孫金召

摘 要：電能作為目前各工業(yè)生產領域主要的動力來源，具有易于獲得、污染較小等優(yōu)點，這也促使工業(yè)技術人員不斷研究相關技術。電能給工業(yè)生產各工作提供動力來源的主要方式是通過電動機實現(xiàn)的，在目前很多大型工業(yè)生產活動中，往往需要多個電機共同作用才能實現(xiàn)給設備運行提供動力，因而如何使這些電機實現(xiàn)速度同步運行就成為有關人員研究的重點，本文通過對PLC技術作以介紹，提出一種利用PLC與變頻器實現(xiàn)多電機速度同步控制的方法。

關鍵詞：PLC；變頻器；多電機；速度同步

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.056

計算機技術的發(fā)展使得自動化這一概念越來越多應用于工業(yè)生產中，也使得很多復雜且對精確性較高的工作由原有的人工操作轉變?yōu)樽詣踊到y(tǒng)操作，這不僅給有關人員減輕了工作負擔，也使得這些工作完成的效率與可靠性均得到了保障。在這些實現(xiàn)自動化功能的元件中，可編程類控制元件占據(jù)重要地位，利用程序完成對系統(tǒng)的控制也逐漸在很多工業(yè)領域得以應用，這其中最為常見的可編程類控制元件就是PLC。

1 PLC簡介

PLC，中文全稱為可編程邏輯控制器，這是一種具備可被編程功能的存儲設備，其可預先儲存的由編程人員輸入的程序完成如邏輯運算、定時、技術等功能，這些功能在各種工業(yè)生產中應用意義均較大，因而在工業(yè)領域得以廣泛應用。其內部組成主要有CPU、供電電源、存儲設備、I/O接口及對應接口供電電路等。

2 基于PLC和變頻器的多電機速度同步控制設計

2.1 設計方法

基于PLC和變頻器的多電機速度同步控制可以通過補償控制方法予以實現(xiàn)，具體的操作方法是：在所有的電機中選擇一臺作為主電機，再選擇幾臺電機作為從電機，再在從電機這一層次中選擇幾臺電機作為下一級從電機，以此類推，使所有電機通過有效的分層構成一個整體，隨后將這些電機按照次序進行連接即可。這種方法能夠有效提高系統(tǒng)整體故障抵御能力，即若某一電機出現(xiàn)故障時，不會對其上層電機及其附屬電機運行造成影響，而僅會對自身及附屬電機造成影響。而目前最新的控制技術將這一不足同樣進行了較為妥善的解決，即使從屬電機以并聯(lián)方式相連，從而使電機故障對下屬電機的影響顯著降低。

2.2 系統(tǒng)部件組成

這一同步控制系統(tǒng)中，核心部件就是對系統(tǒng)整體進行控制的PLC，其控制系統(tǒng)是通過控制變頻器實現(xiàn)的。PLC通過讀取變頻器中存儲的電機實時速度，通過計算，得出當前運行狀態(tài)下，電機應處于的最佳速度，再發(fā)出指令，控制變頻器將電機速度調至這一理想值，從而實現(xiàn)多電機的速度同步。此外，這一控制系統(tǒng)還有其他的附屬部件，如計算機、人機交互觸摸板及按鈕等。

3 運用模糊PID補償算法的同步控制方法

模糊PID補償算法是一種運用模糊數(shù)學思想及PID控制理論通過PID控制器來調整系統(tǒng)中存在的同步性較差的問題，這一方法在實現(xiàn)實際指標與理想指標的統(tǒng)一這一功能中具備較高的可靠性。針對于進行多電機速度同步控制，這一算法主要采取將電機劃分為主電機與從電機的模式，這一模式同樣通過核心部件控制主電機，主電機控制從電機的形式完成對所用電機的控制。具體的操作流程是：技術人員先對主電機的速度進行測試，并將測試結果作為電動機實際速度樣本，將這一結果傳送給PLC，PLC通過本身攜帶的速度值采集裝置對電機速度進行再次采集，通過這一采集結果對輸入速度樣本進行適當修正，修正后的速度值即可被認為是電機實際轉動速度。隨后將這一速度值送至PID控制器中進行補償算法運算，得出電機速度的理想數(shù)值。PLC即可根據(jù)這一數(shù)值對電機驅動裝置發(fā)出信號，使其將電機速度調至這一理想數(shù)值，最終完成電機速度同步控制。

4 控制系統(tǒng)通信功能設計

4.1 PLC與變頻器間的通信

傳統(tǒng)的PLC與變頻器通信主要依靠PLC輸出數(shù)字信號，變頻器接收這一信號實現(xiàn)，但這種方法存在諸多不足，如單次信號攜帶信息量少、抗電磁干擾能力差、二者型號不匹配即無法實現(xiàn)通信等，隨著PLC技術的發(fā)展，這一通信模式逐漸被淘汰。目前廣泛使用的通信方法是利用PLC直接進行通信，其具有通信攜帶信息量大，信息傳輸效率高，硬件成本低等優(yōu)點，在多電機速度同步控制系統(tǒng)中就應用了這一方法。

4.2 PLC與監(jiān)控設備間的通信

PLC與監(jiān)控設備間的通信通常采取有線傳輸方式，這一通信過程使用的線路通常由雙股絞線構成的屏蔽電纜構成。在通信系統(tǒng)設計中，要將PLC作為控制核心，通過將其與變頻器、監(jiān)控設備等部件采用串聯(lián)USS方式進行連接。通信系統(tǒng)的設計不僅要使監(jiān)控設備準確、及時、清晰的獲得系統(tǒng)運行畫面及參數(shù)、還能通過對故障的及時報警隨時控制電機的開閉。

4.3 通信系統(tǒng)調試

對于系統(tǒng)的調試首先應將所需調試的各個部件按照要求有序連接。如在本系統(tǒng)中就需要將PLC與變頻器相連、將電機與編碼器相連并最終連接到變頻器中。隨后，調試人員就可結合該系統(tǒng)各部分參數(shù)的預定要求進行逐漸調試，通過不斷使實際運行值與目標值差距縮小最終實現(xiàn)調試的目的。

5 結束語

在工業(yè)系統(tǒng)中，實現(xiàn)多個電機速度的同步不僅能使電機系統(tǒng)性能發(fā)揮最佳，還能使電能利用率達到最高水平，并降低電機故障的風險，因而成為自動化技術人員所重點研究的問題之一。利用PLC和變頻器實現(xiàn)多電機的速度同步具有人工操作簡便、調節(jié)速率高、調節(jié)準確度好等特點，應當成為現(xiàn)階段電機速度同步控制工作中主要采取的方法。

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