4. XTS 多动子同步运动实现

同步搬运的控制模型

XTS 多动子同步运动的核心是让多个动子在同一段轨道上保持相同的线速度和固定的相位差。与单动子点对点运动不同，同步运动需要为每个动子建立统一的运动参考，再通过耦合参数把各动子绑定到该参考上。TwinCAT 中通常使用 MC_MoveVelocity 或 MC_MoveLinearAbsolute 配合 MC_GearIn 实现主从耦合，也可以用 MC_SyncMoveVelocity 直接做速度同步。

同步搬运的典型场景是：多个动子以固定间距排列，同时从取料位移动到放料位。此时需要保证：

• 所有动子速度指令一致，避免相对滑动；
• 动子之间的相位差（位置偏移）保持恒定；
• 同步启动与同步停止，避免个别动子滞后或超速；
• 同步过程中任一轴报错时，整组动子进入安全停止。

PLC 同步耦合实现

下面以 TwinCAT 3 为例，使用 MC_GearIn 将三个从动子耦合到同一个虚拟主轴。虚拟主轴由 MC_MoveVelocity 驱动，从动子通过 MC_GearIn 建立 1:1 耦合，并通过 GearIn.PositionOffset 设置各自的相位偏移。

PROGRAM XTS_SyncMove
VAR
    // 虚拟主轴
    MasterAxis      : AXIS_REF;
    MasterVel       : MC_MoveVelocity;
    MasterVelCmd    : MC_MoveVelocity_CTRL;

    // 从动子 1~3
    SlaveAxis       : ARRAY[1..3] OF AXIS_REF;
    GearIn          : ARRAY[1..3] OF MC_GearIn;
    GearInCmd       : ARRAY[1..3] OF MC_GearIn_CTRL;

    // 同步参数
    SyncVelocity    : LREAL := 800.0;   // mm/s
    PhaseOffset     : ARRAY[1..3] OF LREAL := [0.0, 200.0, 400.0]; // mm
    GearRatio       : LREAL := 1.0;

    // 状态
    bStartSync      : BOOL;
    bSyncActive     : BOOL;
    bSyncError      : BOOL;
    nErrorAxis      : INT;
END_VAR

// ---- 1. 启动虚拟主轴速度 ----
MasterVel(
    Axis        := MasterAxis,
    Execute     := bStartSync,
    Velocity    := SyncVelocity,
    Acceleration:= 2000.0,
    Deceleration:= 2000.0,
    Direction   := MC_POSITIVE_DIRECTION,
    Options     := []);
MasterVelCmd := MasterVel;

// ---- 2. 三个从动子依次耦合到主轴 ----
FOR i := 1 TO 3 DO
    GearIn[i](
        Master      := MasterAxis,
        Slave       := SlaveAxis[i],
        Execute     := bStartSync AND MasterVelCmd.Busy,
        RatioNumerator  := GearRatio,
        RatioDenominator:= 1.0,
        PositionOffset  := PhaseOffset[i],
        Acceleration    := 2000.0,
        Deceleration    := 2000.0,
        Options         := []);
    GearInCmd[i] := GearIn[i];
END_FOR

// ---- 3. 同步状态判断 ----
bSyncActive := TRUE;
FOR i := 1 TO 3 DO
    IF GearInCmd[i].Error THEN
        bSyncActive := FALSE;
        bSyncError  := TRUE;
        nErrorAxis  := i;
        EXIT;
    END_IF
END_FOR

// ---- 4. 同步停止：任一轴报错则整组停止 ----
IF bSyncError THEN
    FOR i := 1 TO 3 DO
        GearIn[i](Execute := FALSE);
    END_FOR
    MasterVel(Execute := FALSE);
END_IF

同步启动与停止的时序控制

同步运动不能简单地同时触发所有动子的 Execute，否则由于 PLC 扫描周期和轴使能状态的差异，可能出现个别动子先动、个别后动的情况。推荐的做法是：

1. 先使能所有从动子轴（MC_Power），确认 Status.Enabled = TRUE；
2. 启动虚拟主轴速度，等待 MasterVelCmd.Busy = TRUE；
3. 依次触发各从动子的 MC_GearIn.Execute，每个从动子确认 InGear = TRUE 后再触发下一个；
4. 全部 InGear = TRUE 后，置 bSyncActive := TRUE，允许搬运任务执行；
5. 停止时先解除耦合（MC_GearOut），再停止主轴，避免从动子被拖拽。

同步精度验证方法

在 HMI 或 Scope 中同时采集三个动子的 ActualVelocity 和 ActualPosition，观察以下指标：