摘要：本文设计了一种基于PLC的异步电动机调速与定位综合控制系统,应用模糊-PI复合控制算法实现了异步电动机的速度控制,应用比例因子自调整模糊控制算法实现了异步电动机的位置控制。该系统集异步电动机速度控制和位置控制为一体,达到了一定的控制精度。
1 引言
随着变频调速技术的不断发展，交流传动系统的性能突飞猛进。交流异步电动机以其低廉的造价、坚 固的结构得到了越来越广泛的应用。在交流传动的许多应用场合中，均对电机的调速性能和定位性能提出 了较高的要求。例如在加工设备和机床的主轴伺服系统中，主轴应兼备速度和位置控制的功能;在住宅小 区和高层建筑的恒压供水系统中，要求电机有较高的调速性能;在炼钢转炉的准确定位、堆垛机械的位置 控制系统中，要求电机有精确的定位功能。在上述应用场合中，异步电动机以其大功率、高性价比的独特 优势而占有一席之地，但同时其调速性能和定位性能却不甚完美，尚需完善。
本文提出了一种基于可编程控制器(PLC)硬件平台的异步电动机综合控制系统。该系统在没有增加 硬件投资的情况下集异步电动机速度控制和位置控制为一体，应用模糊控制策略，达到了一定的控制精度。
2 硬件设计
异步电动机综合控制系统硬件如图1所示。图1中，上位计算机和PLC通过变频器对异步电动机进行速 度和位置控制。通过旋转编码器的脉冲计数值可以获得异步电动机的速度和位置信息。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。上位机根据PLC传送过来的脉冲计数值得到速度和位 置信息，根据不同的控制策略，得到输出控制量——速度给定值，再传送给PLC，经过PLC的A/D转换模块， 将速度给定值的模拟量送到变频器的模拟控制端进行控制，形成闭环控制。
在系统实验中，异步电动机采用YZA5*S 三相180W 异步电动机，额定电压380 伏，额定频率50Hz， 额定转速1400r/min，额定电流0.66A;旋转编码器采用的是E6B2-CWZ6C 型三相旋转编码器，分辨率为 1000P/R(采用上下计数方式可达4000P/R)，额定电压5VDC-5%~24VDC+5%，集电极开路输出;变频器为西门子公司的MICRO MASTER440;PLC 采用OMRON CQM1H。
在开环控制工况下，MICRO MASTER440 变频器可以通过BOP 板或者数字量输入端口接收启动、停 止、正反转等指令控制电机运行方式，并通过BOP 板、模拟量输入端口和数字量输入端口三种方式接收 速度调节指令。此系统实现的是闭环控制，因此由PLC 的开关量输出端口向变频器的数字量输入端口发布 电机运行方式的控制指令，同时由PLC A/D 转换模块的输出端口向变频器的模拟量输入端口发布速度调节 指令。
