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三菱伺服系统实现双轴同步控制（如电子齿轮同步、位置跟随、主从轴联动等），核心是通过PLC 或运动控制器协调两轴的位置 / 速度信号，使从轴实时跟随主轴的运动，常见于包装机械、印刷设备、数控机床等场景。以下是基于三菱 PLC（如 FX5、Q 系列）和伺服驱动器（如 MR-J4、MR-J5 系列）的双轴同步实现方案：

一、双轴同步的核心控制方式

根据同步精度和场景需求，常用以下两种方式：

1. 电子齿轮同步（速度 / 位置比例同步）

• 原理：从轴的运动指令（位置 / 速度）是主轴实际位置 / 速度的固定比例（如主轴转 1 圈，从轴转 2 圈，比例 2:1），通过伺服驱动器的 “电子齿轮比” 参数或 PLC 程序计算实现。

• 适用场景：恒定比例同步（如传送带同步、齿轮联动）。

2. 位置跟随同步（实时动态跟随）

• 原理：PLC 或运动控制器实时读取主轴的实际位置（通过编码器反馈），计算从轴的目标位置并发送指令，确保从轴与主轴的位置差控制在允许范围内（如印刷机套色控制）。

• 适用场景：动态比例调整、有补偿需求的高精度同步。

二、硬件配置与接线

1. 核心硬件

• 主轴：伺服电机 + 驱动器（如 MR-J4-20A）+ 编码器（绝对式 / 增量式）

• 从轴：同型号或适配的伺服电机 + 驱动器

• 控制器：三菱 PLC（带脉冲输出功能，如 FX5U-32MT）或运动控制器（如 J3-730BT）

• 通讯 / 信号线路：

• 主轴编码器信号 → PLC 高速计数输入（如 FX5U 的 X0/X1，用于读取主轴位置）

• PLC 脉冲输出 → 从轴驱动器脉冲输入（如 CN1 接口的 PULSE+/SIGN+，控制从轴运动）

• 若用通讯（如 SSCNETⅢ/H），需驱动器支持网络通讯，通过网线连接控制器与双轴驱动器。

2. 接线要点

• 主轴编码器反馈信号（A/B 相）需接入 PLC 的高速计数端口（确保响应频率匹配，如 100kHz 以上）。

• 从轴脉冲指令线使用双绞屏蔽线，屏蔽层单端接地（驱动器侧），避免与动力线并行。

• 若用 SSCNETⅢ/H 网络，需设置驱动器的轴号（参数 Pr5.14），确保地址唯一。

三、参数设置（以 MR-J4 驱动器为例）

1. 主轴驱动器参数

• 无需特殊同步参数，仅需配置基本运行参数（如控制模式、编码器类型）：

• Pr0.01 = 0（位置控制模式）

• Pr2.00 = 1（编码器类型：绝对式 / 增量式，根据电机型号设置）

2. 从轴驱动器参数

• 若为电子齿轮同步，需设置电子齿轮比（匹配主轴与从轴的运动比例）：

• 电子齿轮比 = （主轴每转脉冲数 × 减速比） / （从轴每转脉冲数 × 同步比例）

• 例如：主轴 1000P/R，从轴 2000P/R，同步比例 1:2 → 齿轮比 =（1000×1）/(2000×2)= 0.25 → 设 Pr3.04=1，Pr3.05=4（分子 / 分母 = 1/4）。

• 若为位置跟随同步，从轴设为位置控制模式（Pr0.01=0），脉冲输入方式（Pr1.00=0，脉冲 + 方向）。

四、PLC 程序编写（以 FX5U 为例，位置跟随同步）

1. 主轴位置读取

通过高速计数器（HSC）读取主轴编码器脉冲，计算实际位置：

ladder

// 高速计数器初始化（X0=A相，X1=B相，模式=AB相正交计数）
LD M8000
MOV K0 D8140  // 计数器模式：AB相正交计数
SET M8140     // 启动高速计数器C251

// 主轴位置计算（假设编码器1000P/R，减速比1:1）
LD M8000
MOV C251 D100  // D100 = 主轴当前脉冲数
DIV D100 K1000 D102  // D102 = 主轴当前转数（脉冲数/每转脉冲）

2. 从轴目标位置计算（同步比例 1:1）

ladder

// 从轴目标位置 = 主轴当前位置 × 同步比例（此处1:1）
LD M8000
MOV D100 D200  // D200 = 从轴目标脉冲数

// 若比例为2:1，则：
// MUL D100 K2 D200

3. 从轴位置控制（脉冲输出）

使用 PLSY 或 DRVI 指令发送脉冲给从轴：

ladder

// 当主轴位置变化时，更新从轴位置
LD M8000
CMP D100 D101 M0  // 比较主轴当前位置（D100）与上一周期位置（D101）
LD M1             // 若位置变化（M1=1）
MOV D100 D101     // 保存当前位置到D101
DRVI D200 K10000 Y0 Y1  // 从轴以10000P/s速度运行到D200位置（Y0=脉冲，Y1=方向）

4. 同步误差补偿

若存在静态误差，增加补偿逻辑：

ladder

// 计算同步误差 = 主轴位置 - 从轴位置
LD M8000
SUB D100 D201 D300  // D201=从轴实际位置（读取从轴编码器），D300=误差

// 若误差＞±10脉冲，补偿从轴位置
LD M8000
CMP D300 K10 M10
OR M11  // M11=误差＜-10
MOV D200 D202
ADD D202 D300 D202  // 补偿目标位置
DRVI D202 K10000 Y0 Y1

五、进阶：使用运动控制器（如 J3-730BT）

对于高精度同步（如电子齿轮、电子凸轮），推荐使用三菱运动控制器，通过专用指令实现：

1. 配置主轴为 “基准轴”，从轴为 “跟随轴”。

2. 使用MC_GearIn指令建立齿轮同步（设定齿轮比）：

   scl

3. MC_GearIn(
       Axis:= Axis2,  // 从轴
       Master:= Axis1,  // 主轴
       GearNumerator:= 2,  // 分子=2
       GearDenominator:= 1,  // 分母=1 → 比例2:1
       Enable:= TRUE
   );

4. 同步过程中可通过MC_GearOut解除同步，或MC_GearChange动态修改比例。

六、常见问题及解决

1. 同步误差大：

• 检查电子齿轮比参数是否正确（分子 / 分母是否匹配比例）。

• 优化 PLC 扫描周期（使用高速处理指令，如中断程序读取主轴位置）。

• 增加从轴响应速度（减小伺服增益参数 Pr1.04，避免过冲）。

2. 运行震荡：

• 降低从轴的位置环增益（Pr1.02），增加积分时间（Pr1.05）。

• 检查主轴编码器信号是否受干扰（用示波器观察波形，确保无毛刺）。

3. 通讯延迟（网络控制时）：

• 缩短 SSCNETⅢ/H 网络周期（如设为 125µs），减少数据刷新延迟。

• 确保网线屏蔽良好，远离动力线，两端加装终端电阻（110Ω）。

总结

三菱伺服双轴同步的核心是 “主轴信号采集→从轴指令计算→实时补偿”，简单比例同步可通过驱动器电子齿轮比实现，高精度动态同步需 PLC 或运动控制器参与。关键在于参数匹配（齿轮比、增益）、信号抗干扰（编码器接线）及程序优化（减少延迟），需结合实际机械结构（如减速比、负载）调整，确保同步误差在允许范围内（通常≤0.1mm 或 ±1 脉冲）。