写字楼大堂、商场入口、机场通道等场景经常需要双门并列或双门对开——让大量人快速通过而不会堵在门口。但两个门如果不协调，就是两个独立的设备，各自开关，产生碰撞、气流冲突、通行效率低下。多门同步控制的目标是：让多扇门像一扇门一样协同工作。本文拆解同步控制的技术方案。
一、多门场景的同步需求
| 场景 | 门配置 | 同步要求 | 不同步的后果 |
|---|---|---|---|
| 并列双门（同向） | 两扇门并排→同时同向开 | 两个门同步开关（同时开/同时关→时间差<0.1s） | 一快一慢→人流向快的门集中→另一扇门开着也没用→通行效率降低 |
| 对开双门 | 两扇门面对面→同时反向开 | 同步对开（从中间向两侧同时打开→位置镜像） | 不镜像→两个门在空间上形成交叉→中间区域产生气流碰撞 |
| 气闸室（互锁双门） | 两扇门不能同时开→总是关一个才开下一个 | 互锁逻辑（A门开→B门锁→A门关→B门才解锁） | A和B同时开→洁净室或隔离病房的压差被破坏→空气交叉污染 |
| 三门接力 | 三扇门沿走廊排列→人走到前一扇门→下一扇门提前开 | 接力预判（传感器信息共享→"此门要开了"→下一扇门提前动作） | 没有预判→人每经过一扇门都要停下来等门开→通行速度慢 |
二、同步控制的三种架构
2.1 主从架构（Master-Slave）
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 工作原理 | 指定一扇门为Master（主机）→它决定全局轨迹→其他门（Slaves）严格跟随Master的速度/位置指令 |
| 优点 | 简单可靠——一台控制器主控全局 |
| 缺点 | Master故障→全部门失同步。不同门的负载不同→Master的轨迹不等于所有门的最优轨迹 |
| 适用场景 | 对开双门（负载对称→Master的轨迹适用于Slave） |
2.2 对等架构（Peer-to-Peer）
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 工作原理 | 每个门有自己的控制器→通过高速通信总线（CAN / EtherCAT）实时交换位置/速度/轨迹信息→各自计算出自己的最优轨迹 |
| 优点 | 冗余——任一控制器故障不影响其他门的独立运行。可按门重独立调整 |
| 缺点 | 通信总线的延迟和抖动会影响同步精度 |
| 适用场景 | 并列双门或三门的接力控制 |
2.3 混合架构（推荐）
对开双门→主从（负载对称、结构对称→最优匹配）
并列三门→对等（各自负载不同）
互锁→硬连线+软件互锁双保险
三、同步精度要求
| 同步参数 | 精度要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 位置同步误差 | <5mm（对开）/ <10mm（并列） | 对开双门位置差超过5mm→门缝不居中→视觉上不对称 |
| 速度同步误差 | <5% | 并列双门的速度差导致气流碰撞→噪音和空气扰动 |
| 开关时序误差 | <100ms | 两个门打开的时间差<100ms→人感知不到先后 |
| 互锁响应 | <500ms | A门关→B门开的切换时间<500ms |
四、通信总线选择
| 总线 | 速率 | 确定性 | 同步精度 | 适用 |
|---|---|---|---|---|
| CAN / CAN FD | 1Mbps / 5Mbps | 中等 | ±100-500μs | 基本同步（如互锁、接力） |
| RS-485 (Modbus RTU) | 115.2kbps | 低（轮询） | ±5-50ms | 仅用于状态交换（不适合实时同步） |
| EtherCAT | 100Mbps | 极高（分布式时钟±<1μs） | ±1-10μs | 精确位置/速度同步（对开双门推荐） |
对于自动门的多门同步，CAN总线通常是最实际的折中方案——成本低、布线简单、足够的同步精度（±100μs级别对门的运动（速度<1m/s）完全够用）。EtherCAT精度很高但在自动门场景下有点过度了。
五、互锁设计——安全不容妥协
气闸室的互锁是将"软件互锁+硬件互锁"双重保险：
- 软件互锁：控制器A和B通过CAN总线交换门状态→A在检查到B关后才解锁自己
- 硬件互锁：两个控制器的"开门"继电器通过对方的"已关"限位开关的常闭触点串联——任意一扇门打开→物理上切断另一扇门的开门回路。这保证了即使软件死机，互锁仍然生效
两扇门在没有协调时是两台设备——在有协调时就是"一个更大的门"
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