基于PLC和变频器的多电机速度同步控制的分析与设计

李聪

摘要：在我国工业领域高速发展的背景下，单电机控制方法已经很难满足现代生产的需要，正因如此，多电机同步控制成为当前需要解决的首要问题。下文结合实践，在对PLC功能特点及变频器分类进行分析的基础上，探讨和研究了基于PLC和变频器的多电机速度同步控制的分析与设计，旨在为相关工作的开展，提供有益参考。

关键词：同步控制;多电机;速度;PLC;变频器

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）12-0008-02

1 PLC的功能特点

1.1 体积小、能耗低、安装方便

PLC模块在体积上非常的小，而且重量轻，所以予以设备连接以及其间连接过程中非常的简便。PLC在机电一体化中发挥着巨大的作用。而且基于PLC进行控制系统的建立，不需要很长的时间，而且PLC操作界面比较简便，使用者可以便捷的进行操作，减少了繁琐操作带来的影响，其便利性非常突出，如有故障发生时，便可利用监视器功能及时的将故障发生位置给检测出来。而且PIC系统内存在个别模块故障问题时，便可通过其他模块进行替代，保证其正常运行，确保整个系统处于正常的工作状态。

1.2 程序编制简单

梯形图语言是PIC的重要编程方式，且其编程方式和继电器基本相同。这种语言能够为操作者提供主观的操作程序内容，即便是使用者没有相应的编程知识，也可迅速的对其操作方式进行快速掌握。PIC可以将操作过程进行简化，并及时的修正程序。而且其灵活性与开放性非常突出，而且非常经济，使系统的构造得到了简化，实现了人、机与操作等协同控制，简单化的操作方式，便于使用者学习，同时也试用起来也非常的灵活。但是PLC运行阶段还有一些问题存在，如建立PIC系统，必须要基于PC为前提，这就造成局限性问题的存在，实时性不强，为此应当对其运算方法以及运行环境等进行有效的调整，更好的解决这些问题。

2 变频器的控制方式

2.1 V/f控制方式

V/f控制法在以前的通用型变频器中应用比较普遍，这种方法又有恒压频比控制法之称，在确保磁通恒定中是借以电压/频率值的恒定保持来实现，并将转矩特性从中获得。V/f控制方式具有转速开环控制的特点，不需要应用速度传感器，对电路的控制非常简单，但在动态稳定性以及精度方面尚待提升。因此，适用于精度控制不高的场合比较适用，通常通过V/f控制方式，调速负载转矩为平方特性的风机，现如今这一控制方式被广泛应用于通用变频器中。

2.2 转差频率控制方式

该方式实质上属于闭环转速、转矩控制方式，极大的改进了V/f控制方式。通过转矩的控制来体现调速系统的功能能效。而且该控制方式借以对转差频率进行控制，然后对转矩进行间接的控制。如果存在很大变化的负载转矩过程中，相较于V/f控制而言，转差频率控制依然可以保持很高的精度与速度，同时使其转矩特性进行更好的体现。该控制方式的实现，需要将速度传感器安装与异步电机的轴上，对电机转速进行实际检测，并进行反馈形成闭环控制。该方式对于电路的控制相对复杂，以至于存在较慢的相应速度，同时为保持其良好的控制效果，应当安装精度较高的速度传感器。

2.3 变频器矢量控制原理

上述两种控制方式需要在翼部电机稳态数学模式下完成，在调速场合不高时较为适用，能够达到较好的节能效果。为将动态性能进行充分的发挥，必须要进行异步电机动态数学模型的建立，并保证其高精度，并且其变压变频系统西药基于动态数学模型而实现。能够及时的进行动态反应，可以进行大转矩启动，尤其具有较好的低速特性。然而因存在复杂的矢量变换性，电机参数对控制特性影响很大。

2.4 直接转矩控制方式

在1985年德国鲁尔大学教授基于多年的潜心研究，提出直接转矩控制系统，这一控制方式具有非常高的动态性能，能够对交流电机进行变压变频和调速。相较于矢量控制存在很大的区别，该控制方式的实现，是将磁链滞环与双位式调节器PG进行配合使用来实现，同时将磁链、转矩内环再一次的设置在系统转速环内，对电机的磁链以及转矩实现控制，控制过程中被控制量即是转矩，实现了控制的直观化与便捷化，避免了系统受变化参数的影响。

3 基于PLC和变频器的多电机速度同步控制的分析与设计

3.1 控制方案

采用主从补偿同步控制方式来对电机同步控制方案进行设计，设置主电机一台，别的均为从动电机，这些电机将主电机发出的共享信号进行接收。通过补偿原理的应用，进行同步控制方式的实现，依照设计需要，其控制方式可以使并联也可是串联等方式来对电机进行控制。

3.2 系统硬件组成

PC机以及PLC和变频器与人際界面等是该系统的中哟组成，通讯通过PLC以及USS协议来实现，准确地测量出电机的速度，比将指令发育变频器，由此实现同步控制电机的速度。

4 基于模糊PID补偿算法的同步控制

现如今，在工业控制领域中，PID控制器与其比较成熟的技术现已应用非常的普遍，该控制方式通过一组固定参数实施控制，无法实现静态和动态两种性能的同时控制，特别是时变参数以及大时滞和非线性系统控制作用不佳，在模糊化以及其量化环节进行输入信号的处理，模糊控制算法功能单元，以及用于输出解模糊化的模糊判决环节。而上述功能也是模糊控制器非常重要的几个环节，在相关控制中发挥着巨大的作用，因此受到广泛好评。这即是模糊PID控制器。

5 结语

在现在工业化程度不断加深的情况下，自动化程度越来越高，对电机控制方式也提出了更高的要求，过去进行单电机控制的手段，现已难以满足高速发展的工业化要求。PLC控制技术的出现，是一个非常先进的控制装置，基于该控制技术上，开发出的多电机变频器同步空控制系统，不但具有非常简便的操作，而且其控制性能非常的好，对工业控制领域的快速发展起到了巨大的推动作用，必须要引起足够的重视，推动其不断发展。

參考文献

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[3]胡海英.基于PLC控制的气动模拟测量系统的研究设计[J].液压与气动，2016，18（2）：87-88.

Analysis and Design of Multi-motor Speed Synchronization Control

Based on PLC and Frequency Converter

LI Cong

（Jilin Tobacco Industry Co.， Ltd. Yanji Cigarette Factory，Yanji Jilin  133000）

Abstract：In the context of the rapid development of China's industrial sector， single-motor control methods have been difficult to meet the needs of modern production. For this reason， multi-motor synchronous control has become the primary problem that needs to be solved. Based on the analysis of PLC function characteristics and frequency converter classification， the analysis and design of multi-motor speed synchronous control based on PLC and frequency converter are discussed and studied in order to provide useful reference for the development of related work.

Key words：synchronous control; multi-motor;speed;PLC;frequency converter