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基于PLC和变频器多电机速度同步控制

摘要：本文从事基于PLC和变频器多电机速度同步控制研究，在对PLC控制

技术、变频器控制进行特点分析、控制技术分析后，以1台计算机、1台PLC、

两台变频器为硬件，结合模糊PID补偿算法实现多电机速度同步控制系统设计，

仅以本文研究成果，再使阅读者了解多电机速度同步控制实现方法同时，促进工

业领域良性发展。

关键词：PLC控制系统；变频器；模糊PID

随我国经济飞速发展，对工业生也提出更高的要求，越来越多生产工况下，

需要实现多电机同步控制，而如何实现这一目标，并确保控制系统具备良好性能，

始终为工业领域技术人员、学者深度研究问题。PLC技术与变频器技术，目前广

泛应用于工业自动控制领域，而探索基于PLC与变频器的多电机速度同步控制，

则是促进我国工业生产企业生产水平提升、生产技术优化的重要研究举措。

1.PLC与变频器控制分析

1.1PLC控制技术

PLC控制系统，具有能耗低、体积小、安装便捷、功能强大特点，其内部设

有大量编程元件，这些元件都能够被用户有效使用，且能够面向各项设备发挥不

同的控制功能。相比传统的机电控制模式，PLC控制系统有着更高的性价比优势，

同时PLC技术可同互联网技术融合，形成强大的分散控制能力，实现面向系统、

设备的统筹管理。此外，多数情况下，PLC会利用梯形图语言，在面向设备、系

统进行控制阶段设计梯形图程序，统筹管理阶段PLC则会利用顺序控制开展设计。

目前，PLC控制系统已被广泛应用我国工业生产企业，常见基于PLC的控制系统

[1]

如生产流水线机械手臂、自动零部件安装、全自动生产送料系统等。

1.2变频器控制技术

变频器控制技术下，包含V/F控制、转差频率控制，矢量控制、直接转库控

制。其中，V/F控制，又可称为恒压频比控制方法，其控制原理是在保持电压/频

率值恒定基础上，确保磁通恒定，继而获取系统运行所需的转矩特性。V/F控制

隶属开环控制的一种，无须设置速度传感器，且控制电路十分简化。然而，V/F

控制精度以及稳定性都并不理想，难以实现低速区电压良好调整，且难以获取较

大的速度调整范围。正是因其控制原理简单，故控制电路成本较低，但因其精度

较差，故多数不会使用在精度要求较高的控制系统中。转差频率控制方式，隶属

闭环转速与转矩控制形式，其控制原理为利用控制转差频率，间接实现转矩的控

制。当负载转矩出现巨大变化，相比V/F控制，转差频率控制可获取较高速度精

度，且有着较好转矩特性。使用转差频率控制技术，需要于电动机轴部位安装速

度传感器实现实际转速检测，随后反馈构成闭环控制，因此有着相对复杂的控制

[2]

电路，且响应速度较慢，故通常应用期间会配备高速度传感器。

VC矢量控制，隶属模仿止直流电动机控制形式的控制技术，可以说是矢量控

制，为交流电动机控制理论下的发展里程碑。作为高性能控制形式，矢量控制可

大幅度针对交流电动机大幅度优化转矩控制，时期具备直流电动机控制形式下较

高的调速精度，且可实现恒功率控制、转矩比例控制。矢量控制对比其他控制方

式，具有启动转矩大、优良的低俗特性以及快速的动态响应速度。直接转矩控制，

是在矢量控制之后源自于德国的全新高动态性能交流电动机变压变频调速控制方

式。不同于矢量控制，直接转矩控制技术，其原理是采用磁链滞环结合双卫视调

节器PG的控制形式，并于同转速环之再设置一次转矩内环与磁链内环，分别对

电动锯转矩与磁链进行控制，以转矩作为直接被控量。该方式具有简单、直观的

[3]

特点，降低了各种参数变化对系统性能造成的影响。

2.基于PLC和变频器多电机速度同步控制研究

本文基于PLC控制系统结合变频求，以模糊PID不补偿控制方法实现多电机

速度同步控制设计。

2.1控制方案分析

本文利用PLC结合变频器从事多电机速度同步控制设计，控制方案方面，利

用主从补偿的原理加以实现。首先，在系统下设置一台主电机，随后设计若干台

辅助电动机，系统运行阶段由主电机发送操作指令，实现面向若干台辅助电