变频器的自动同步跟随功能，核心是通过实时采集「主令信号」（如主机转速、位置、外部脉冲），动态调整变频器输出频率、电压或相位，使被控电机（从机）与主机（或参考信号）的运行状态（转速、位置、转矩）保持一致，广泛应用于多电机联动场景（如流水线、卷绕设备、同步传动系统）。以下从核心原理、实现方式、参数设置、典型应用及故障排查展开，提供可直接落地的技术方案：
转速同步：从机转速严格跟随主机（如多条输送带同速运行，转速误差≤±0.1%）；
位置同步：从机与主机的相对位置固定（如印刷机多色组套准、机械臂协同）；
转矩同步：多电机分摊负载转矩（如起重机起升机构，避免单电机过载）；
相位同步：电机输出相位一致（如发电并网、多电机驱动同一轴系）。
同步功能的关键是「基准信号」，常见来源：
机械基准：主机编码器脉冲（如增量式编码器 A/B 相脉冲）；
电气基准：主机变频器的模拟量输出（如 0-10V 对应 0-50Hz）、脉冲指令（如 PLC 发送的高速脉冲）；
通信基准：通过 Modbus、CANopen、EtherCAT 等总线接收主机运行数据（如转速、位置）。
主机变频器（或 PLC）输出模拟量信号（0-10V 电压 / 4-20mA 电流），作为从机变频器的频率给定值，从机通过模拟量输入接口采集信号，实时调整输出频率。
| 设备 | 接线端子 | 功能说明 |
|---|
| 主机变频器 | AO1（模拟量输出） | 输出 0-10V，对应主机 0-50Hz |
| 从机变频器 | AI1（模拟量输入） | 接收 0-10V 信号，作为频率给定 |
| 公共端 | COM（主机）- COM（从机） | 模拟量信号共地（关键！） |
| 参数代号（台达） | 参数名称 | 设置值 | 说明 |
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| P00 | 频率指令来源 | 2（AI1 模拟量输入） | 选择模拟量作为同步基准 |
| P07 | AI1 输入类型 | 0（0-10V 电压输入） | 与主机 AO 输出类型一致 |
| P08 | AI1 增益 | 100% | 调整模拟量与频率的比例（如 10V 对应 50Hz） |
| P09 | AI1 偏移 | 0% | 消除零点误差（无信号时频率为 0） |
主机通过编码器（或 PLC 高速脉冲输出）发送脉冲信号（如 5000PPS 对应 50Hz），从机变频器通过高速脉冲输入接口（HDI）采集脉冲，通过「脉冲计数→频率换算」调整输出频率，实现高精度转速同步；若需位置同步，可通过脉冲累加计算相对位置。
| 设备 | 接线端子 | 功能说明 |
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| 主机编码器 | A 相 / B 相 | 接入 PLC 高速计数器（如 S7-1200 I0.0/I0.1） |
| PLC | Q0.0（高速脉冲输出） | 发送脉冲指令（如 PWM 脉冲） |
| 从机变频器 | HDI1（高速脉冲输入） | 接收脉冲信号 |
| 公共端 | GND（PLC）- GND（变频器） | 脉冲信号共地 |
| 参数代号（西门子） | 参数名称 | 设置值 | 说明 |
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| P0700 | 命令源 | 3（端子控制） | 脉冲输入属于端子指令 |
| P1000 | 频率给定源 | 10（高速脉冲输入） | 选择脉冲作为同步基准 |
| P1082 | 最大输出频率 | 50Hz（与主机一致） | 限制最高转速 |
| P2100 | 脉冲频率对应值 | 5000PPS=50Hz | 脉冲与频率的比例（需与主机匹配） |
通过工业总线（如 EtherCAT、PROFINET、CANopen）将主机、从机变频器、PLC 连接成网络，主机实时发送运行数据（转速、位置、转矩），从机通过总线接收数据并快速响应（响应时间≤1ms），实现高精度同步。部分高端变频器支持「电子凸轮」「电子齿轮」功能，可实现复杂轨迹同步。
| 设备 | 接线端子 | 功能说明 |
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| PLC（主站） | EtherCAT IN/OUT | 连接从机变频器 EtherCAT 接口 |
| 从机变频器 1 | EtherCAT IN/OUT | 总线串联（或星型连接） |
| 从机变频器 2 | EtherCAT IN/OUT | 同上（支持多从机扩展） |
PLC 侧（如汇川 H3U）：
配置 EtherCAT 总线，添加变频器从站（导入 GSD 文件）；
编写程序：读取主机编码器位置 / 转速，通过总线发送给从机变频器（如控制字、频率给定值）；
启用「同步模式」：选择「速度同步」或「位置同步」，设置同步误差阈值（如 ±5 脉冲）。
变频器侧：
P0-01（控制模式）：选择「总线控制」；
P2-00（总线协议）：选择「EtherCAT」；
P2-01（从站地址）：与 PLC 配置一致（如 1# 从机地址 = 1）；
P5-00（同步功能）：选择「电子齿轮同步」，设置齿轮比（如主机转 1 圈，从机转 2 圈→齿轮比 = 2:1）。
| 参数类别 | 参数设置要点 | 说明 |
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| 同步基准选择 | 明确主令信号类型（模拟量 / 脉冲 / 总线） | 避免信号源错误导致同步失效 |
| 比例增益（P） | 转速同步：P=5-10；位置同步：P=10-20 | 增益越大，同步响应越快，但过大会震荡 |
| 积分时间（I） | 转速同步：I=0.5-1s；位置同步：I=0.1-0.5s | 消除静态误差，I 越小积分越快 |
| 同步误差限制 | 设置允许最大误差（如转速误差≤1rpm） | 超过误差时触发报警（如 ALM 同步故障） |
| 加速 / 减速时间 | 主机与从机加速时间一致（如 3s） | 避免启停时同步偏差过大 |
静态测试：断开电机负载，仅测试信号传输（如模拟量输入 10V→变频器输出 50Hz），确认信号无失真；
单机试运行：分别运行主机和从机，验证各自运行正常（无过载、无报警）；
同步联动测试：启动同步功能，观察从机是否跟随主机运行，用示波器测量转速 / 位置偏差；
动态调整：若存在同步滞后，增大比例增益（P）；若出现震荡，减小 P 或增大积分时间（I）；
负载测试：逐步增加负载，验证同步精度是否保持（如卷绕设备从空载到满负载，转速偏差≤0.5%）。
模拟量 / 脉冲线用屏蔽线（屏蔽层单端接地），远离变频器输出线、电机线（强电磁干扰源）；
总线通信线采用专用总线电缆（如 EtherCAT 专用双绞屏蔽线），终端接匹配电阻（如 120Ω）；
变频器接地电阻≤4Ω，与电机、PLC 共地，减少地电位差干扰；
启用变频器的「滤波功能」（如载波频率调整为 4-8kHz），降低电磁辐射。
卷绕机的「放卷电机」与「收卷电机」需同步运行：收卷电机转速随卷径增大而降低（保持线速度一致），放卷电机转速随卷径减小而升高，避免材料拉伸或松弛。
硬件配置：
主机：收卷电机 + 编码器（1024PPR）+ 汇川 SV660 变频器（EtherCAT 从站）；
从机：放卷电机 + 编码器（1024PPR）+ 汇川 SV660 变频器（EtherCAT 从站）；
控制器：汇川 H3U PLC（EtherCAT 主站）+ 张力传感器（模拟量输入）。
同步逻辑：
PLC 通过编码器采集收卷电机转速和卷径（卷径 = 初始卷径 + 材料厚度 × 圈数）；
计算收卷线速度：线速度 =π× 卷径 × 转速；
通过 EtherCAT 总线发送线速度指令给放卷变频器，放卷电机根据线速度调整转速（线速度 =π× 放卷卷径 × 放卷转速）；
张力传感器反馈材料张力，PLC 动态补偿放卷转速（张力过大→降低放卷转速，张力过小→升高放卷转速）。
参数设置（变频器侧）：
效果：线速度同步误差≤±0.2%，张力波动≤±5%，满足高精度卷绕需求。
| 故障现象 | 可能原因 | 排查步骤 |
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| 从机不跟随主机运行 | 1. 同步信号未接入；2. 参数设置错误（如给定源选择错误）；3. 总线未连接成功 | 1. 用万用表 / 示波器检测信号是否正常；2. 核对参数（给定源、比例增益）；3. 检查总线连接（从站是否在线） |
| 同步误差过大 | 1. 比例增益过小；2. 信号干扰；3. 电机负载不均 | 1. 增大比例增益（P）；2. 检查屏蔽线接地；3. 调整负载分配（如转矩同步模式） |
| 同步过程中震荡 | 1. 比例增益过大；2. 积分时间过小 | 1. 减小 P 值；2. 增大 I 值（如从 0.3s 改为 0.5s）；3. 启用变频器「震荡抑制功能」 |
| 总线同步报错（如 F800） | 1. 从站地址冲突；2. GSD 文件不匹配；3. 总线电缆故障 | 1. 重新分配从站地址；2. 导入正确的 GSD 文件；3. 更换总线电缆，检查终端电阻 |
| 同步精度要求 | 推荐实现方式 | 适用场景 |
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| ±1-2% | 模拟量同步 | 普通流水线、风机 / 泵组联动 |
| ±0.1-0.5% | 脉冲同步 | 印刷机、包装机、中小功率传动 |
| ±0.01% 以内 | 总线同步 | 汽车生产线、机器人协同、高精度卷绕 |
变频器需支持对应同步功能（如脉冲同步需带高速脉冲输入，总线同步需带总线模块）；
编码器分辨率匹配（同步精度要求越高，编码器 PPR 越大，如 1024PPR→2048PPR）；
总线类型选择（EtherCAT 响应最快，PROFINET 兼容性最好，CANopen 成本最低）。
变频器自动同步跟随功能的核心是「信号采集→实时调整→误差补偿」，实现方式需根据精度要求、成本预算和应用场景选择：低成本场景用模拟量同步，中精度场景用脉冲同步，高精度多轴协同场景用总线同步。调试时需重点关注信号稳定性、参数匹配和抗干扰措施，通过 “静态测试→单机测试→联动测试→负载测试” 逐步验证，确保同步精度和系统稳定性。
