皮带机智能变频调速节能控制系统

摘 要 随着科学的发展，皮带机的控制系统也快速的发展，将模糊控制和变频调速技术结合在一起的皮带机智能变频调速节能控制系统，在节能和性能方面，相比于以前的系统都有了很大的提升。本文结合了皮带机的控制技术以及变频调速技术的应用来对皮带机智能变频调速节能控制系统进行了研究。

关键词 皮带机；变频调速；节能；控制系统；模糊控制

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0233-02

0 引言

随着科学的不断发展，生产系统的发展也非常迅速，从原来的比较简单的系统发展成了现在比较复杂的庞大系统。而在皮带机的控制系统中，也不断有新的技术可以让皮带机的工作更加高效更加节能，变频调速技术就是其中的一种，为了可以让皮带机的无级平滑调速得以实现，它可以通过变频器对电源的输出频率进行改编，从而任意调节电机的转速。变频调速技术有两大优点，第一是节能，第二则是调速的性能相当优越。模糊控制也是比较新的技术，本系统将模糊控制与PLC结合在一起，利用PLC来对模拟控制进行实现，这样就不仅能够让PLC的灵活、可靠、适应性强等优点保留下来，还能够让控制系统更加的智能。

1 皮带机的模糊控制技术

1）模糊控制的原理

皮带机的模糊变频调速控制能够把观测值输入到模糊控制器当中，然后得到一个经过了一系列流程的确切控制量，分别是模糊化、模糊推理以及清晰化操作，再将其作用到被控对象之上。在多数的情形下，为了可以让在线的计算量减少，通常是采用离线计算的方式，形成一个模糊控制表，再将这个表以数据模块的形式储存在计算机的程序当中，当接收到一组输入时，能够根据模糊控制表来给出相应的输出值。这个方法能够让原本非常复杂的计算过程用查表的方法来解决，让工作变得更加高效。

设计人员并不能根据皮带机来建立一个非常准确的数学模型，主要的原因是系统存在着滞后、时变以及非线性等现象，也因为各种物料的不同，让启动的加速度也有所差异，因此在建立数学模型的时候会遇到很多困难。在这种情况下，就使用模糊控制技术来对皮带机进行控制，当主电机的电压值到了额定电压之后，变频机就可以根据之前制定的输出轴的速度曲线来对电机进行调速的工作，同时对传感器也进行利用，采集实际的速度，并将采集得到的结果与之前给定的速度相比，对误差以及误差的变化进行计算，再对其进行计算输出，这个输出值就可以输入到变频器当中，实现模糊控制。

2）模糊控制结构

模糊控制器的确定量输入首先要先经过模糊化接口，对其进行模糊化操作，将原来的确定量转换成为一个模糊矢量，这样才能够将这个模糊矢量用在模糊控制当中。而模糊控制表是隶属度矢量值，用来对各种变量的子集进行储存。而控制策略就是在模糊控制表以及输入模糊量的基础上，再进行模糊推理，最终得到控制策略。由于最终得到的输出值是模糊量，因此必须对其进行相应的转化，转化成精确量，才能够进行控制操作。

本系统在模糊控制器的选择上，采用了一维的单输入单输出控制器。在模糊控制器方面，对于输入值和输入值的精度要求非常高，而模糊控制的本质就是对人的思维进行模仿，通过推理来实现模糊控制，因此输入量必须要从精确梁通过模糊化来转化成模糊语言变量。在模糊控制器完成推理工作之后，也要将相应的模糊语言变量通过清晰化来转化成精确量，在经过D/A转换之后，精确量就会被转换成模拟的电压值，这时候再控制变频器的输出频率，从而实现电机的调速，

通过这样的方式进行调速的话，不仅能够更加节能，在性能上也有着非常出色的表现。

2 变频调速系统的实现

1）系统结构

在本系统当中，每一台电机进行频率的控制调节都是经过一台变频机来完成。变频器在控制端的输入信号采用了PLC输出的模拟量信号来完成，考虑到扩展的需要，PLC的型号应该选择CPU 226，模拟量扩展模块则应选择EM235。而又因为电机在性能方面各有不同，机械的负载也各不相同，变频器的容量应该比电机容量要大，大约2倍左右。

2）流程的控制以及软件的实现

在状态为手动时，当启动按钮作人员按下只会，就会让传送带开始工作，当停止按钮作人员按下之后，就会让传送带停止工作。在电机的初始转速方面，可以对其进行相关的设定，通常都是设定成额定转速或者稍低于额定转速。当自动状态开启之后，按下启动按钮就会启动一级运送带的运作，在经过5s之后，二级运送带开始运作，10s之后，三级运送带开始运作。当按下停止按钮之后，三级运送带最先停止运作，二级传送带和一级传送带分别在5s和10s之后停止工作。

3）主回路连接

变频器直接与50Hz、三相380V的交流电源相连。输出端则直接与交流电机相连。由于变频器的内部将电流由交-直变换成了直流电，并在逆变器的作用之下，改变成了设定好的交流电，因此变频器输出的电流也为三相交流电。通过这样的方式，就可以顺利达到调速的目的。在整个电路系统中，为了避免事故的发生以及让系统更加安全和可靠，必须要对设备进行接地的操作。

4）控制回路的输入信号连接

根据变频调速的原理，把频率设定电路接入到变频器的控制输入回路当中，然后由电压或电路信号来对变频器的输出频率进行相应的控制，也就是PLC输出的模拟量。在这种情况下，设定的电压值或者电流值应该与变频器的输出频率成正比例关系。

3 结论

这个系统成功的将PLC与模糊控制科学地结合在一起，模糊控制的实现由PLC来实现，这样不仅能够让PLC的灵活可靠等优点得以保留，还让整个皮带机的控制系统更加的智能化。这个系统充分的利用了变频调速技术以及模糊控制技术的特点，让整个系统能够更加的高效和节能，是未来皮带机控制系统发展的趋势，有很广阔的应用前景以及很重要的实用价值。

参考文献

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