★北京和利時智能技術有限公司周默川，李寶寶

1　背景

隨著電商、智能制造與新零售的迅猛發展，物流倉儲系統正加速向高密度、高效率、智能化方向演進。在這一趨勢下，“穿梭車+提升機”的組合成為密集倉儲系統的核心執行單元，承擔著貨物在垂直與水平方向上的高效流轉任務。然而，傳統提升設備在高速運行中常面臨同步精度不足、平臺傾斜、定位偏差等問題，難以滿足現代智能倉儲對“快、準、穩”的嚴苛要求。

國內某知名智能物流裝備企業，為提升其密集庫系統整體性能，計劃開發一款新型四軸提升機設備。該設備需在承載穿梭車的同時，實現多層貨架間的快速換層、精準對接與平穩運行。面對載重、速度與定位精度的多重挑戰，客戶亟需一套高集成度、高同步性、高可靠性的運動控制解決方案。

在此背景下，和利時憑借在工業智能化領域的深厚積累，為其量身打造了LX系列緊湊型PLC與DX50D系列伺服驅動器的四軸提升機智能控制解決方案，成功助力客戶實現產品升級與市場突破。

2　方案實施

2.1　系統架構設計

本方案以和利時最新推出的裝備行業專用LX系列緊湊型PLCLX-CU311為核心控制器，搭配4臺DX50D系列伺服驅動器及2套LT-eDI數字量輸入模塊，構建了一套高度集成的四軸運動控制系統。

2.2　控制邏輯與功能實現

系統通過EtherCAT總線將四臺伺服驅動器與PLC高速連接，構成閉環控制網絡。LX-CU311基于和利時一體化工業控制iAT軟件平臺（兼容IEC61131-3標準）進行編程，實現以下核心功能：

（1）四軸同步升降控制：通過軸組聯動功能，確保四個提升點在任意速度段保持嚴格同步，相位差控制在毫秒級，有效避免平臺扭曲。

（2）動態調平補償：LX-CU311實時采集各軸位置、速度及負載反饋，結合前饋補償算法，自動修正因機械制造誤差、導軌磨損或負載突變引起的平臺傾斜，確保載貨平臺全程水平。

（3）安全與故障診斷：系統集成多重安全邏輯（如超速保護、位置超差報警等），并啟用伺服驅動器的“黑匣子”功能，可記錄故障發生前后的運行數據，快速定位故障原因。

3　項目創新與關鍵技術突破

（1）毫秒級多軸同步控制

傳統提升機多采用獨立軸控或雙軸控制模式，難以應對高速運行下的累積誤差。本方案基于EtherCAT總線實現四軸同步運行，同步周期可達1ms以內，相位抖動小于百分之十。實測數據顯示，在滿載（1t）工況下，四角高度偏差始終控制在±1mm以內，遠優于行業常規標準。

（2）智能動態調平技術

針對提升過程中因負載偏心或機械變形導致的平臺傾斜問題，和利時FA業務群開發了基于實時反饋的動態調平算法。該算法融合位置閉環與力矩前饋，再結合傾角傳感器的實時反饋實現自適應補償。現場測試表明，即使在突發偏載（如穿梭車單側進入）情況下，平臺傾斜角也能快速恢復至水平狀態，保障穿梭車安全對接。

（3）工程調試效率提升

依托iAT軟件平臺的圖形化編程環境與PLCopen標準運動控制庫，工程師可快速配置多軸運動軌跡、設置電子凸輪曲線、調試同步參數。相比傳統方案，開發周期縮短約40%，且支持在線參數調整與故障回溯，極大降低了現場調試門檻。

4　重點問題攻關

在設備初期運行階段，客戶反饋“設備運行一段時間后出現定位偏差”，影響穿梭車對接精度。和利時迅速派遣運動控制工程師赴現場排查。經深入分析，發現偏差根源在于用戶程序中存在頻繁的伺服“使能/斷使能”操作。每次斷使能后重新上電，伺服驅動器的絕對位置參考點可能發生微小漂移，而PLC未進行位置補償或回零校準，導致累積誤差。

針對此問題，和利時工程師提出綜合解決方案：

（1）優化控制邏輯，避免非必要斷使能；

（2）增設周期性位置校驗機制，在關鍵工位自動觸發微調；

（3）引入“虛擬零點”管理策略，確保即使發生短暫斷電，系統重啟后仍能基于歷史數據快速恢復定位基準。

實施后，設備連續運行72小時無累積偏差，重復定位精度穩定在±1mm，徹底解決客戶痛點。

5　項目效益

該四軸提升機解決方案的成功落地，為客戶帶來了多維度的價值提升：

（1）效率提升：定位時間極致縮短（較舊機型提升30%），系統吞吐能力顯著增強；

（2）精度保障：平臺水平度與定位精度滿足穿梭車全自動對接要求，對接成功率提升至99.99%；

（3）運維簡化：黑匣子功能與遠程診斷支持，使平均故障修復時間（MTTR）降低50%。

6　項目意義

本案例不僅是和利時在物流自動化領域的一次成功實踐，更體現了國產高端控制產品在復雜智能裝備中的技術實力與工程化能力。通過將高性能的PLC、伺服產品與先進控制算法深度融合，和利時打破了國外品牌在高精度多軸協同控制領域的長期壟斷，為國產智能裝備提供了“自主可控、高效可靠”的核心控制底座。

未來，和利時將持續深耕智能裝備細分場景，助力中國制造業向高端化、智能化加速邁進。

摘自《自動化博覽》2025年11月刊