机电一体化专业外文翻译--采用PLC技术的变频调速电梯系统.doc

中文译文:
2011年第三届先进计算机控制国际会议(2011)
采用PLC技术的变频调速电梯系统
摘要
本文里,提出了基于PLC的变频调速系统。首先,确定控制系统的总体结构,选择逆变器和可编程控制器来完成变频调速的功能。其次,通过开发系统的硬件设置逆变器的参数,完成PLC驱动选择和I/O点分配;旋转编码器与PLC接口连接。最后,分析电梯系统设计软件流程图和梯形图程序。
关键词: 变频调速可编程控制器电梯控制系统
一、引言
早在中国古代人力就被作为简单的提升重物的媒介,直到现在北部地区的一些农村,提升方式还被用来提取井水。所以中国是世界上较早出现电梯雏形的国家之一【1】。1854年,来自美国的艾利萨格雷夫奥蒂斯在纽约的世博会水晶宫展示了他的发明,这是历史上第一个安全电梯【2】。此后,电梯被广泛地在世界上使用。
在现代的生活和经济活动中,电梯成为了一个城市的标志。电梯已作为有效的垂直运输设备,尤其是在高层建筑里。传统电梯使用继电器控制系统,控制功能和信号处理由硬件实现。大多数电器元件都是普通控制电器【3】。在过去的几年里此种电梯的生产技术已完全成熟,形成了几个系列产品。随着社会经济的快速发展和生活质量的提高,使用原始直流转换器和继电器控制的传统电梯,缺点日渐显著并且暴露出了许多问题:(1)传统的电梯控制系统故障率高,主要是由于接线触点多和复杂的电路布置。此外,接线触点很容易老化、烧坏,这可能会引起接触不良。(2)基于普通理论和方法的电器控制和硬件布线很难实现更复杂的控制功能,即为什么控制系统的功能难以提高。(3)电磁机构和接触动作缓慢,机械和电磁设备等惯量大,因此,系统的控制精度难以提高。(4)传统的电梯控制系统有一些缺点,如结构大、高耗能、严重的机械噪声等等。(5)由于控制系统线路的复杂性和高故障率,这就要求较大的维护工作量和高成本。这表明我们应该全面对传统电梯控制系统进行改造工作。
二、变频器的参数设计
电梯作为垂直的运输工具,属于位能性负载并且需要频繁地启动和停止【4】。随着乘客数量以及上下运输方式的改变,电机会出现最小负载。当电梯运行在空载上升或重载下降时,电机处在发电状态。同样,电梯也会出现最大负载,当电梯重载上升或空载下降时,电机就运行在耗电状态。因此,电机需要运行在坐标轴的四个象限【5】。电机的工作状态改变通过传统电梯里牵引电机的接触器来改变。电机的速度控制通过双速异步电动机上的串联电阻或者串联电抗器完成,但是它不能满足乘客的舒适性要求。传统的继电器控制方式改为由PLC控制的方法,可以在电机拖动模式下逐步地从直流调速系统向交流变频调速系统转变【6】。
变频器类型选择
变频器是电压频率转换器,它可以将固定频率的交流电压转换成频率可调的交流电压以供给电机。考虑到电梯的控制的要求和安全因素,此设计选用了安川 VS-616G5数字逆变器。在电梯的速度控制系统中,PG卡和旋转编码器必须与VS-616G5逆变器搭配,以便提供电机的转速反馈【7】。旋转编码器与电机同轴连接以检测电机的转速。A、B表示从旋转编码器输出的两相脉冲。当A相脉冲超前B相脉冲90°时,电机运行在正传状态。类似地,当A相脉冲滞后B相脉冲90°时,电动机运行在反转状态。根据A、B脉冲的相序,电机的转动方向可由旋转编码器确定。电动机的转速也可以通过A、B脉冲的频率