1 导言
跟着变频调速技能的不断发展，沟通传动体系的功用日新月异。沟通异步电动机以其低价的造价、坚 固的结构得到了越来越广泛的使用。在沟通传动的许多使用场合中，均对电机的调速功用和定位功用提出 了较高的要求。例如在加工设备和机床的主轴伺服体系中，主轴应兼备速度和方位操控的功用;在住所小 区和高层建筑的恒压供水体系中，要求电机有较高的调速功用;在炼钢转炉的准确认位、堆垛机械的方位 操控体系中，要求电机有准确的定位功用。在上述使用场合中，异步电动机以其大功率、高性价比的共同 优势而占有一席之地，但一起其调速功用和定位功用却不甚完美，需求完善。
本文提出了一种依据可编程操控器(PLC)硬件渠道的异步电动机归纳操控体系。该体系在没有添加 硬件出资的状况下集异步电动机速度操控和方位操控为一体，使用含糊操控战略，到达了必定的操控精度。
2 硬件规划
异步电动机归纳操控体系硬件如图1所示。图1中，上位计算机和PLC经过变频器对异步电动机进行速 度和方位操控。经过旋转编码器的脉冲计数值能够获得异步电动机的速度和方位信息。脉冲计数由PLC完 成，并不断与上位机通讯，将计数值传送给上位机。上位机依据PLC传送过来的脉冲计数值得到速度和位 置信息，依据不同的操控战略，得到输出操控量——速度给定值，再传送给PLC，经过PLC的A/D转化模块， 将速度给定值的模仿量送到变频器的模仿操控端进行操控，构成闭环操控。
在体系试验中，异步电动机选用YZA5*S 三相180W 异步电动机，额外电压380 伏，额外频率50Hz， 额外转速1400r/min，额外电流0.66A;旋转编码器选用的是E6B2-CWZ6C 型三相旋转编码器，分辨率为 1000P/R(选用上下计数办法可达4000P/R)，额外电压5VDC-5%~24VDC+5%，集电极开路输出;变频器为西门子公司的MICRO MASTER440;PLC 选用OMRON CQM1H。
在开环操控工况下，MICRO MASTER440 变频器能够经过BOP 板或许数字量输入端口接纳发动、停 止、正回转等指令操控电机运转办法，并经过BOP 板、模仿量输入端口和数字量输入端口三种办法接纳 速度调理指令。此体系完结的是闭环操控，因而由PLC 的开关量输出端口向变频器的数字量输入端口发布 电机运转办法的操控指令，一起由PLC A/D 转化模块的输出端口向变频器的模仿量输入端口发布速度调理 指令。
CQM1H PLC 供给了一个RS232C 通讯口，用电缆将其与上位计算机串口相连，即可构成一个简略的 监控网络。上位计算机完结监控功用，包含人机交互界面的显现、操控指令和参数的输入、杂乱操控算法 的完结、试验成果曲线的显现、数据的存储、打印等功用。上位机和PLC 之间的通讯选用CQM1H 所要 求的固定格局的通讯协议。
3 软件完结
3.1 通讯与监控功用的完结
为完结 PLC 与上位机之间的通讯功用，有必要分别对PLC 和上位机进行设定。在CQM1H 中，需求对 体系存储区的相关字节进行设定，确认串行通讯的波特率、开始位、数据位、中止位等通讯帧格局。如将 DM*6 设定为：波特率9600K、偶校验、开始位1 位、位长7 位、中止位2 位等。 在上位计算机中，选用高档言语编写程序代码完结通讯和监控功用。这儿选用 Visual Basic 言语，该 软件易于上手，既具有Windows 所特有的优秀功用和图形工作环境，又具有编程的简易性。在Visual Basic 中有一个专门的串行通讯控件——MSComm 通讯控件，经过该控件能够设定通讯帧格局，完结通讯功用。 详细设定过程如下：
MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.Settings = "9600,e,7,2" ;设定通讯帧格局
MSComm1.PortOpen = True ;翻开通讯端口
MSComm1.InBufferCount = 0 ;铲除接纳缓冲区
MSComm1.OutBufferCount = 0 ;铲除发送缓冲区
MSComm1.InputMode=ComInputMode Text ;数据以文本办法取回
上位机对CQM1H 的监控办法有两种。一种是由上位机向PLC 发布初始指令，要求PLC 回来相关运 行数据，从而依据该数据进行成果显现和操控运算，并向PLC 发布操控指令，直接改动PLC 的数字量或 模仿量输出，完结速度和方位操控;另一种是由PLC 主动向上位机发送初始指令，供给相关运转数据，上 位机接纳数据并依据该数据进行成果显现和操控运算等。这儿选用前者。
为与 CQM1H 的通讯数据格局匹配，上位机发送指令的格局如下：
发送指令有必要以@打头，节点号指出与上位机通讯的PLC，头代码为两字符指令代码，正文设置指令数据，FCS 为组查验序列，终止符固定设定为*与↙。
PLC 的呼应格局如下：
尾代码回来完结状况(是否有过错产生)，正文只要在有数据时才回来。当数据善于131 个字符时， 可分组传送。PLC 回来的数据为ASCII 办法，因为主动加入了@、节点号、FCS、终止符等，需求在上位 机中编写相关的处理程序，在通讯正常的状况下截取所需求的数据内容。
3.2 操控算法的完结
上位机具有强壮而快速的运算才能，因而PID 算法、含糊操控算法、人工神经网络操控算法、遗传算法等各种操控战略都能够方便地完结。这儿首要选用含糊操控算法。
3.2.1 调速算法
三相异步电动机模型是一个高阶非线性强耦合多变量的模型[1]，进行操控时需求考虑多方面的要素。 例如转子的电压、频率、磁通，以及转子转速和方位等参量之间相互影响存在耦合，绕组存在电磁惯性， 转子存在机电惯性，转子的电阻值会随温度而改变，负载转矩、转动惯量等有或许呈现各种随机扰动等。 这些要素的影响给操控带来了困难，仅选用经典的操控办法很难到达较高的精度要求。而含糊操控算法无 需被控目标的准确数学模型，且对被控目标的参数改变不灵敏，鲁棒性强。因而将变频器和异步电动机看 作一个全体，选用含糊操控算法完结速度操控。
一起考虑到含糊操控器是一个有差错操控器，到达希望速度后的稳态阶段动摇比较大。而选用PI操控， 当差错较小时有较高的稳态精度[2,3]。故而把增量式PI操控战略引进含糊操控器，构成含糊-PI复合操控，以 改进含糊操控器的稳态功用。依据含糊-PI复合操控的异步电动机调速体系如图2(a)所示，试验成果如图 2(b)所示(给定转速100 r/min，采样周期T=150ms，转速差错≤1.0 r/min)。
依据份额因子自调整的含糊操控体系如图 3(a)所示，试验成果如图3(b)所示(电机额外转速运 行时定坐落0°，采样周期T=150ms，方位差错≤0.09°，即1 个计数脉冲的方位距离)。
4 结语
一直以来可编程操控器PLC以其较高的可靠性和较强的抗干扰才能在环境恶劣的工业生产中得到了广 泛的使用。本文依据PLC硬件渠道，充分利用PLC本身资源，规划了异步电动机的速度和方位归纳操控系 统。试验标明该体系到达了必定的操控精度，具有必定的有用参考价值。
