大

· 根据位置调整生效条件：各轴须回参考点

6.3 配置概览

6.4 自适应调整

检查自适应调整激活状态

7 转动惯量评估器

使用转动惯量评估器，可测量当前轴惯量或轴质量（直线电机）。

7.1 激活转动惯量评估器功能模块

配置驱动功能模块，激活‘Moment of inertia estimator’，

功能模块激活：r108 Bit 30 = 1

Bit 30: Moment of inertia estimator =1

激活惯量评估器功能：p1400 Bit 18 = 1

Bit 18: Moment of inertia estimator active =1

伺服使能时，使用保存的上一次评估惯量值：p1400 Bit 22 = 1

Bit 22: Obtain moment of inertia estimator value for pulse inhibit =1

7.2 转动惯量评估器调试

1. 设置触发阈值p1560/p1561/p1562

2. 评估静摩擦力矩：在p1562定义的负载变化时间内，分别匀速点动轴正向或负向运动。运动速度大于p1226

正向或负向静摩擦力矩分别显示在p1563和p1564，

3. 快速移动轴，通过 r1407.24 r1407.25检查惯量评估器是否激活；评估完成后，r1407.26 = 1

惯量评估器惯量评估完成后，r1493有新的惯量值，

4. 运行检查程序

运行检查程序，检查惯量评估器是否正确，负载惯量r1493是否正确。

; INERTIA_ESTIMATOR_Y.MPF

$VA_RESET_INERTIA_TOTAL[AX2]=1 ; Reset previous load result

SOFT

FFWON

G90 G0 Y0

G4 F.5

Y50

G4 F.5

Y50

G4 F.5

R0=$VA_RESET_INERTIA_TOTAL[AX2]

M30

7.3 集成检查程序到CUST_782

7.3.1 程序标识

; _MODE : Mode:

; 1 = Call at the beginning of CYCLE782

;

; 10 = Move to start position

; 11 = Traveling movements for determination of the load

; 12 = Traveling movements for determination of the friction

; 19 = Move to end position

;

; 99 = Call at the end of CYCLE782

7.3.2 起始位置：标识_M10

GROUP_BEGIN(0,"_M10: Move to start position",0,0)

_M10: ;

G0 X0 ; Move X to safe position

G0 Y0 ; Move Y to safe position

G0 Z100 ; Move Z to safe position

GOTOF _MEND

GROUP_END(0,0)

;

7.3.3 惯量测试程序：标识_M11

GROUP_BEGIN(0,"_M11: Traveling movements for determination of the load",0,0)

_M11: ;

$VA_RESET_INERTIA_TOTAL[S_TESTAXIS]=1 ; Reset previous load result

SOFT

FFWON

IF S_TESTAXIS == (Y) ; If Y Axis

G90 G0 Y0

G4 F.5

Y50

G4 F.5

Y50

G4 F.5

ELSE

; If X Axis

ENDIF

7.3.4 调用CYCLE782

惯量评估完成，

8 附录

8.1 相关参数

参数	值
N52212 $MCS_FUNCTION_MASK_TECH 工艺通用的功能屏幕	Bit 18 激活确定总负载：空轴 + 工件 Bit 18 = 0 ：在循环 CYCLE782 中激活选择“单独确定负载”。确定的负载值则只针对当前工件 Bit 18 = 1：在循环 CYCLE782 中确定总负载。确定的负载值为二者的总和：空载轴 + 工件
N53350 $MAS_ILC_BASE_VALUE	轴的基本转动惯量
P341 Motor moment of inertia
P342 Ratio between the total and motor moment of inerti
P1226 Threshold for zero speed detection
P1400 Speed control configuration	Bit 18 Moment of inertia estimator active Bit 22 Obtain moment of inertia estimator value for pulse inhibit Bit 22 = 0：The starting value after withdrawing the pulse inhibit is the parameterized moment of inertia (p0341 * p0342 + p1498). Bit 22 = 1：The starting value after withdrawing the pulse inhibit is the last estimated value for the moment of inertia.
R1493 Moment of inertia total
P1498 Load moment of inertia
P1560 Moment of inertia estimator accelerating force threshold value
P1561 Inertia estimator change time high inertia mass
P1562 Moment of inertia estimator change time load
P1563 Moment of inertia estimator load force positive direction
P1564 Moment of inertia estimator load force negative direction

9 作者/联系人

顾向清

2020-12-10

10 版本信息

版本	日期	修改内容
V1.0	2020.12.10	创建
V1.0	2022.06.20	更新，排版