龚文杨++朱细敏++李灿

摘 要在许多工业场合，多轴同步控制的高可靠性和高精度直接影响到生产效率及产品质量，根据实际需要，设计了以贝加莱PLC和交流伺服系统为核心的多电机同步控制系统，采用一主多从结构的同步控制，系统运行稳定，控制精度较高，适用于工业现场如饮料瓶封装、机床设备中材料的准确切割等设备。

【关键词】多轴同步控制 PLC 交流伺服系统 POWERLINK通讯

现代工业对于同步跟随控制系统的响应时间、响应速度、稳定性 等性能指标的要求越来越高，而传统的多轴同步往往是通过机械总轴刚性连接的方法实现，这种方式的传动系统结构复杂，维护困难，灵活性差，无法满足现代化生产的要求。近年来，用电气方式实现多轴同步控制逐渐取代了机械总轴同步方式，随着电子技术及控制技术的发展，可编程逻辑控制器 （PLC）已由传统的顺序逻辑控制延伸至模拟量控制、运动控制等高端应用领域。根据项目设计的实际需求，选择了以贝加莱PLC、伺服电机为核心的同步跟随控制系统，将PLC技术、伺服控制的优势有机结合起来，使运动性能达到更好的水平。在传动制造转向智能制造的今天，多轴伺服的应用将越来越重要，因此该系统在工业现场如饮料瓶封装、小袋包装机、机床设备中材料的准确切割等设备、机床设备主从控制系统改造等方面有良 好的应用价值。

1 控制系统硬件设计的实现

该系统使用贝加莱PLC控制器X20CP1584，该PLC中运行的程序的循环时间最快可以设置为400微秒，可以相当快速地处理完用户的应用需求，同时，通过PLC上的 POWERLINK通讯接口来发送运动控制中需要的命令和相关参数数据。结合使用贝加莱伺服控制器和三相交流同步电机，使用该伺服控制器可以达到精确控制运动位置的目的。硬件设计连接图如图1所示。

以PLC和交流伺服系统为核心的多电机同步控制系统，采用主从式结构的同步系统，采用POWERLINK通讯方式实现主轴和从轴间的通讯。

2 控制系统的硬件配置及同步时间的设定

2.1 软件中硬件连接的配置

使用贝加莱的软件开发平台Automaiton Studio，将整个硬件连接系统进行配置。如图2所示。

2.2 软件中主从轴同步时间的设定

考虑到在运行过程中，从轴需要获取到需要同步运动的信息之后才开始跟随主轴运动起来，中间会有一定延时，因此，需要将该延时时间来补偿。具体的延时时间包括：POWERLINK网络访问时间和伺服控制器的循环时间。

实际访问时，从轴伺服控制器会先通过POWERLINK通讯去訪问主轴伺服控制器，主轴伺服控制器处理完后，通过POWERLINK通讯来应答给从轴控制器，因此，在从轴侧获取到信息的话，已延时了2倍的POWERLINK网络通讯时间和1次的伺服控制器循环时间。这个时间是需要在主轴的伺服控制器中的位置环延时时间中加入进去的。具体：POWERLINK循环时间（2000微秒）* 2 + 伺服控制器的循环时间（400微秒） +从轴默认位置环延时时间（400微秒）。主轴参数表中的时间参数设置如图3所示。

3 控制系统的软件程序实现

在主电机启动后，PLC根据主电机编码器脉冲输出信号计算得出从电机的速度命令，将该命令转换成一定频率脉冲控制从电机跟随主电机运转，从而实现多电机的同步控制。

3.1 主轴运动控制实现

实现主轴运动控制流程图如图4所示。

3.2 从轴运功控制实现

从轴运动控制的 流程图如图5所示。

图6为从轴 跟随的运动曲线，计出运动曲线轮廓，在软件中启用凸轮曲线编辑器来编辑。

4 结语

运动控制在制造业中扮演着重要的角色，本文基于 PLC在运动控制领域中的新技术，采用 PLC和伺服系统来实现多轴运动控制，能够轻松实现多轴跟随的准同步运行， 经测试运行证明该系统结构简单合理，具有达到同步性能好，抗干扰能力、结构调整方便等特点，对的工业现场的传动控制及相关设备改造有较强的实际意义和应用价值。

参考文献

[1]陈巍.贝加莱分布式运动控制解决方案在小袋包装机上的应用[J].伺服控制，2012（04）：20.

[2]王海.基于PLC的多轴控制研究[J].中国工程机械学报，2008（12）：470.

[3]陈玮.基于PLC的多轴运动控制器的应用研究[J].组合机床与自动化加工技术，2007（06）：49.

[4]徐禹翔，徐晓光.基于西门子PLC多轴伺服控制系统设计[J].赤峰学院学 报（自然科学版），2017（01）：47

作者简介

龚文杨（1974-），女，汉族，湖南省常德市人。讲师。研究方向为从事自动控制。

作者单位

1.常德职业技术学院 湖南省常德市 415000

2.贝加莱工业自动化（上海）有限公司 上海市 200233