基于PLC模糊控制的異步電動機變頻調速及改造的分析

德州職業技術學院 宋 陽

1 引言

經濟在發展，科技在進步?，F如今，適應時代的現代化科學技術已經滲透到人們生產生活的方方面面?？萍几淖兩?。科學技術的進步促進了工業領域生產力的發展。隨著PLC技術的廣泛應用，越來越多的工廠開始使用PLC進行自動控制?；赑LC模糊控制的異步電動機的變頻調速和改造已然是非常多了。這是大勢所趨，是工業領域促進生產力的必然的發展方向。

隨著人們對自動化控制理論認識的不斷加深，隨著互聯網時代的到來，隨著計算機技術的發展，人們對變頻控制的喜愛程度正在日益加深。變頻控制有許多優點，舉例而言，變頻控制效率高，更加節省能源，最重要的是它的調速性能非常優越，這就是為什么它受到越來越多人的青睞的原因。在當前時代背景下，為了順應時代發展的潮流，我們逐漸使用異步電動機來實現同步控制。這是發展的必然方向。本文介紹的是基于PLC的基礎上利用模糊PID(比例-積分-微分)控制控制異步電動機來進行對變頻器的控制。這個系統的設計是非?？茖W的，它充分利用了PLC可靠性高、靈活性強、適應性好的優點，實現了自動化、智能化懂得高精度控制，穩定可靠精度高，實用性強，因此具有非常廣泛的應用空間和發揮空間。

2 基于PLC模糊控制的異步電動機變頻調速及改造的整體設計

2.1 PLC——可編程邏輯控制器設計

PLC是英文Programmable Logic Controller的縮寫，翻譯成中文就是可編程邏輯控制器?？删幊踢壿嬁刂破骺梢远x為，一個用來控制機械和工藝過程、使用存儲器在可編程存儲器中的指令，通過數字或模擬輸入輸出模塊來實現邏輯、順序、定時、計數和算數功能的基于微型計算機的控制器。PLC的應用被發現在過程工業和離散制造業中，但是最初與后者相關的去控制機器、改變線路和原材料的制作。PLC的基本元件包括：處理器、內存單元、電源模塊、輸入輸出模塊、編程設備。這些元件封裝在適用于工業生產環境的機柜中。PLC具有非常多的優點，概括起來有：一是使用方便，編程簡單。工作人員不需要特別清楚PLC的工作機理就能對PLC進行操作。使用起來非常方便。對PLC進行編程非常簡單，不想一些語言晦澀難懂。二是PLC擁有非常強大的功能。PLC可以應用于各行各業各個領域。三是PLC的可靠性高，適應能力強。PLC可以在惡劣的工廠環境中使用而不會出現故障?，F如今，PLC已經被廣泛接受。

要想PLC工作，就必須對它進行編程。上面我們已經講過了，PLC的編程還是比較簡單的。編程是用戶用編程設備向PLC輸入控制指令的方式。最基本的控制指令由開關、邏輯、順序、計數和定時構成。事實上，所有的PLC編程方式都提供包括這些功能的指令集。許多控制應用程序要求額外的控制指令去完成連續過程的模擬量控制，復雜的控制邏輯，數據處理和報表，以及其他不容易由基本控制集實現的高級功能。由于這些需求上的不同，各種各樣的PLC編程語言被開發。一個PLC編程標準由國際電工委員會以題為“控制器編程的國際標準”于1992年發布。這個標準規定了三個圖形化語言和兩個文本化語言：1、梯形圖；2、功能塊圖；3、順序功能圖；4、指令表；5、結構化文本。

2.2 測量電機轉速的方法

在這個基于PLC模糊控制的異步電動機變頻調速及改造的設計的系統中，如何使兩臺電機進行同步控制是設計的關鍵所在。要想使兩臺電機進行同步控制，就必須要對電機的轉速進行精準的測量。根據測量值進行數據的修改和系統的優化。那么我們應該如何測量電機的轉速呢？在實際測量電機的轉速的過程中，首先要讓PLC能夠接受到電機轉速信號。這就需要對PLC進行輸入輸出電路的設計，使得這個設計好的電路能夠接受電機轉速的信號。這里，我們需要說明的是：首先，我們必須保證對異步電動機的同步控制設計的輸入輸出電路必須是能夠正常使用的，其次，這個電路必須是穩定可靠的，不能總是出現故障。然后，這個設計出來的輸入輸出電路必須不受其他電路的影響。倘若我們設計出來的輸入輸出電路在使用時會受到其他電路的干擾導致無法正常使用，那么我們設計的這個電路就失去了它存在的意義。PLC接收到電機轉速信號后，下一步我們要做的就是通過電機的轉速測量方法換算出電機轉速。獲得電機轉速的方法有三種，分別是：M法、T法和M/T法。這三種方法各有各的優缺點。例如M法和T法的測量精度稍微比第三種方法低一些，而第三種方法，也就是M/T法，雖然它的精度比前兩者要搞，但是檢查時間過長，不符合PID動態響應的指標要求。在這里，我們把M/T法進行了改進，使它在滿足轉速測量精度的前提下，盡可能的減少檢查需要的時間。

3 模糊PID設計

隨著科學技術的日益發展，PID控制被越來越多的應用到各行各業各個領域?，F在，利用PID進行模糊控制是自動化領域最廣泛的應用之一。越來越多的科研人員在研究模糊控制。人們對模糊控制的熱情空前高漲。模糊控制實際上就是讓計算機控制來代替人工控制，實現工業的自動化和智能化。從常規角度上來看，工作人員在執行一項工作的時候，他們對機器或是計算機的操作使用的語言是有一定的規則，但是沒有特別精準的語言，也就是使用模糊的語言。模糊控制就是利用了人在執行相應的操作任務是使用的模糊性語言，形成模糊控制的獨特的語句，然后用一定的方法對變量進行控制。目前的模糊控制器只有三種結構，分別是一維結構、二維結構和三維結構。通過大量的實驗數據我們可以知道，一維結構的模糊控制器是使用效果最差的控制器，二維結構的模糊控制器比一維結構的模糊控制器的控制效果要好很多，而三維結構的模糊控制器的控制效果是最好的，但是三維結構的模糊控制器設計非常復雜，不容易實現。對比這三種模糊控制器，我們不難發現，使用二維結構的模糊控制器是合適的。

4 結束語

本文主要介紹了基于PLC模糊控制的異步電動機變頻調速及改造，在PLC的基礎上，利用模糊PID控制器對異步電動機進行同步控制。隨著研究的不斷深入，這個控制系統會不斷得到優化。從某種角度來講，研究這個課題具有非常重要的意義。

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