付力揚+秦永晉

摘 要：文章主要是針對PLC的相關功能進行了分析，其中包括系統(tǒng)以及功能特點、變頻器類型，并且對PLC系統(tǒng)和變頻器的多電機速度同步控制系統(tǒng)進行了設計。對于實現PLC變頻器的多電機速度同步控制，以及提高穩(wěn)定性具有一定的參考價值。

關鍵詞：PLC；變頻器；多電機速度；同步控制

中圖分類號：TN02 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0091-02

PLC系統(tǒng)對于一些非專業(yè)人士來講聽上去有些陌生，這是一種可以編輯程序邏輯的控制器，同時也是一種電子系統(tǒng)，能夠用來進行大量的數字運算操作，它的設計最主要的是為了能夠在工業(yè)環(huán)境中進行使用，它已經成為了工業(yè)生產中主要的不可忽視的部分。當前的PLC系統(tǒng)已經做到了與信息技術以及互聯(lián)網技術相結合，不斷進行功能的進一步開發(fā)，功能也日漸多樣化，可以滿足不同的需要，在邏輯控制以及運動和過程控制方面也發(fā)揮了極大地作用。

1 PLC系統(tǒng)的特點

（1）體積小、節(jié)約能耗、安裝簡單方便。在單個的小型PLC中，具有大量的編程元件，這些分布的原件都可以被用戶加以利用，每個元件的的控制功能也不盡相同，所以在用戶使用的時候可以根據自己的需要進行安裝，用起來節(jié)能效果也十分滿意，同時它也能夠適應高速的生產速度，定位精度高，操作的誤差也小，質量可以得到保證。（2）程序編制相對簡單。PLC系統(tǒng)的編程是采用接線的形式來實現的，而且由于PLC系統(tǒng)會編輯相對應的梯形圖程序，因此PLC系統(tǒng)一般會采用提醒語言的來做到相互對應。除此之外，為了方便管理，PLC會采用順序控制法來進行設計，這種設計方式規(guī)律極為明顯，可以被容易地掌握。（3）設計時間較短。與繼電器控制裝置相比，PLC中比較復雜的系統(tǒng)，在設計相應的梯形圖程序時，時間的使用上占有極大優(yōu)勢，短時間就可以完成設計。并且可以設置不同類型的產品工位數和位置參數。（4）操作靈活方便。PLC系統(tǒng)具有自動以及手動模式，滿足不同情況下的需要，同時在操作的時候還可以下達啟動和暫停的命令，方便應對突發(fā)狀況。除此之外它還具有先進的計數清零的功能，對于調整氣缸下壓的時間十分方便。最后，在實際的操作使用時，它具有自動進行送料固定的優(yōu)勢，操作過程中不需要人動手，在一定程度上有利于保護用戶的人身安全，提高操作效率。

2 變頻器的分類

（1）按照變換環(huán)節(jié)可以分為直接式變頻器和間接式變頻器。

直接式變頻器就是把工頻交流直接轉換為可以調節(jié)電壓的交流。間接式變頻器就是要先利用整流器作為媒介進行調整，把工頻交流轉化為直流，再把直流轉換為可以調節(jié)電壓的交流。其中間接式的變頻器在使用中最為廣泛。（2）按照直流電源的性質可以劃分為電流型變頻器和電壓型變頻器。電流型變頻器可以有效控制電流的變化，促進電壓接近正常水平，能夠進行緩解無功率，抑制電流過大的現象出現。電壓型變頻器主要優(yōu)勢就是在直流環(huán)節(jié)采用大電感作為儲能元件，有效保證了電壓的平穩(wěn)，減少了運行阻力。（3）由于工作原理不同可以劃分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器以及矢量控制變頻器。V/f控制變頻器是指為了能夠保證轉矩效果，在變換電源頻率調整速度的基礎上，保持電動機的磁通不變進行的控制設計。這個設計在克服低頻率轉矩的應用上達到了良好的效果。轉差頻率控制器在V/f的基礎上對電動機頻率進行了調節(jié)，但是這種控制必須要在安裝速度傳感器的條件下進行，這屬于閉環(huán)控制，有助于變頻器在運行的時候更穩(wěn)定，能夠及時響應加速減速和負載變化的命令。矢量控制變頻器是通過控制電動機定子電流的大小來達到控制電動機轉矩的方式，在這個操作過程中需要具備矢量坐標電路。

3 基于PLC系統(tǒng)和變頻器的多電機速度同步控制系統(tǒng)的設計

（1）設計方案?；赑LC和變頻器的多電機速度同步控制的設計上，可以通過補償的控制設計來實現。首先必須要設計一臺主要電動機，其次設計幾臺輔助電動機利用主電動機發(fā)出的指令來操作其他的輔助電動機，電動機之間首尾相連。這種方式可以保障其中任意一臺電動機發(fā)生意外的情況下不會對前面的電動機造成影響，但是對于后面的電動機會造成相應的影響。還有一種方式是并聯(lián)的方式，這種方式能夠實現所有電動機的轉速跟主電動機的轉速同步。（2）系統(tǒng)硬件的構成。同步控制系統(tǒng)是采用小型PLC控制系統(tǒng)控制兩臺變頻器的表現，其中PLC作為整個系統(tǒng)的核心，對變頻器的各個電動機的速度進行讀取，準確計算電動機的理論速度，設計電動機的速度，讓電動機能夠實現穩(wěn)定協(xié)調地運轉。除此之外還有PC機、變頻器、人機界面等組成。

4 基于模糊PID補償算法的同步控制

PID控制器就是利用PID的控制原理來調整系統(tǒng)中偏差的工具，極大程度的保障實際值與預期值的統(tǒng)一。之所以被稱為模糊控制，是因為它在控制的時候合理地利用了模糊數學的思想以及控制方法。在本項研究中，PID補償算法采用的是兩臺電動機來作為一主一從進行設計。其中在對主電機進行操作控制的時候，嚴格按照操作人員的命令進行，利用電動機的測試速度來反映出電動機的實際轉動速度，得到結果后把數據反映給PLC系統(tǒng)或者對應的驅動器。在這之后可以根據反饋給PLC的數據進行準確的計算，得到真實的轉動速度。在PLC中利用安裝的轉速補償信號控制器進行PID補償信號的運算，從而保障達到高精度的運行。計算后會得到相應的附加值，通過輔助電動機驅動器進行參數調整，就可以系統(tǒng)的保障多個電機可以同步控制的目標。

5 系統(tǒng)通信設計

（1）PLC與變頻器的通信。根據以往的經驗來看，以前的PLC與變頻器的通信通常是采用比較傳統(tǒng)的方式，其中主要是利用PLC的數字輸出來實現變頻器的啟動與停止的。但是長久下來，漸漸暴落出許多難以避免的問題，比如控制系統(tǒng)中硬件的價格過高，增加了支出的費用。而且實際運行過程中容易受到外界因素的干擾出現噪音，還經常受到硬件自身的局限性困擾，可以用來交換的信息少之又少。而目前就可以利用PLC進行通信，有效解決出現的這些困擾，這種通信方式具有通信量大，傳送信息速度快以及費用低等特點。（2）PLC與監(jiān)控計算機之間的通信。在監(jiān)控計算機和PLC之間，可以使用雙絞屏蔽電纜達到通信的目的，其中要確保終端電阻為15，在PLC設計中，應該把PLC系統(tǒng)作為主要的控制站點，在線路的連接上，采用串聯(lián)USS的方法讓變頻器之間相連接，還要保障準確的下載系統(tǒng)的程序以及畫面，控制好電機的啟動和停止。最后準備工作也要保障及時做到位，工作方式的選擇、頻率以及運行速度的設置、報警器的安裝，在一切準備就緒以后對設計進行不斷地調試，保障達到期望的目標。（3）系統(tǒng)的調試。連接PLC、系統(tǒng)上位機以及變頻器，使連接符合預期的設計標準，連接完畢后對電動機和編碼器進行連接，使它們與變頻器之間按標準有效連接。連接完畢后，按照系統(tǒng)的要求進行不斷地設計與調試，使運行效果和預期的目標之間的差距不斷縮小。endprint

6 監(jiān)控界面的設計

監(jiān)控界面的設計主要是包括人機界面的設計和系統(tǒng)界面的設計。人機界面在人們的生活中比較常見的就是像觸摸屏，設計的目的是為了人們在使用時更便捷、能夠用起來滿足大多數人的要求，方便對系統(tǒng)的控制。設計時要掌握各自使用的范圍以及各自的優(yōu)點以及缺點。系統(tǒng)及面就是反應軟件功能的界面，系統(tǒng)功能規(guī)律條例的設計對于用戶的控制來講更加方便，設計界面時，要考慮到用戶的使用感受，使系統(tǒng)的整個功能清楚明了的展現在每位用戶面前，并且還要起到引領用戶進行合理操作的作用。

7 基于PLC系統(tǒng)以及變頻器實現速度的穩(wěn)定性的控制

如何有效保障PLC系統(tǒng)以及變頻器速度的穩(wěn)定性是目前急于解決的問題，針對這一現狀，就要積極探索找到合理的應對措施。例如，再電機的調水過程中，啟動電機就可以讓水泵扇葉進行旋轉，并且大多數情況下，需要電機同時工作來完成工作目標。以往大多數情況下都是利用直流電機來來調節(jié)和控制電機的運行速度，在電位機的控制下，會出現各種不同的反應。因此調水程序中，經常會發(fā)生速度變化大的現象，這樣對于程序的穩(wěn)定性是一個極大的威脅，速度比率會產生明顯的變化，失去原有的平衡，這樣帶來的后果可能會是水泵軸承的破壞，又或者是調水效果的不達標。而且在運行期間，PLC程序一般會采用循環(huán)掃描的工作方式，我們在程序運行的時候，要不斷降低工作量以及存儲量，計算強度難以保持原有的水平，這樣在同步狀態(tài)下實現速度德爾穩(wěn)定性也會有一定的難度。因此PLC狀態(tài)下可以將模糊控制理論以及PID控制算法很好地結合起來，這樣就能夠有效地保障速度的穩(wěn)定性以及統(tǒng)一性。

8 結束語

隨和科技水平的不斷提高以及人們要求的不斷變化，變頻器的控制技術能夠逐漸變得成熟，慢慢達到與科技水平的相適應。變頻器的控制技術目前已經被運用到了多個領域。其中在多電機的控制中，要想實現多電機速度的同步控制，就必須最大程度的結合PLC帶來的優(yōu)勢，把電動機的使用具體化細致化，保障細節(jié)方面不出現漏洞，同時還要采取必要的措施來保障系統(tǒng)的可靠性，防止因為電流或者電壓的不穩(wěn)定造成對系統(tǒng)運行的威脅。最后還要不斷與科技和經驗結合，調整設計的思路，吸收優(yōu)秀科技成果，不斷實踐探索，才能夠更好的實現PLC和變頻器的多電機速度同步控制。

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