【正文】 LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計題 目 電纜行業(yè)懸垂控制器的設(shè)計 學(xué)生姓名 鄧 鈺 學(xué) 號 11250108 專業(yè)班級 通信工程1班 指導(dǎo)教師 陳友蘇 陳昊 學(xué) 院 計算機與通信學(xué)院 答辯日期 2014年6月17日 第 頁電纜行業(yè)懸垂控制器的設(shè)計The Design of Pendency Controller in Cable Industry 鄧鈺Deng Yu1125010845 / 50摘 要 本文為了在電纜生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率，保持系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，提供可靠便利的控制手段。在工程中，對原系統(tǒng)中關(guān)鍵部分進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計，牽引張力控制將原直流傳動系統(tǒng)改進(jìn)為主從式變頻交流調(diào)速牽引張力控制系統(tǒng)。討論了電纜懸垂度的在線測控技術(shù)，適用于現(xiàn)場分布參數(shù)變化較大的場合，方法新穎，具有實用性和普適性。采用PLC和DCS混合控制系統(tǒng)作為主控制策略，具有配置靈活、測量準(zhǔn)確、控制協(xié)調(diào)、性能可靠和維護方便等優(yōu)勢，使懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)自動控制達(dá)到很高的自動化水平。 設(shè)計內(nèi)容包括交聯(lián)電纜生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀綜述。對交聯(lián)電纜生產(chǎn)牽引張力控制系統(tǒng)的研究，重點分析了張力控制系統(tǒng)的方案。在線測控的懸垂控制器設(shè)計，確定接收和發(fā)射裝置的線路設(shè)計。關(guān)鍵詞:懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜；牽引張力；電纜懸垂度 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 draughttension control system adopted a primarysecondary Variable Voltage and Variable Frequency control system instead of speed governing system of direct current。 The online 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 and 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 PLCDCS bined hybrid control method with the merits of flexible configuration. Accurate measurement, coordinated control, reliable performance and convenient 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 draughttension control system, focusing on scheme。 includes the design of the online measurement control technique of pendency of cable.Keywords: XLpe。 The DraughtTension。 Pendency of Cable 目 錄第1章 緒論 1 1 3 4 5第2章 交聯(lián)電纜生產(chǎn)牽引張力控制系統(tǒng) 7 7 三種張力控制方案 7 9第3章 在線測控的懸垂控制器設(shè)計 11 11 11 11第4章 電路設(shè)計 14 14 16第5章 懸垂控制器參數(shù)說明 17 17 19總 結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23附錄：外文翻譯 24致 謝 45第1章 緒論 交聯(lián)(XLPECrossLinked Polyethylene)電纜是固態(tài)絕緣的代表產(chǎn)品。聚乙烯樹脂本身是一種常溫下電性能極優(yōu)的絕緣材料。用輻照或化學(xué)方法對它進(jìn)行交聯(lián)處理，使其分子由原來的線型結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，從而改善材料在高溫下的電性能和機械性能。用這種材料作高壓電纜的絕緣可以不用絕緣油之類的液體，是一種干式絕緣結(jié)構(gòu)。它適用于10Vk及以上電壓等級的輸配電線路，使用場合十分廣泛。交聯(lián)電纜的使用歷史不長，只有30年左右，但發(fā)展很快。自60年代初世界上第一條66kv交聯(lián)電纜投入使用以來，大約每5年便提高一個電壓等級。%以上。 交聯(lián)電纜一般在懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)線(CVCCatenary CVline)和垂直式或塔式交聯(lián)電纜生產(chǎn)線(VCVvertical CVline)上生產(chǎn)。 交聯(lián)電纜的絕緣強度取決于絕緣體一半導(dǎo)體過渡區(qū)的均勻度和絕緣材料的純度和完整性，而這些都必須在生產(chǎn)過程中受到嚴(yán)密的控制，因此交聯(lián)電纜生產(chǎn)過程的自動化手段是不可缺少的。 90年代初安徽某電纜有限公司從芬蘭諾基亞(NOKIA)公司引進(jìn)了一套懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)線，采用干式硫化三層共擠生產(chǎn)工藝，采用西門子S5系列可編程控制器(PLC)作為控制核心，是當(dāng)時國內(nèi)外先進(jìn)的交聯(lián)生產(chǎn)線。經(jīng)過多年運行，系統(tǒng)開始老化，進(jìn)入故障高峰階段，該生產(chǎn)線是該電纜有限公司的產(chǎn)品主導(dǎo)生產(chǎn)線，為了適應(yīng)市場和企業(yè)自身發(fā)展的需要，為了不影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，該電纜有限公司提出對生產(chǎn)線中故障率高的技術(shù)核心部分進(jìn)行國產(chǎn)化改造，并且對生產(chǎn)全過程實現(xiàn)計算機監(jiān)控，達(dá)到世界上先進(jìn)的生產(chǎn)線水平[1]。 在工業(yè)生產(chǎn)中，過程控制系統(tǒng)完成生成工藝參數(shù)的檢測、顯示、記錄、調(diào)節(jié)、控制、報警等功能，它對提高生產(chǎn)線的作業(yè)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量及縮短新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)周期起著極其重要的作用。其特點是對生產(chǎn)實時過程進(jìn)行控制，控制過程復(fù)雜，監(jiān)控參數(shù)多且數(shù)據(jù)變化快，數(shù)據(jù)處理及貯存量大。根據(jù)過程控制系統(tǒng)的特點及不同生產(chǎn)工藝過程控制要求，應(yīng)用不同的控制系統(tǒng)才可以既安全可靠又經(jīng)濟高效地完成生產(chǎn)任務(wù)[4]。 目前，國內(nèi)先進(jìn)的大、中型過程控制系統(tǒng)基本上以采用PLC和DCS為主，、DCS及FCS在生產(chǎn)過程控制中的不同應(yīng)用特點及選擇原則。一、各種控制系統(tǒng)的特點、條件控制、計數(shù)控制、步進(jìn)控制等功能。能夠完成模/數(shù)A(/D)、數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通訊聯(lián)網(wǎng)、實時監(jiān)控等功能。:功能全。采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。完備的開放系統(tǒng)。可靠性高。具有綜合性和專業(yè)性:實現(xiàn)了人一機對話技術(shù)。系統(tǒng)擴展靈活。管理能力強。:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性?？苫ゲ僮餍詮?。數(shù)據(jù)的有效性和完整性。可控制性強。安全性高。擴展靈活。二、控制系統(tǒng)的選擇 由于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段，標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，各設(shè)備生產(chǎn)廠家處于觀望狀態(tài)，現(xiàn)有總線標(biāo)準(zhǔn)的智能設(shè)備價格明顯偏高。電纜行業(yè)具有調(diào)節(jié)回路較少、監(jiān)視參數(shù)多的特點，現(xiàn)場總線FCS控制系統(tǒng)應(yīng)用較少，部分應(yīng)用也是作為PLC系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端，一般采用Profibus總線。隨著微電子技術(shù)尤其是個人計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC和DCS的性能都有了極大的改進(jìn)。PLC大大提高了數(shù)據(jù)處理功能和通訊與監(jiān)控功能，DCS系統(tǒng)向開放性發(fā)展，操作站采用工控機，操作系統(tǒng)采用通用Windwos操作平臺，CP機豐富的軟件資源得以利用，因而大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度和價格，提高了系統(tǒng)的性價比。PLC和DCS在搶占市場的過程中，兩者相互借鑒、滲透、融合，極大地增加了用戶在設(shè)計和使用中的選擇性。同時，由于各種控制系統(tǒng)生產(chǎn)制造廠家較多，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，也給系統(tǒng)選擇帶來一定困難?，F(xiàn)依據(jù)PLC系統(tǒng)和DCS的不同特點，對過程控制系統(tǒng)的設(shè)計選型和應(yīng)用歸納總結(jié)以下原則進(jìn)行選擇。同時，由于各種控制系統(tǒng)生產(chǎn)制造廠家較多，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，也給系統(tǒng)選擇帶來一定困難。現(xiàn)依據(jù)PLC系統(tǒng)和DCS的不同特點，對過程控制系統(tǒng)的設(shè)計選型和應(yīng)用歸納總結(jié)以下原則進(jìn)行選擇。按過程控制系統(tǒng)的控制規(guī)模及復(fù)雜程度不同的生產(chǎn)過程，過程控制系統(tǒng)控制規(guī)模與復(fù)雜程度不同，通常在過程控制系統(tǒng)規(guī)模較大、復(fù)雜程度較高時優(yōu)先選擇DCS。因為該系統(tǒng)是根據(jù)過程控制系統(tǒng)的特點發(fā)展而來的，它對大量的模擬量數(shù)據(jù)信息能較好地進(jìn)行處理、分析、運算，能完成各種復(fù)雜、繁瑣的調(diào)節(jié)控制計算，因此能夠完成規(guī)模大、復(fù)雜程度高的過程控制系統(tǒng)的工作。 按投資規(guī)模和項目經(jīng)濟效率合理選擇 在一些中小型項目中，特別是中小型改造項目，投資較少，規(guī)模較小的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選擇價格相對低廉、性價比較好的PLC系統(tǒng)。 考慮系統(tǒng)連續(xù)性、兼容性及通訊性能 改造項目中，如原項目中已有計算機控制系統(tǒng)，則要考慮系統(tǒng)的連續(xù)性及兼容性。如果電氣控制系統(tǒng)占有很大的比重，則要考慮與生產(chǎn)管理計算機系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)的連接即通訊性能?？紤]系統(tǒng)生產(chǎn)廠家技術(shù)服務(wù)性目前在中國PLC系統(tǒng)和DCS的銷售市場，國外生產(chǎn)廠家占有率很大，國外各大生產(chǎn)廠家一般在中國高能產(chǎn)品宣傳和技術(shù)服務(wù)機構(gòu)，而國外公司經(jīng)常進(jìn)行重組、合并或兼并，由于各公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、銷售策略、市場占有方向個不相同，合并或兼并后，在中國市場的技術(shù)宣傳和服務(wù)方面，將有所變化，有些有所加強而有些有所削弱，因此我們在選擇系統(tǒng)時，應(yīng)充分掌握信息，考慮系統(tǒng)生產(chǎn)廠家技術(shù)服務(wù)性，以保護所選擇系統(tǒng)的先進(jìn)性、發(fā)展性，以保證具有充分的技術(shù)支持和備品備件供。綜上所述，系統(tǒng)選型的原則可從以下幾個方面考慮:系統(tǒng)規(guī)模、復(fù)雜程序、系統(tǒng)的廉容及通訊性能，以及生產(chǎn)廠家技術(shù)支持和售后服務(wù)等。在生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中，根據(jù)過程對象復(fù)雜程度的不同，以及針對控制系統(tǒng)的可靠性合理選擇的不同控制系統(tǒng)，對保證生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的自動化水平，降低工程造價有著十分重要的意義[15]。中國的電力工業(yè)從1882年至1949年。而在1949年新中國成立之后的半個世紀(jì)中，中國的電力工業(yè)取得了迅速的發(fā)展，平均每年以1%0以上的速度在增長，到1998年全國裝機容量己達(dá)到277WG以上，躍居世界第2位。特別是進(jìn)入本世紀(jì)90年代以來，我國的電力平均每年新增裝機容量17多Gw，實現(xiàn)裝機容量8年翻一番，終于緩解了近50年的持續(xù)缺電局面，使電力供應(yīng)有所緩和。同時從1998年開始撤消電力部、成立國家電力公司，以此為標(biāo)志，在中國結(jié)束了由國家壟斷電力的局面，由此向建立統(tǒng)一、競爭、有序的電力市場邁進(jìn)，逐步與國際接軌，與國際電力改革潮流一致。電力供應(yīng)緩和的出現(xiàn)、國家電力公司的成立及電力市場的起步，是我國電力工業(yè)在20世紀(jì)末所出現(xiàn)的具有歷史性意義的2件大事[1]。 縱觀20世紀(jì)的社會和經(jīng)濟發(fā)展，一個突出特點是，電力的使用己滲透到社會經(jīng)濟、生活的各個領(lǐng)域。由于電力具有便于轉(zhuǎn)換能源型式，能高度集中和無限劃分，清潔干凈和易于控制，可大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送等特性，使電力發(fā)展和應(yīng)用的程度，即一個國家的電氣化程度成了衡量其社會現(xiàn)代化水平高低，以及物質(zhì)文明和精神文明高低的重要標(biāo)志之一。特別是在進(jìn)入以信息、電子、生物技術(shù)為代表，從集中到分散，從等級結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從簡單選擇到多種選擇的21世紀(jì)，電力將繼續(xù)發(fā)揮其他能源形式所不能替代的作用，而且對電力的依賴程度將更高，對電力供應(yīng)的數(shù)量和品質(zhì)也將提出更大、更高的要求。 雖然從1997年開始到1998年，全國電力供應(yīng)緊張的狀況有了緩和，局部地方出現(xiàn)了電力供大于求，但是我國的用電水平還是很低的。到1998年，全國人均占有裝機容量O，22kw，發(fā)電量只有927kwh，這一水平只相當(dāng)于世界平均水平的1/3左右，為發(fā)達(dá)國家的16/一1/10，與富裕的小康生活水平對電力的要求也相差甚遠(yuǎn)。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，特別是500Vk網(wǎng)架在大部分電網(wǎng)中尚未真正形成，電網(wǎng)的安全性差，可靠性低，自動化水平不高，電網(wǎng)調(diào)峰容量不足，損耗大，供電質(zhì)量差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)21世紀(jì)信息時代對電力供應(yīng)的數(shù)量和質(zhì)量的要求。 因此，進(jìn)入21世紀(jì)后，我國電力仍將以較高的速度和更大的規(guī)模發(fā)展，電源和電網(wǎng)建設(shè)的任務(wù)仍很重，同時，電力的發(fā)展還要合乎可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并受到環(huán)境的嚴(yán)重制約:還將接受全球范圍內(nèi)電力體制改革和技術(shù)創(chuàng)新能力的挑戰(zhàn)，使之在技術(shù)上、管理上適應(yīng)電力市場化體制和競爭需要。將迎接全球和地區(qū)經(jīng)濟一體化挑戰(zhàn)，使電網(wǎng)互聯(lián)范圍不斷擴大。 根據(jù)上述電力這2大任務(wù)，按照我國經(jīng)濟發(fā)展分三步走的戰(zhàn)略，到2000年在解決溫飽之后要基本達(dá)到小康水平，到2010年要達(dá)到富裕小康水平，到21世紀(jì)中期要達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平?？傊?，在這相當(dāng)長的時期內(nèi)我國仍處于工業(yè)化和現(xiàn)代化時期，因此對電力的需求仍然非常旺盛，要有更大規(guī)模的電力建設(shè)來滿足我國工業(yè)化和現(xiàn)代化建設(shè)對電力的需要。 21世紀(jì)初20年，是我國電力發(fā)展的關(guān)鍵時期，重點是在加強電網(wǎng)建設(shè)，同時繼續(xù)加強電源建設(shè)，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整。未來