摘要：本文介绍了常见变频器的种类，在此基础之上，对基于PLC和变频器的多电机速度同步控制系统研究。
关键词：PLC；变频器；多电机速度同步控制
市场经济在我国得到了飞速发展，PLC功能也变得更加多元化。PLC系统内部的模块或者是模拟量通过密切结合，可以提供不同种类的控制算法。再加上对运动方面的提出更为严格的要求，这就要求我们对PLC功能做出更大的改善。以模糊控制理论为指导，科学选用PID控制算法，并将二者有效地融入多电机速度控制阶段，可以自行设计出PLC相适应的模糊自适应PID控制器。如此，不仅可以同步控制多电机的运行速度，同时也能提升运行的稳定性。
1变频器的分类
1.1V/f控制变频器
V/f控制，有助于提升转矩自身的速度特性。在调节电源频率的基础上，我们也需保证电动机磁通不会出现明显改变。大部分的通用型变频器，均会选择该种控制方式。不过，该种变频器一般选择开环控制，其控制性能相对较差。低频状态下，需进行有效的转矩补偿，并适时调整低频转矩自身的特性。
1.2转差频率控制变频器
转差频率控制，实际上是对转矩进行直接控制转。它以V/f控制为前提，可以自由调整变频器具体的输出频率，从而获得输出转矩。该种控制方式，有必要安装速度传感器。部分情况下，还需进行电流反馈。1.3矢量控制器变频器
矢量控制，即对定子电流和它相应的相位进行有效控制。该过程中，必然需要用到矢量坐标电路。d、q、0坐标轴系中，我们可利用上述对励磁、转矩电流予以控制，以便对电动机转矩做出相应地调整。
2基于PLC系统和变频器的多电机速度同步控制系统的设计
2.1控制方案设计
本文基于PLC系统和变频器的多电机速度同步控制系统的设计方案，主要利用主从补偿的控制设计，设计一台主要电动机，再设计几台电动机作为辅助电动机。采用主电动机发出的操作指令对所有的辅助电动机进行控制。控制的方式主要有两种，一种方式为串联，简单的说就是首台电动机是主电动机，末尾一台电动机则为辅助电动机，其余的即可作为主电动机也可以作为辅助电动机，前一个为主要电动机，后一个这位辅助电动机，首尾相连，以此类推。这种方法使得其中任何一台电动机的负载波动都不会对前面一台电动机造成影响，但是会对后面一台电动机形成影响。另一种方式为并联，是指所有的辅助电动机的转动速度都和主电动机实行同步。
2.2系统硬件构成
同步控制系统采用小型PLC控制系统控制两台变频器为实例，系统结构包括PC机、PLC以及变频器等。PLC控制系统是核心，并使用西门子公司制造的CPU226控制系统，PLC与变频器的通讯使用USS协议，对变频器中的各个电动机速度进行读取，对各个电动机的理论速度进行计算，根据理论速度向变频器发出操作命令，并对各个电动机的速度进行设置，以达到电动机协调运转的目的。
3基于模糊PID补偿算法的同步控制
PID控制器是依据PID控制的原理对整个控制系统的偏差进行调节，促使被控制的变量的实际值和工艺上要求的预计值相同。PID可以对工业生产中，一些生产装置的稳定、压力、流量以及液体位置等工业参数维持在要求的一定范围内，或者按照要求的规律进行变化，从而达到生产工业的要求。PID调节器具有操作简便，运行速度快的优点，但是PID调节器对于带有自身平衡性能的控制对象有差异，对于滞后的控制系统，PID控制器有可能会出现振荡现象，系统的动态性能也比较差。模糊控制又被称之为模糊逻辑控制，是利用模糊数学的基本思想以及理论的控制方法，影响控制系统的优劣最关键的一点是控制系统动态模式是否精准。系统动态的信息也详细，则控制程度越精准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆模糊PID控制器是二维模糊控制器的一种，其中包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊以及PID控制等几个功能。本研究基于模糊PID补偿算法的同步控制设计以两套电动机采用一主一从设计实例，主电动机的启动按照操作人员的命令进行，在电动机上面按照测试速度的装置来反应电动机的转动速度，并将电动机的转动速度反馈给PLC控制系统与驱动器。在PLC控制系统中依据测速装置反馈的转动速度信号，并进行计算出真实的转动速度，反应给监控软件，并在屏幕上对实际转动速度进行显示，驱动器进行PID运算，并将信息反应给PLC，为了高精度的同步运行被实现，在PLC控制系统中安装一个转速补偿控制器，对相应的补偿信号进行计算。在PLC控制系统中安装一个模糊PID算法控制器，对电动机的转动速度差额以及差率进行处理，经过相应的计算，得到一个补偿附加给定值。经过总线的作用将结果传送给辅助电动机的驱动器，并据此对相关的参数进行调整，以实现多电机同时控制的目标。
4系统通信设计
通信设计主要是指电机与PLC系统的通信以及PLC系统与被控制对象的控制程序。包括PLC系统与变频器的通信以及电机与PLC的通信。
4.1PLC与变频器的通信
在以前，PLC系统与变频器的通信通常是采用PLC数字输出的传统方法来控制变频器的启动与停止的，但是采用PLC模拟输出方式来控制变频器，控制系统中使用的许多硬件价格都比较昂贵，并且会受到现场布线的干扰，出现噪音。并且使用此法会受到硬件的限制，能够交换的信息量不多。如果使用PLC与变频器进行通信，则可以解决这些问题，这种通信方式的通信速度快，控制系统中采用的硬件较少，并且传送的信息量比较大。
4.2PLC与监控计算机的通信
PLC与变频器之间的通信使用双绞屏蔽电缆，在两者连接的终端应该采用15的终端电阻。在控制系统设计中，可以将PLC系统作为主站，采用串联USS总线的方式连接多个变频器，PLC依靠其从站号对其进行识别，通过协议PLC可以控制每一个变频器。
4.3系统调试
将系统中的上位机、PLC以及变频器按照设计的控制系统进行连接，再将电动机与编码器与变频器相连接，将系统的程序与画面下载好，对电机的启动与停止进行控制，对变频器的工作方式、以及频率、速度进行输入，并对变频器的报警装置进行设置。对此通信设计进行调试，使其达到预期的目标。
结束语
随着科技的进步，变频器的控制技术水平也越来越高，同时被使用在多个领域、在电机控制系统中，使用PLC可以对电机转速进行较好的控制，并且能够增加控制系统的可靠性。
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论文作者:郑杨标,缪小群,胡皓
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
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