多电机高精度同步控制系统的研制 

    摘要：采用单片机和大规模可编程逻辑器件，通过 RS 485

 

接口对各变 频器进行控制

 

的方法，控制各路电机的转速，从而达到各路电机同步运动的目的。

    1 

 

引言

    在工业领域中，利用变频器对电机进行控制是常用的方法之一，应用极为广泛。但由于

 

变 频器和电机的个体性能差异，在使用中难以保证各电机高精度同步运转。这些缺点是

 

一些对 电机同步转动精度要求较高的系统所不允许的。如在凹印系统中，若各电机间的

 

 

相位误差较 大，则会出现印制图案偏离正常位置的现象。

    本系统采用单片机技术，通过 RS 485 串行接口实现与多路变频器进行数据通信的方法，

 

实 现对各电机的高精度同步控制，此方案结构简单，在降低系统成本的同时提高了系统

 

 

的稳定 性。

    在系统运行中，单片机通过不断读取同一时刻的各电机的转角，并进行转角比较，根

 

据比 较的结果对相应路的变频器输出频率进行调整(改变该路电机的转速)，使各电机工

 

作同步。

    2 

 

系统硬件组成

    控制系统由电机转角采集、转角比较、输出控制及手动调节 4 部分组成。
电机转角采集部分由旋转编码器、光电隔离器、计数器、三态锁存和译码单元组成，旋转 
编码器送出的角度脉冲经光电隔离器隔离后，送到计数器进行脉冲计数，由单片机送出

 

锁存 信号对各路计数结果同时进行锁存，再由译码单元决定把哪一路锁存器内容输出到

 

总线上 。单片机根据其送出到译码单元的地址可以控制各锁存器把其锁存的值(某一时刻

 

电机的 转角)输出到总线上；其中计数器、译码单元及锁存输出由 1 片 CPLD 实现。转角比

 

较及输出 控制部分由单片机实现，单片机对电机转角采集部分送来的转角进行比较，并

 

根据比较结果 改变相应路变频器的输出电压频率，改变后的数据按变频器通信协议格式
从单片机的 TxD

 

口 输出，经接口转换电路转换为 RS 485 信号后，送到变频器进行电机

 

的转速调节；手动调节部 分是根据实际需要通过手动调节的方法实现对某路电机转角超

 

前或滞后的控制。

    3 

 

单片机软件组成

    单片机控制的软件由初始化、开机、手动调整、自动调整、报警和关机等部分组成。初始化

 

 

部分实现计数器清零、清关机标志及相关寄存器复位操作。开机部 分首先判断有无 关机标
志，若有关机标志则使所有电机降速，并转至自动调整部分，否则判断第一路 (

 

系统 以

第一路为基准)电机是否达到即定转速。若未达到即定转速，则使所有电机升速。手动调 
整包含关机和调整 2 个部分，当程序判定为关机操作时，则关机标志置位，否则对相应

 

路电 机的转动速度进行相应调节。当系统处于自动调整时，单片机首先送出锁存信号，

 

同时对各 计数器的计数值进行锁存，然后通过给译码单元送不同的地址信号把各锁存器

 

的内容依次读 出，并与基准路的值相比较，根据比较的结果是超前、滞后或同相进行相