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1、兰州理工大学毕业设计LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题 目 电缆行业悬垂控制器的设计 学生姓名 邓 钰 学 号 专业班级 通信工程1班 指导教师 陈友苏 陈昊 学 院 计算机与通信学院 答辩日期 2014年6月17日 第 页电缆行业悬垂控制器的设计The Design of Pendency Controller in Cable Industry 邓钰Deng Yu各工作组要指定一名人员承担信息报送工作，负责搜集和整理本组及相关成员单位的各类信息，经组长审核把关后及时报综合组，每周至少报送一条工程进展信息，每季度报送工作总结。兰州理工大学毕业设计摘 要
2、 本文为了在电缆生产中提高生产效率，保持系统稳定可靠运行，提供可靠便利的控制手段。在工程中，对原系统中关键部分进行国产化设计，牵引张力控制将原直流传动系统改进为主从式变频交流调速牵引张力控制系统;讨论了电缆悬垂度的在线测控技术，适用于现场分布参数变化较大的场合，方法新颖，具有实用性和普适性;采用PLC和DCS混合控制系统作为主控制策略，具有配置灵活、测量准确、控制协调、性能可靠和维护方便等优势，使悬链式交联电缆生产自动控制达到很高的自动化水平。 设计内容包括交联电缆生产技术现状综述;对交联电缆生产牵引张力控制系统的研究，重点分析了张力控制系统的方案;在线测控的悬垂控制器设计，确定接收和发射装置
3、的线路设计。关键词:悬链式交联电缆；牵引张力；电缆悬垂度 ABSTRACTThis thesis aimed at higher efficiency, stable and reliable operation and convenient control in cable production . The key of the former system was designed according to the fact of china in the project. The draught-tension control system adopted a primary-second
4、ary Variable Voltage and Variable Frequency control system instead of speed governing system of direct current; The on-line measurement control technique of pendency of cable was discussed, and the equipment for this technique was developed; the equipment also can adjust itself to kinds of cables an
5、d the situation where parameter of capacitance change; the method is new, and it can be applied several other facets. In the project we adopted a PLC-DCS combined hybrid control method with the merits of flexible configuration. Accurate measurement, coordinated control, reliable performance and conv
6、enient maintenance, achieving a higher automation level of XLpe cable Manufacture.The content of the paper includes the present state of technique of XIpe cable Manufacture, includes the research on the draught-tension control system, focusing on scheme; includes the design of the on-line measuremen
7、t control technique of pendency of cable.Keywords: XLpe; The Draught-Tension; Pendency of Cable 目 录第1章 绪论11.1选题背景和技术说明11.2现代电缆行业的介绍31.3交联电缆生产技术现状综述41.4本设计的主要工作意义5第2章 交联电缆生产牵引张力控制系统72.1张力控制系统概述72.2 三种张力控制方案72.3张力控制系统的方案确定9第3章 在线测控的悬垂控制器设计113.1悬垂度测量的概述113.2系统组成及测控原理113.3系统硬件设计11第4章 电路设计144.1中心控制电路144.
8、2发射信号输出电路16第5章 悬垂控制器参数说明175.1基本参数说明175.2模式选择19总 结22参考文献23附录：外文翻译24致 谢45兰州理工大学毕业设计第1章 绪论1.1选题背景和技术说明1.1.1选题背景 交联(XLPE-Cross-Linked Polyethylene)电缆是固态绝缘的代表产品。聚乙烯树脂本身是一种常温下电性能极优的绝缘材料。用辐照或化学方法对它进行交联处理，使其分子由原来的线型结构变成网状立体结构，从而改善材料在高温下的电性能和机械性能。用这种材料作高压电缆的绝缘可以不用绝缘油之类的液体，是一种干式绝缘结构。它适用于10Vk及以上电压等级的输配电线路，使用场合
9、十分广泛。交联电缆的使用历史不长，只有30年左右，但发展很快。自60年代初世界上第一条66kv交联电缆投入使用以来，大约每5年便提高一个电压等级。目前.全世界66kV电压等级以下交联电缆的销售量已占电力电缆总量的90%以上。 交联电缆一般在悬链式交联电缆生产线(CVC-Catenary CV-line)和垂直式或塔式交联电缆生产线(VCV-vertical CV-line)上生产。 交联电缆的绝缘强度取决于绝缘体一半导体过渡区的均匀度和绝缘材料的纯度和完整性，而这些都必须在生产过程中受到严密的控制，因此交联电缆生产过程的自动化手段是不可缺少的。 90年代初安徽某电缆有限公司从芬兰诺基亚(NOK
10、IA)公司引进了一套悬链式交联电缆生产线，采用干式硫化三层共挤生产工艺，采用西门子S5系列可编程控制器(PLC)作为控制核心，是当时国内外先进的交联生产线;经过多年运行，系统开始老化，进入故障高峰阶段，该生产线是该电缆有限公司的产品主导生产线，为了适应市场和企业自身发展的需要，为了不影响生产和产品质量，该电缆有限公司提出对生产线中故障率高的技术核心部分进行国产化改造，并且对生产全过程实现计算机监控，达到世界上先进的生产线水平1。1.1.2技术说明 在工业生产中，过程控制系统完成生成工艺参数的检测、显示、记录、调节、控制、报警等功能，它对提高生产线的作业率，改善产品质量及缩短新产品、新工艺的开发
11、周期起着极其重要的作用。其特点是对生产实时过程进行控制，控制过程复杂，监控参数多且数据变化快，数据处理及贮存量大。根据过程控制系统的特点及不同生产工艺过程控制要求，应用不同的控制系统才可以既安全可靠又经济高效地完成生产任务4。 目前，国内先进的大、中型过程控制系统基本上以采用PLC和DCS为主，下面简要分析了一下.PLC、DCS及FCS在生产过程控制中的不同应用特点及选择原则。一、各种控制系统的特点1.PLC系统能很好地完成工业实时顺序控制、条件控制、计数控制、步进控制等功能;能够完成模/数A(/D)、数/模(D/A)转换、数据处理、通讯联网、实时监控等功能。2.DCS具有以下主要特点:功能全
12、;采用网络通信技术;完备的开放系统;可靠性高;具有综合性和专业性:实现了人一机对话技术;系统扩展灵活;管理能力强。3.FCS主要有以下特点:系统结构的高度分散性;可互操作性强;数据的有效性和完整性;可控制性强;安全性高;扩展灵活。二、控制系统的选择 由于现场总线控制系统FCS系统仍处于发展阶段，标准未统一，各设备生产厂家处于观望状态，现有总线标准的智能设备价格明显偏高。电缆行业具有调节回路较少、监视参数多的特点，现场总线FCS控制系统应用较少，部分应用也是作为PLC系统的远程终端，一般采用Profibus总线。随着微电子技术尤其是个人计算机技术的飞速发展，PLC和DCS的性能都有了极大的改进。
13、PLC大大提高了数据处理功能和通讯与监控功能，DCS系统向开放性发展，操作站采用工控机，操作系统采用通用Windwos操作平台，CP机丰富的软件资源得以利用，因而大大降低了系统复杂程度和价格，提高了系统的性价比。PLC和DCS在抢占市场的过程中，两者相互借鉴、渗透、融合，极大地增加了用户在设计和使用中的选择性。同时，由于各种控制系统生产制造厂家较多，产品更新换代快，也给系统选择带来一定困难。现依据PLC系统和DCS的不同特点，对过程控制系统的设计选型和应用归纳总结以下原则进行选择。同时，由于各种控制系统生产制造厂家较多，产品更新换代快，也给系统选择带来一定困难。现依据PLC系统和DCS的不同特
14、点，对过程控制系统的设计选型和应用归纳总结以下原则进行选择。1、按过程控制系统的控制规模及复杂程度不同的生产过程，过程控制系统控制规模与复杂程度不同，通常在过程控制系统规模较大、复杂程度较高时优先选择DCS。因为该系统是根据过程控制系统的特点发展而来的，它对大量的模拟量数据信息能较好地进行处理、分析、运算，能完成各种复杂、繁琐的调节控制计算，因此能够完成规模大、复杂程度高的过程控制系统的工作。2、 按投资规模和项目经济效率合理选择 在一些中小型项目中，特别是中小型改造项目，投资较少，规模较小的监控系统应优先选择价格相对低廉、性价比较好的PLC系统。3、 考虑系统连续性、兼容性及通讯性能 改造项
15、目中，如原项目中已有计算机控制系统，则要考虑系统的连续性及兼容性。如果电气控制系统占有很大的比重，则要考虑与生产管理计算机系统信息网络的连接即通讯性能。4、考虑系统生产厂家技术服务性目前在中国PLC系统和DCS的销售市场，国外生产厂家占有率很大，国外各大生产厂家一般在中国高能产品宣传和技术服务机构，而国外公司经常进行重组、合并或兼并，由于各公司产品结构、销售策略、市场占有方向个不相同，合并或兼并后，在中国市场的技术宣传和服务方面，将有所变化，有些有所加强而有些有所削弱，因此我们在选择系统时，应充分掌握信息，考虑系统生产厂家技术服务性，以保护所选择系统的先进性、发展性，以保证具有充分的技术支持和备品备件供。综上所述，系统选型的原则可从以下几个方面考虑:系统规模、复杂程序、系统的廉容及通讯性能，以及生产厂家技术支持和售后服务等。在生产过程控制系统中，根据过程对象复杂程度的不同，以及针对控制系统的可靠性合理选择
