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摘要：在我国，科技和机电一体化水平不断在提升，PLC、变频器在社会各个领域均有所涉及和使用。本文就游览车传动系统中的多个电机速度间的速比控制进行简要的说明，着重通过实例介绍利用可编程控制器（PLC）和变频器进行多电机速度同步以及保持一定速比控制的实现方法。
关键词：PLC；变频器；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。
在游览车的传动系统中，要保证多个执行元件间速度的一定关系，其中包括保证其间的速度同步或具有一定的速比，常采用机械传动刚性联接装置来实现。但有时若多个执行元件间的机械传动装置较大，执行元件间的距离较远时，就只得考虑采用独立控制的非刚性联接传动方法。
1PLC的功能特点与变频器的分类
1.1PLC的功能特点
（1）体积小、能耗低、安装便捷。单个小型PLC中，分布着大量编程元件。它们均可供用户予以使用，并拥有各自的控制功能。相较于继电器系统，其性价比高出很多。利用互联网，PLC能够进行分散控制，并做好统筹管理。若PLC上模块出现问题，用其他模块对原有障碍模块予以取代，并继续完成工作。该种举措，不会对系统运行造成影响。
（2）程序编制较为简单。基于接线方式，PLC基本上会选择梯形图语言。PLC相应的梯形图程序，统筹会选择顺序控制设计法予以设计。该种编程方法存在明显的规律性，易于掌握。对于那些比较复杂的控制系统，梯形图所需的时间要比继电器系统电路图短很多。PLC技术相对较为灵活，且开放性较高。
1.2变频器的分类
根据不同的工作原理，我们可将变频器分成下列几种类型：
1.2.1V/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。
1.2.2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。
1.2.3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、O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系统和变频器的游览车多电机速度同步控制系统的设计
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。
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。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未设计实例，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。
5监控界面的设计
监控界面的设计其中包括人机界面的设计以及系统界面的设计。人机界面为通常所说的触摸屏，设计的主要作用是为了更方面、更容易的使用控制系统，设计时必须要掌握各种交互方式的使用范围以及它们的优点与缺点。设计时要确定使用对象的知识范围是否为专业。设计的界面要时用户能够快速的了解，并确定界面的控制方式为手动控制还是人工控制。系统界面是软件的功能体现，设计系统界面的目的是方面用户的控制，并且能够正确的引导用户对控制系统进行操作。
6基于PLC系统以及变频器实现速度的稳定控制
在游览车运行程序中，电机的启动可以使传动机构进行旋转，同时在大多数的时候都需要多个电机同时工作。在以前都是采用直流电机对电机的速度进行调整，同时会依据电位器做出一系列的反应。在调速程序中，有可能会出现速度突然发生变化等问题，速度比率会严重的失去平衡，从而造成轴承被损坏。
7结束语
随着变频器技术的成熟和使用范围的扩大，可利用可编程控制器（PLC）对其进行控制，从而适应传动系统中对速度控制灵活性、准确性和可靠性等的不同要求。上述两个例子均是实际生产中应用PLC和变频器进行速度控制的实例，均较好地达到预期的同步或给定速比控制要求。
参考文献
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[3]戴伟，高贺云.PLC与变频器自动控制的小区供水系统[J].才智，2011（16）.
论文作者:温仕刚
论文发表刊物:《探索科学》2017年1期
论文发表时间:2017/8/25
标签：变频器论文; 电动机论文; 速度论文; 控制系统论文; 系统论文; 电机论文; 转矩论文; 《探索科学》2017年1期论文;