★北京和利时智能技术有限公司周默川，李宝宝

1　背景

随着电商、智能制造与新零售的迅猛发展，物流仓储系统正加速向高密度、高效率、智能化方向演进。在这一趋势下，“穿梭车+提升机”的组合成为密集仓储系统的核心执行单元，承担着货物在垂直与水平方向上的高效流转任务。然而，传统提升设备在高速运行中常面临同步精度不足、平台倾斜、定位偏差等问题，难以满足现代智能仓储对“快、准、稳”的严苛要求。

国内某知名智能物流装备企业，为提升其密集库系统整体性能，计划开发一款新型四轴提升机设备。该设备需在承载穿梭车的同时，实现多层货架间的快速换层、精准对接与平稳运行。面对载重、速度与定位精度的多重挑战，客户亟需一套高集成度、高同步性、高可靠性的运动控制解决方案。

在此背景下，和利时凭借在工业智能化领域的深厚积累，为其量身打造了LX系列紧凑型PLC与DX50D系列伺服驱动器的四轴提升机智能控制解决方案，成功助力客户实现产品升级与市场突破。

2　方案实施

2.1　系统架构设计

本方案以和利时最新推出的装备行业专用LX系列紧凑型PLCLX-CU311为核心控制器，搭配4台DX50D系列伺服驱动器及2套LT-eDI数字量输入模块，构建了一套高度集成的四轴运动控制系统。

2.2　控制逻辑与功能实现

系统通过EtherCAT总线将四台伺服驱动器与PLC高速连接，构成闭环控制网络。LX-CU311基于和利时一体化工业控制iAT软件平台（兼容IEC61131-3标准）进行编程，实现以下核心功能：

（1）四轴同步升降控制：通过轴组联动功能，确保四个提升点在任意速度段保持严格同步，相位差控制在毫秒级，有效避免平台扭曲。

（2）动态调平补偿：LX-CU311实时采集各轴位置、速度及负载反馈，结合前馈补偿算法，自动修正因机械制造误差、导轨磨损或负载突变引起的平台倾斜，确保载货平台全程水平。

（3）安全与故障诊断：系统集成多重安全逻辑（如超速保护、位置超差报警等），并启用伺服驱动器的“黑匣子”功能，可记录故障发生前后的运行数据，快速定位故障原因。

3　项目创新与关键技术突破

（1）毫秒级多轴同步控制

传统提升机多采用独立轴控或双轴控制模式，难以应对高速运行下的累积误差。本方案基于EtherCAT总线实现四轴同步运行，同步周期可达1ms以内，相位抖动小于百分之十。实测数据显示，在满载（1t）工况下，四角高度偏差始终控制在±1mm以内，远优于行业常规标准。

（2）智能动态调平技术

针对提升过程中因负载偏心或机械变形导致的平台倾斜问题，和利时FA业务群开发了基于实时反馈的动态调平算法。该算法融合位置闭环与力矩前馈，再结合倾角传感器的实时反馈实现自适应补偿。现场测试表明，即使在突发偏载（如穿梭车单侧进入）情况下，平台倾斜角也能快速恢复至水平状态，保障穿梭车安全对接。

（3）工程调试效率提升

依托iAT软件平台的图形化编程环境与PLCopen标准运动控制库，工程师可快速配置多轴运动轨迹、设置电子凸轮曲线、调试同步参数。相比传统方案，开发周期缩短约40%，且支持在线参数调整与故障回溯，极大降低了现场调试门槛。

4　重点问题攻关

在设备初期运行阶段，客户反馈“设备运行一段时间后出现定位偏差”，影响穿梭车对接精度。和利时迅速派遣运动控制工程师赴现场排查。经深入分析，发现偏差根源在于用户程序中存在频繁的伺服“使能/断使能”操作。每次断使能后重新上电，伺服驱动器的绝对位置参考点可能发生微小漂移，而PLC未进行位置补偿或回零校准，导致累积误差。

针对此问题，和利时工程师提出综合解决方案：

（1）优化控制逻辑，避免非必要断使能；

（2）增设周期性位置校验机制，在关键工位自动触发微调；

（3）引入“虚拟零点”管理策略，确保即使发生短暂断电，系统重启后仍能基于历史数据快速恢复定位基准。

实施后，设备连续运行72小时无累积偏差，重复定位精度稳定在±1mm，彻底解决客户痛点。

5　项目效益

该四轴提升机解决方案的成功落地，为客户带来了多维度的价值提升：

（1）效率提升：定位时间极致缩短（较旧机型提升30%），系统吞吐能力显著增强；

（2）精度保障：平台水平度与定位精度满足穿梭车全自动对接要求，对接成功率提升至99.99%；

（3）运维简化：黑匣子功能与远程诊断支持，使平均故障修复时间（MTTR）降低50%。

6　项目意义

本案例不仅是和利时在物流自动化领域的一次成功实践，更体现了国产高端控制产品在复杂智能装备中的技术实力与工程化能力。通过将高性能的PLC、伺服产品与先进控制算法深度融合，和利时打破了国外品牌在高精度多轴协同控制领域的长期垄断，为国产智能装备提供了“自主可控、高效可靠”的核心控制底座。

未来，和利时将持续深耕智能装备细分场景，助力中国制造业向高端化、智能化加速迈进。

摘自《自动化博览》2025年11月刊