電纜行業(yè)懸垂控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)lanzhou university of technology畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 電纜行業(yè)懸垂控制器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 鄧 鈺 學(xué) 號(hào) 11250108 專業(yè)班級(jí) 通信工程1班 指導(dǎo)教師 陳友蘇 陳昊 學(xué) 院 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 答辯日期 2014年6月17日 第 頁(yè)電纜行業(yè)懸垂控制器的設(shè)計(jì)the design of pendency controller in cable industry 鄧鈺deng yu11250108蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(yùn)行，提供可靠便利的控制手段。在工程中，對(duì)原系統(tǒng)中關(guān)鍵部分進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)，牽引

2、張力控制將原直流傳動(dòng)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(cè)控技術(shù)，適用于現(xiàn)場(chǎng)分布參數(shù)變化較大的場(chǎng)合，方法新穎，具有實(shí)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(cè)量準(zhǔn)確、控制協(xié)調(diào)、性能可靠和維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，使懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)自動(dòng)控制達(dá)到很高的自動(dòng)化水平。 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括交聯(lián)電纜生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀綜述;對(duì)交聯(lián)電纜生產(chǎn)牽引張力控制系統(tǒng)的研究，重點(diǎn)分析了張力控制系統(tǒng)的方案;在線測(cè)控的懸垂控制器設(shè)計(jì)，確定接收和發(fā)射裝置的線路設(shè)計(jì)。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

3、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-secondary variable voltage and variable frequency control system instea

4、d 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 and the situation where parameter of capacitance change; the method

5、 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 convenient maintenance, achieving a higher automation level of xlpe c

6、able 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 measurement control technique of pendency of cable.keywords: xlpe; the drau

7、ght-tension; pendency of cable 目 錄第1章 緒論11.1選題背景和技術(shù)說(shuō)明11.2現(xiàn)代電纜行業(yè)的介紹31.3交聯(lián)電纜生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀綜述41.4本設(shè)計(jì)的主要工作意義5第2章 交聯(lián)電纜生產(chǎn)牽引張力控制系統(tǒng)72.1張力控制系統(tǒng)概述72.2 三種張力控制方案72.3張力控制系統(tǒng)的方案確定9第3章 在線測(cè)控的懸垂控制器設(shè)計(jì)113.1懸垂度測(cè)量的概述113.2系統(tǒng)組成及測(cè)控原理113.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11第4章 電路設(shè)計(jì)144.1中心控制電路144.2發(fā)射信號(hào)輸出電路16第5章 懸垂控制器參數(shù)說(shuō)明175.1基本參數(shù)說(shuō)明175.2模式選擇19總 結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄：外文翻譯2

8、4致 謝45蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒論1.1選題背景和技術(shù)說(shuō)明1.1.1選題背景 交聯(lián)(xlpe-cross-linked 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(duì)它進(jìn)行交聯(lián)處理，使其分子由原來(lái)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(jī)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(jí)的輸配電線路，使用場(chǎng)合十分廣泛。交聯(lián)電纜的使用歷史不長(zhǎng)，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(lái)，大約每5年便提

9、高一個(gè)電壓等級(jí)。目前.全世界66kv電壓等級(jí)以下交聯(lián)電纜的銷售量已占電力電纜總量的90%以上。 交聯(lián)電纜一般在懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)電纜生產(chǎn)線(cvc-catenary cv-line)和垂直式或塔式交聯(lián)電纜生產(chǎn)線(vcv-vertical cv-line)上生產(chǎn)。 交聯(lián)電纜的絕緣強(qiáng)度取決于絕緣體一半導(dǎo)體過(guò)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(guò)程中受到嚴(yán)密的控制，因此交聯(lián)電纜生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)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)

10、時(shí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的交聯(lián)生產(chǎn)線;經(jīng)過(guò)多年運(yùn)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(chǎng)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(duì)生產(chǎn)線中故障率高的技術(shù)核心部分進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，并且對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控，達(dá)到世界上先進(jìn)的生產(chǎn)線水平1。1.1.2技術(shù)說(shuō)明 在工業(yè)生產(chǎn)中，過(guò)程控制系統(tǒng)完成生成工藝參數(shù)的檢測(cè)、顯示、記錄、調(diào)節(jié)、控制、報(bào)警等功能，它對(duì)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(diǎn)是對(duì)生產(chǎn)實(shí)時(shí)過(guò)程進(jìn)行控制，控制過(guò)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(guò)程控制系統(tǒng)

11、的特點(diǎn)及不同生產(chǎn)工藝過(guò)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(jì)高效地完成生產(chǎn)任務(wù)4。 目前，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的大、中型過(guò)程控制系統(tǒng)基本上以采用plc和dcs為主，下面簡(jiǎn)要分析了一下.plc、dcs及fcs在生產(chǎn)過(guò)程控制中的不同應(yīng)用特點(diǎn)及選擇原則。一、各種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.plc系統(tǒng)能很好地完成工業(yè)實(shí)時(shí)順序控制、條件控制、計(jì)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(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。2.dcs具有以下主要特點(diǎn):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(shí)現(xiàn)了人一機(jī)對(duì)話技術(shù);系統(tǒng)擴(kuò)展靈活;管理能力強(qiáng)。3.fcs主要有

12、以下特點(diǎn):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性;可互操作性強(qiáng);數(shù)據(jù)的有效性和完整性;可控制性強(qiáng);安全性高;擴(kuò)展靈活。二、控制系統(tǒng)的選擇 由于現(xiàn)場(chǎng)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(jià)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(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)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(gè)人計(jì)算機(jī)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(jī)，操作系統(tǒng)采用通用windwos操作平臺(tái)，c

13、p機(jī)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(jià)格，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。plc和dcs在搶占市場(chǎng)的過(guò)程中，兩者相互借鑒、滲透、融合，極大地增加了用戶在設(shè)計(jì)和使用中的選擇性。同時(shí)，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(lái)一定困難。現(xiàn)依據(jù)plc系統(tǒng)和dcs的不同特點(diǎn)，對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型和應(yīng)用歸納總結(jié)以下原則進(jìn)行選擇。同時(shí)，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(lái)一定困難?，F(xiàn)依據(jù)plc系統(tǒng)和dcs的不同特點(diǎn)，對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型和應(yīng)用歸納總結(jié)以下原則進(jìn)行選擇。1、按過(guò)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(guò)程，過(guò)程控制系統(tǒng)控制

14、規(guī)模與復(fù)雜程度不同，通常在過(guò)程控制系統(tǒng)規(guī)模較大、復(fù)雜程度較高時(shí)優(yōu)先選擇dcs。因?yàn)樵撓到y(tǒng)是根據(jù)過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的，它對(duì)大量的模擬量數(shù)據(jù)信息能較好地進(jìn)行處理、分析、運(yùn)算，能完成各種復(fù)雜、繁瑣的調(diào)節(jié)控制計(jì)算，因此能夠完成規(guī)模大、復(fù)雜程度高的過(guò)程控制系統(tǒng)的工作。2、 按投資規(guī)模和項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效率合理選擇 在一些中小型項(xiàng)目中，特別是中小型改造項(xiàng)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(jià)格相對(duì)低廉、性價(jià)比較好的plc系統(tǒng)。3、 考慮系統(tǒng)連續(xù)性、兼容性及通訊性能 改造項(xiàng)目中，如原項(xiàng)目中已有計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息

15、網(wǎng)絡(luò)的連接即通訊性能。4、考慮系統(tǒng)生產(chǎn)廠家技術(shù)服務(wù)性目前在中國(guó)plc系統(tǒng)和dcs的銷售市場(chǎng)，國(guó)外生產(chǎn)廠家占有率很大，國(guó)外各大生產(chǎn)廠家一般在中國(guó)高能產(chǎn)品宣傳和技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，而國(guó)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(chǎng)占有方向個(gè)不相同，合并或兼并后，在中國(guó)市場(chǎng)的技術(shù)宣傳和服務(wù)方面，將有所變化，有些有所加強(qiáng)而有些有所削弱，因此我們?cè)谶x擇系統(tǒng)時(shí)，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(hù)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(gè)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)

16、等。在生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)中，根據(jù)過(guò)程對(duì)象復(fù)雜程度的不同，以及針對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性合理選擇的不同控制系統(tǒng)，對(duì)保證生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，降低工程造價(jià)有著十分重要的意義15。1.2現(xiàn)代電纜行業(yè)的介紹中國(guó)的電力工業(yè)從1882年至1949年，經(jīng)過(guò)67年裝機(jī)容量只達(dá)到1.85wg;而在1949年新中國(guó)成立之后的半個(gè)世紀(jì)中，中國(guó)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(zhǎng)，到1998年全國(guó)裝機(jī)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(lái)，我國(guó)的電力平均每年新增裝機(jī)容量17多gw，實(shí)現(xiàn)裝機(jī)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(shí)

17、從1998年開始撤消電力部、成立國(guó)家電力公司，以此為標(biāo)志，在中國(guó)結(jié)束了由國(guó)家壟斷電力的局面，由此向建立統(tǒng)一、競(jìng)爭(zhēng)、有序的電力市場(chǎng)邁進(jìn)，逐步與國(guó)際接軌，與國(guó)際電力改革潮流一致。電力供應(yīng)緩和的出現(xiàn)、國(guó)家電力公司的成立及電力市場(chǎng)的起步，是我國(guó)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(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，一個(gè)突出特點(diǎn)是，電力的使用己滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)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(wú)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(gè)國(guó)家的電氣化程度成了衡量其社會(huì)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

18、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(jí)結(jié)構(gòu)到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)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(duì)電力的依賴程度將更高，對(duì)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(guó)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(guó)的用電水平還是很低的。到1998年，全國(guó)人均占有裝機(jī)容量o，22kw，發(fā)電量只有927kw·h，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(guó)家的16/一1/10，與富裕的小康生活水平對(duì)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

19、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(dòng)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(shí)代對(duì)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(guó)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(shí)，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(chǎng)化體制和競(jìng)爭(zhēng)需要;將迎接全球和地區(qū)經(jīng)濟(jì)一體化挑戰(zhàn)，使電網(wǎng)互聯(lián)范圍不斷擴(kuò)大。 根據(jù)上述電力這2大任務(wù)，按照我國(guó)經(jīng)濟(jì)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

20、裕小康水平，到21世紀(jì)中期要達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平。總之，在這相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)我國(guó)仍處于工業(yè)化和現(xiàn)代化時(shí)期，因此對(duì)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(lái)滿足我國(guó)工業(yè)化和現(xiàn)代化建設(shè)對(duì)電力的需要。 21世紀(jì)初20年，是我國(guó)電力發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，重點(diǎn)是在加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，同時(shí)繼續(xù)加強(qiáng)電源建設(shè)，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整。未來(lái)3一5年內(nèi)，中壓10一35kv電纜將以環(huán)比增長(zhǎng)10%速度擴(kuò)大應(yīng)用量。以往數(shù)年的城市電網(wǎng)建設(shè)與改造，使供電部門積累了大量經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，主要是:l、大量應(yīng)用大截面三芯電纜。由于考慮到今后10一巧年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，為避免以后輸電容量不夠又要擴(kuò)容，供電部門在選用電纜時(shí)，會(huì)盡量放大截面，以免留下后遺癥

21、。2、單芯大截面電纜將有所推廣?，F(xiàn)在常用三芯電纜，安裝敷設(shè)分支困難。國(guó)外大多數(shù)采用三個(gè)單芯電纜大節(jié)距絞合的方法，既方便敷設(shè)，盡量減少占用地下空間，又便于分支。3、城市電網(wǎng)建設(shè)與改造工程中，電纜地下化是各地的一項(xiàng)重要任 往確定在50一80%左右。因此，中壓交聯(lián)電纜在今后較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，有較大的市場(chǎng)機(jī)遇。1.3交聯(lián)電纜生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀綜述交聯(lián)電纜以其良好的電氣，機(jī)械性能和容易敷設(shè)等優(yōu)點(diǎn)得到迅速發(fā)展，大有替代傳統(tǒng)的鋁包紙絕緣電力電纜，聚氯乙烯電力電纜和不滴流紙力電纜的趨勢(shì)。目前在交聯(lián)電纜生產(chǎn)中世界各國(guó)普遍采用過(guò)氧化物直接交聯(lián)工藝，其過(guò)程是:導(dǎo)電線芯經(jīng)過(guò)擠包內(nèi)屏蔽，絕緣層和外屏蔽后進(jìn)入交聯(lián)管內(nèi)化學(xué)交聯(lián)，

22、使擠包的pe分子交聯(lián)成xlpe然后進(jìn)入冷卻管內(nèi)冷卻，在保持其電器性能不變的情況下，可改善pe的熱特性和機(jī)械特性，提高電纜的品質(zhì)。 交聯(lián)電纜生產(chǎn)線是電線電纜設(shè)備中最復(fù)雜的一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，它包括塑料擠出機(jī)組，交聯(lián)機(jī)冷卻系統(tǒng)，上下牽引裝置，收放線及儲(chǔ)線裝置，控制系統(tǒng)和輔助裝置，設(shè)備占地面積大，生產(chǎn)廠房要求條件高，這種交聯(lián)電纜生產(chǎn)線的方式以擠出機(jī)組布置在幾十米高的交聯(lián)塔頂部，交聯(lián)管垂直地面安裝即立式布置最為理想，它可以生產(chǎn)更高電壓等級(jí)的交聯(lián)電纜。有效的防止電纜偏心和擦管現(xiàn)象，保證電纜質(zhì)量。但因vvc塔高需70米以上，土建費(fèi)用高，建廠投資高，目前選用這種布線方式和設(shè)備的廠家很少。 懸鏈線式交聯(lián)電纜生產(chǎn)線的

23、布線方式既可解決交聯(lián)生產(chǎn)中的擦管問(wèn)題，又不使建筑費(fèi)用增高(一般廠房經(jīng)改造即可安裝)，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的交聯(lián)電纜生產(chǎn)線。擠出機(jī)組安放在較高的平臺(tái)上，交聯(lián)管呈懸鏈線狀 從平臺(tái)上往地面延伸，根據(jù)所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)速度，產(chǎn)品規(guī)格和其他條件確定懸鏈形狀，長(zhǎng)度和冷卻段的尺寸，擠包后的交聯(lián)電纜就是靠上下牽引裝置的張緊力保持其在懸鏈線管內(nèi)的中心位置，并使電纜在管內(nèi)按規(guī)定的速度運(yùn)動(dòng)，從而完成電纜的連續(xù)交聯(lián)和冷卻過(guò)程，每一條交聯(lián)電纜生產(chǎn)線其交聯(lián)管的懸鏈形狀是固定不變的。而生產(chǎn)的電纜在一定的范圍內(nèi)是分批變化的。因此保持在管內(nèi)的正確位置和連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)是衡量一條生產(chǎn)線的主要技術(shù)指標(biāo)。交聯(lián)管內(nèi)壓力，溫度，水位等影響使電纜

24、在管內(nèi)的位置經(jīng)常產(chǎn)生波動(dòng)和變化，通過(guò)安裝在交聯(lián)管上的懸垂控制器和控制系統(tǒng)調(diào)整上下牽引裝置，以免擦傷管臂，劃傷電纜外層屏蔽。如果牽引裝置沒(méi)有可靠的技術(shù)特性和適時(shí)準(zhǔn)確的懸垂度測(cè)量，生產(chǎn)線就不能正常工作?，F(xiàn)在懸垂控制多用pi或pid控制，在這種控制方式下，需要針對(duì)控制對(duì)象設(shè)定專門的p（比例）、i（積分）、d（微分）參數(shù)。而這些參數(shù)的設(shè)定，是針對(duì)特定的控制系統(tǒng)的，對(duì)于懸垂生產(chǎn)線，要求在電纜偏離中心位置時(shí)，必須是針對(duì)確定的偏離距離給出確定的誤差信號(hào)，比喻說(shuō)對(duì)于電纜偏上1cm，必須給出1v的誤差電壓，而不能是時(shí)而給出1v，時(shí)而給出2v或0.5v，偏差不變則誤差電壓就不能變，只有在這樣的情況下，pid針對(duì)控

25、制對(duì)象設(shè)定的pid參數(shù)才有意義，才能最佳的控制電纜穩(wěn)定的處于懸垂管中心位置。否則，不是電纜位置控制過(guò)于遲緩，就是控制過(guò)沖，在生產(chǎn)實(shí)踐中，這兩種情況下都會(huì)不可避免的造成電纜在懸垂管中的上下擺動(dòng)。1.4本設(shè)計(jì)的主要工作意義1.現(xiàn)有檢測(cè)不能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境中被檢測(cè)信號(hào)大幅起伏不定的的工作條件，如電纜對(duì)中心位置的相同1cm偏差，在信號(hào)正常時(shí)檢測(cè)裝置能正常給出1v的偏差電壓，但在信號(hào)較強(qiáng)時(shí)給出的偏差電壓變成了2v，在信號(hào)偏弱時(shí)偏差電壓又變成0.5v。這使得后續(xù)調(diào)節(jié)控制紊亂，其實(shí)這就是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)幾乎所有電纜廠的懸垂生產(chǎn)線調(diào)速器pid參數(shù)設(shè)置“困難”的實(shí)際原因輸入變量不確定。 現(xiàn)在懸垂控制器（傳感器）現(xiàn)在完全做不

26、到這一點(diǎn)（指偏差不變則誤差電壓就不能變），因?yàn)楝F(xiàn)在的測(cè)量原理是利用電纜中流過(guò)的感應(yīng)電流，但是這個(gè)感應(yīng)電流的大小，是依據(jù)多種因素變化的，根據(jù)實(shí)地采樣記錄造成電流變化并引起傳感器輸出相應(yīng)的變化狀況：a.同樣線型電纜在生產(chǎn)纏繞過(guò)程中變化可達(dá)20倍。b.不同線型造成信號(hào)變化又可以達(dá)到若干倍c.因?yàn)樯a(chǎn)線檢修、周邊環(huán)境改變等造成生產(chǎn)線相對(duì)懸垂檢測(cè)所需的分布參數(shù)改變，又會(huì)引起傳感器輸出變化若干倍。綜合上述因素，總的影響可以達(dá)到數(shù)千倍以上，由此看到，如果不對(duì)這些因素加以控制，懸垂傳感器時(shí)無(wú)法提供pid控制所必須的正確輸出，這就是電纜控制不穩(wěn)的根本原因。在這種情況下，技術(shù)人員往往精心調(diào)配好pid控制，短時(shí)間似

27、乎正常了，可時(shí)間一久，又往往失控。 2.信號(hào)允許動(dòng)態(tài)范圍不足、抗干擾性能差，造成檢測(cè)裝置的靈敏度無(wú)法提高?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外懸垂檢測(cè)裝置都無(wú)法使用到連硫生產(chǎn)線上，因?yàn)檫@里的被檢測(cè)信號(hào)更弱、信號(hào)起伏更大。 所以必須使得傳感器輸出僅僅和位置及其偏離相關(guān)，而對(duì)于其它因素可能造成的傳感器輸出誤差予以補(bǔ)償和消除。 傳感器要有大的動(dòng)態(tài)范圍，以適應(yīng)感應(yīng)電流變化，既在全程范圍（管內(nèi)上下偏離10cm）信號(hào)不飽和，又具有足夠的相信分辨率（正負(fù)1mm）。研究課題主要解決這兩大點(diǎn)難題。第2章 交聯(lián)電纜生產(chǎn)牽引張力控制系統(tǒng)2.1張力控制系統(tǒng)概述在工業(yè)生產(chǎn)的很多行業(yè)中，都需要進(jìn)行比較精確的張力控制，保持張力的恒定，以提高產(chǎn)品質(zhì)量

28、。這些行業(yè)諸如造紙、紙加工、印刷、印染、包裝、電線電纜、光纖光纜、膠粘帶、紡織、皮革、金屬箔加工、纖維、橡膠等。在這些行業(yè)的收、放卷工藝中，為了滿足工藝要求都需要保持線材或帶材上張力的恒定。典型的張力控制收卷示意圖如下:圖2-1張力控制示意圖現(xiàn)在幾乎所有國(guó)外的交聯(lián)電纜生產(chǎn)線上下牽引張力控制采用直流調(diào)速方式，直流電機(jī)配置全數(shù)字控制的直流驅(qū)動(dòng)器，調(diào)速的精度和性能都是相當(dāng)好的，但隨著工作年限的增加，直流電機(jī)的維護(hù)量增大，維護(hù)費(fèi)用巨大，經(jīng)常出現(xiàn)直流電機(jī)在維護(hù)過(guò)后特性發(fā)生變化，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)從最初的vf/轉(zhuǎn)矩控制到矢量控制，調(diào)速性能也達(dá)到了日臻完美的地步。伴隨著

29、技術(shù)成熟的同時(shí)，變頻調(diào)速價(jià)格也相當(dāng)經(jīng)濟(jì)，同樣一套交聯(lián)生產(chǎn)線，變頻交流調(diào)速?gòu)埩ο到y(tǒng)的造價(jià)已經(jīng)低于直流調(diào)速?gòu)埩ο到y(tǒng)的造價(jià)，雖然變頻器價(jià)格稍高于直流驅(qū)動(dòng)器，但其可靠的穩(wěn)定性和易維護(hù)性有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，交流異步鼠籠電機(jī)更因價(jià)格低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用;相對(duì)而言，對(duì)于交聯(lián)電纜生產(chǎn)線上下牽引張力控制，交流系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)比直流系統(tǒng)更加直觀和簡(jiǎn)單14。2.2 三種張力控制方案張力控制系統(tǒng)的目的就是保持線材或帶材上的張力恒定，由變頻器構(gòu)成的系統(tǒng)可以通過(guò)兩種途徑達(dá)到以上目的:一是通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn);另一種是通過(guò)控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)應(yīng)這兩種途徑，有三種控制方案可選擇。2.2.1張力閉環(huán)控制方案l(速度模式)通過(guò)調(diào)

30、節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到張力恒定。首先由帶(線)材的線速度和卷筒的卷徑實(shí)時(shí)計(jì)算出同步匹配頻率指令，然后通過(guò)張力檢測(cè)裝置反饋的張力信號(hào)與張力設(shè)定值構(gòu)成pid閉環(huán)，調(diào)整變頻器的頻率指令。同步匹配頻率指令的計(jì)算方程式: f = ( v * p * i ) / ( * d) (2-1)其中:f變頻器同步匹配頻率指令v 材料線速度p電機(jī)極對(duì)數(shù)i機(jī)械傳動(dòng)比d卷筒的卷徑材料線速度由線速度檢測(cè)模塊獲得，卷徑有卷徑計(jì)算模塊獲得。此方案中，保證比較準(zhǔn)確的同步匹配頻率指令可以減少p功調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量，使系統(tǒng)更容易穩(wěn)定，還有就是線速度的檢測(cè)的準(zhǔn)確性比較重要。2.2.2張力開環(huán)控制方案(轉(zhuǎn)矩模式)通過(guò)控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制張力恒定。

31、由設(shè)定的張力和卷筒的卷徑計(jì)算出變頻器的轉(zhuǎn)矩指令。計(jì)算方程式如下: f = (f*d) / (2 * i) (2-2)其中:t變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令f張力設(shè)定指令d卷筒的卷徑i機(jī)械傳動(dòng)比變頻器工作在轉(zhuǎn)矩控制模式，可以獲得更為穩(wěn)定的張力控制效果。此方案無(wú)需張力反饋，但變頻器需工作在閉環(huán)矢量控制方式，必須安裝測(cè)速編碼器。采用轉(zhuǎn)矩模式進(jìn)行張力控制時(shí)，必須考慮系統(tǒng)加減速過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，采取慣性補(bǔ)償模塊處理。2.2.3張力閉環(huán)控制方案2(轉(zhuǎn)矩模式) 在開環(huán)張力控制方案的基礎(chǔ)上增加了張力反饋閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過(guò)張力檢測(cè)裝置反饋張力信號(hào)與張力設(shè)定值構(gòu)成pid閉環(huán)調(diào)節(jié)，調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)矩指令。這種方案可以保證更高的

32、張力控制精度。2.3張力控制系統(tǒng)的方案確定2.3.1變頻器矢量控制技術(shù)的介紹 采用一般的v/f控制通用變頻器給異步電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，起動(dòng)和停車都很方便。但是，調(diào)速時(shí)有靜差，精度不高，調(diào)速范圍不過(guò)1:10，而且也不能像直流調(diào)速系統(tǒng)那樣提供很高的動(dòng)態(tài)性能。2.3.2變頻器矢量控制技術(shù) 過(guò)去的變頻調(diào)速方案中所采用的v/f等于常數(shù)的變頻器有如下缺點(diǎn):1.在整個(gè)速度范圍內(nèi)皆無(wú)法調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速趨近o時(shí)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)很差2.速度調(diào)節(jié)性不精確3.動(dòng)態(tài)響應(yīng)不佳4.未作電流調(diào)節(jié)，導(dǎo)致電機(jī)于低轉(zhuǎn)速時(shí)的低運(yùn)轉(zhuǎn)效率5.選用變頻器時(shí)通常要加大一級(jí)以產(chǎn)生額定的電機(jī)轉(zhuǎn)矩由于技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代變頻器已廣泛采用矢量控制

33、技術(shù)，矢量控制變頻器具有如下優(yōu)點(diǎn):6.能調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，在整個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍提供恒定轉(zhuǎn)矩7.閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供絕對(duì)速度控制8.低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍維持效率9.選用變頻器時(shí)不必加大一級(jí)，即可在低轉(zhuǎn)速時(shí)獲得額定電機(jī)轉(zhuǎn)矩值10.典型功率因數(shù)值為0.9511.有無(wú)電機(jī)轉(zhuǎn)速回饋皆可運(yùn)轉(zhuǎn)12.動(dòng)態(tài)響應(yīng)及效率不低于于直流電機(jī) 要實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能，必須充分研究電機(jī)的物理模型和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。現(xiàn)在常用的高性能控制策略有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩種，這里介紹矢量控制及矢量控制范疇中的無(wú)速度傳感器矢量控制。 矢量控制系統(tǒng)采用由轉(zhuǎn)子磁鏈決定d一軸方向的d一q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，把異步電機(jī)的定子電流分解為其勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，得到類似于

34、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩模型，再采取措施把非線性系統(tǒng)變換成兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈的子系統(tǒng)，從而模仿直流電機(jī)分別用p1調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。矢量控制在選用高精度的光電碼盤傳感器時(shí)，其調(diào)速范圍可達(dá)1:1000，動(dòng)態(tài)性能也很好。但按轉(zhuǎn)子磁鏈定向會(huì)受電機(jī)參數(shù)變化的影響而失真，從而降低了系統(tǒng)的調(diào)速性能，采用智能化調(diào)節(jié)器可以克服這一缺點(diǎn)，提高系統(tǒng)的魯棒性5。 從總體控制結(jié)構(gòu)來(lái)看，采用轉(zhuǎn)矩和磁鏈分別控制，轉(zhuǎn)矩控制環(huán)(或電流的轉(zhuǎn)矩分量環(huán))都處于轉(zhuǎn)速環(huán)的內(nèi)環(huán)，可以抑制磁鏈變化對(duì)轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了近似的解禍。因此能獲得較高的靜、動(dòng)態(tài)性能4。2.3.2張力控制系統(tǒng)的方案 系統(tǒng)中傳動(dòng)部分分為送卷張力卷繞

35、控制和收卷張力卷繞控制。為了減小送卷和收卷兩子系統(tǒng)的禍合作用，對(duì)送卷張力卷饒控制采取張力開環(huán)控制方案，對(duì)收卷張力卷饒控制采取上述的張力閉環(huán)控制方案2;送卷張力卷繞控制時(shí)變頻器工作在轉(zhuǎn)矩控制模式，根據(jù)plc內(nèi)部計(jì)算模塊穩(wěn)定工作，收卷張力卷繞控制工作在閉環(huán)狀態(tài)，根據(jù)張力變化，與張力設(shè)定值構(gòu)成pid閉環(huán)控制。圖2-2張力控制系統(tǒng)原理圖 第3章 在線測(cè)控的懸垂控制器設(shè)計(jì)3.1懸垂度測(cè)量的概述 交聯(lián)聚乙烯電纜以其具有優(yōu)異的電氣性能，良好的運(yùn)行安全性能和熱過(guò)載機(jī)械特性以及安裝運(yùn)行，維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的運(yùn)用。在交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜生產(chǎn)過(guò)程中，電纜硫化生產(chǎn)線將裸導(dǎo)線加工成成品電纜產(chǎn)品，其長(zhǎng)度可達(dá)百米。為保

36、證電纜質(zhì)量，必須對(duì)牽引設(shè)備的卷繞機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，保持線速度恒定的前提下控制電纜張力恒定，以防止電纜碰壁擦管，由于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜生產(chǎn)工藝特殊性，在硫化管中對(duì)張力不易直接檢測(cè)到，電纜懸垂度成為電纜張力的直觀反映。 國(guó)內(nèi)也有少數(shù)廠家研制該檢測(cè)裝置，由于采用的方法均為模擬電路系統(tǒng)，從實(shí)際使用的角度來(lái)看并不理想，主要表現(xiàn)為電纜在硫化管內(nèi)擺動(dòng)幅度大，且對(duì)生產(chǎn)電纜的規(guī)格有一定的要求，具有很大的局限性，不太符合實(shí)際生產(chǎn)的要求，因此研制智能化電纜懸垂度在線測(cè)控裝置，對(duì)提高我國(guó)電纜生產(chǎn)質(zhì)量，提高電纜企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的意義2。3.2系統(tǒng)組成及測(cè)控原理系統(tǒng)組成及測(cè)量框圖見圖3.1。圖中發(fā)射控制器由穩(wěn)壓電

37、源、信號(hào)發(fā)生電路、前置放大器、幅值控制電路和功率放大器等組成。通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的調(diào)理，再經(jīng)plc采集、分析、處理來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)控3。 圖3-1系統(tǒng)組成及測(cè)量框圖3.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3.1發(fā)射線圈 發(fā)射線圈為一個(gè)環(huán)型線圈，套裝在硫化管的外部，其初級(jí)回路由帶鐵芯的環(huán)型螺線圈組成，次級(jí)回路由電纜纜芯以及分布電容構(gòu)成。套裝本線圈的一段硫化管應(yīng)該對(duì)地絕緣且和其他管道同徑。根據(jù)電磁感應(yīng)理論，如果在發(fā)射線圈上加有高頻電流，則會(huì)在電纜上產(chǎn)生同頻感應(yīng)電流。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度較高，所以設(shè)計(jì)本發(fā)射線圈時(shí)鐵心材料的選擇是一個(gè)關(guān)鍵。3.3.2接收線圈 收線圈由耐高溫高濕的材料制成。本系統(tǒng)采用了兩個(gè)接收線圈，它們上下對(duì)稱安裝在

38、硫化管中，內(nèi)徑尺寸與硫化管的內(nèi)徑相同。當(dāng)電纜中流過(guò)交變電流時(shí)，交變電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，接收線圈中就會(huì)感應(yīng)出一定的電勢(shì)，它的大小與電纜和其中交變電流的大小有關(guān)。比較兩個(gè)接收線圈的感應(yīng)電勢(shì)，就可以測(cè)量出電纜在硫化管道中的位置。該位置信號(hào)經(jīng)過(guò)pid處理后控制牽引設(shè)備，以達(dá)到控制硫化管中電纜張力即懸垂度的目的。接收線圈是兩塊印制線圈，將它們分別固定于懸垂管的上、下方，盡量貼近懸垂管，但不要接觸，保持1mm間隙以防懸垂管的溫度直接導(dǎo)入而燒壞接收線圈。安裝時(shí)，切切注意：要求印制線圈的平面必須與懸垂管的軸線、以及與鉛垂線保持平行。3.3.3發(fā)射控制器 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生頻率約為127khz的正弦信號(hào)，

39、但因其輸出功率不大，而發(fā)射線圈實(shí)為一大功率器件，因此對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大?？紤]到各種規(guī)格的電纜線直徑，材料不同，硫化水位的高或低以及生產(chǎn)過(guò)程中收放 信號(hào)截止失真，通過(guò)改變電壓放大過(guò)程中運(yùn)算放大器的反饋電阻的大小保持電纜中電流穩(wěn)定，反饋電阻大小由plc控制。具體框圖見圖3-2。圖3-2發(fā)射控制器框圖3.3.4 接收控制器 接收控制器對(duì)接收線圈中的信號(hào)進(jìn)行處理。接收線圈中的信號(hào)送入到接收控制器的電壓跟隨器中，這里的電壓跟隨器有兩個(gè)作用，一為隔離接受線圈和后續(xù)電路，二為增強(qiáng)后續(xù)電路的驅(qū)動(dòng)能力。緊接電壓跟隨器的放大電路的作用也不僅僅是放大信號(hào)，更重要的是它的放大增益使得二極管的壓降變小(相對(duì)于放大電路防在全

40、波整流之后而言)。對(duì)高頻交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，如果選擇了合適的濾波電容后，不僅可以濾掉許多雜波，也可以使電路反映非常靈敏。最后一級(jí)為直流放大電路，可根據(jù)plc的需要，調(diào)整其放大倍數(shù)，由plc進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。第4章 電路設(shè)計(jì)4.1中心控制電路測(cè)量裝置用于連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，裝置測(cè)量所需的信號(hào)從發(fā)射控制到接收解調(diào)，都需要按10ns的時(shí)間相應(yīng)和相位精度來(lái)控制，而生產(chǎn)過(guò)程中是不允出現(xiàn)中斷或任何哪怕是瞬間的故障，電纜張力失控造成的局部擦管也會(huì)使得整段成卷的高壓電纜報(bào)廢。這里不允許通常的微機(jī)軟件跑飛再由看門狗拉回方式，所以本裝置采用全硬件控制，中心控制電路由cpld芯片u1-max570t144構(gòu)造而成，見

41、圖3-2：圖3-2 cpld芯片u1-max570t14 r86/c67提供了外部的上電復(fù)位信號(hào)； xt1有源晶振提供全局時(shí)鐘； sd1、2撥動(dòng)開關(guān)用以設(shè)定測(cè)量所采用的工作頻率，它以0.1khz為單位進(jìn)行設(shè)定； sd3撥動(dòng)開關(guān)用于設(shè)定發(fā)射信號(hào)功率調(diào)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，它對(duì)接收信號(hào)的功率測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均和積分； isp1為u1-max570t144的電路配置下載端； cz1為u1-max570t144內(nèi)部節(jié)點(diǎn)信號(hào)監(jiān)測(cè)端，為生產(chǎn)檢測(cè)裝置時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)配所需； cz2、3、4為檢測(cè)裝置的模式設(shè)定，可使檢測(cè)裝置改變工作模式，以適應(yīng)不同的接收頭。cz_js1為和信號(hào)接收頭的連接端子，為接收頭提供工作電源和接收信號(hào)所

42、需的參考信號(hào)，其中信號(hào)fc為參考頻率，outv為當(dāng)前發(fā)射電平。并從接收頭獲取上下通道電平outao、outbo，以及接收電平span。參考頻率信號(hào)fc，信號(hào)接收放大器是個(gè)旋轉(zhuǎn)電容放大器構(gòu)成的同步外差電路，所謂參考信號(hào)就是一個(gè)和發(fā)射接收信號(hào)相差一個(gè)固定25hz頻率差相位差的正負(fù)方波信號(hào)，接收頭利用該信號(hào)驅(qū)動(dòng)電容翻轉(zhuǎn)，該信號(hào)相當(dāng)一個(gè)混頻用的本振信號(hào)，接收信號(hào)通過(guò)旋轉(zhuǎn)電容放大器放大后，就同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)25hz的差頻。然后再對(duì)該25hz信號(hào)進(jìn)行窄帶放大和同步解調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)高抗干擾和高增益。outv供接收頭按當(dāng)前發(fā)射功率電平設(shè)定接收放大器的增益：發(fā)射功率越大，說(shuō)明當(dāng)前需要的增益越高，從而降低發(fā)射功率，使得

43、整個(gè)檢測(cè)裝置處于上下動(dòng)態(tài)范圍都適中的最佳狀態(tài)。outv供接收頭按當(dāng)前發(fā)射功率電平設(shè)定接收放大器的增益：發(fā)射功率越大，說(shuō)明當(dāng)前需要的增益越高，從而降低發(fā)射功率，使得整個(gè)檢測(cè)裝置處于上下動(dòng)態(tài)范圍都適中的最佳狀態(tài)。對(duì)25hz的放大是個(gè)低漂移的交流放大器，后面接著25hz的同步解調(diào)，整個(gè)帶寬僅為10hz-200hz，是個(gè)窄帶放大器，所以噪聲很小，增益可以做得很高（80db）。一般其它產(chǎn)品是直接對(duì)發(fā)射接收頻率放大的，因?yàn)閝做不高（他們的帶寬有正負(fù)幾khz到十幾khz，所以噪聲大，增益低） cz_c1為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試所用的專用儀表連接端，供在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試時(shí)顯示上下通道的電平、發(fā)射信號(hào)電平、電纜偏差檢測(cè)電平等

44、實(shí)時(shí)信號(hào)。 u1根據(jù)sd1、2設(shè)定的頻率，按檢測(cè)到的接收電平，產(chǎn)生經(jīng)寬度調(diào)制的檢測(cè)發(fā)射信號(hào)，并通過(guò)引腳deva/b輸出；u1同時(shí)根據(jù)發(fā)射信號(hào)頻率產(chǎn)生接收參考頻率信號(hào)提供給信號(hào)接收頭；q3、4將參考頻率信號(hào)驅(qū)動(dòng)成峰峰達(dá)30vpp的低阻信號(hào)傳輸給接收頭，從而有效抑制傳輸過(guò)程中的干擾引起的相位擾動(dòng)。4.2發(fā)射信號(hào)輸出電路圖4-2 發(fā)射信號(hào)電路 u1產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)經(jīng)半橋驅(qū)動(dòng)ic電路irs2184，驅(qū)動(dòng)場(chǎng)管q8、9.輸出脈寬按功率要求調(diào)制的功率發(fā)射信號(hào)；而電容c103、c106以及電感l(wèi)p1、2構(gòu)成了低通濾波并完成了發(fā)射源到負(fù)載（發(fā)射線圈）之間的阻抗變換。c89、c92用于調(diào)配負(fù)載發(fā)射線圈阻抗。rc1用

45、于監(jiān)測(cè)負(fù)載發(fā)射電流，使用時(shí)可短路，不短路情況下，rc1最大功耗為2w。r118/c90輸出反映發(fā)射功率的電平信號(hào)，該信號(hào)供檢測(cè)裝置系統(tǒng)進(jìn)行功率控制反饋，和為接收頭提供增益控制參考。第5章 懸垂控制器參數(shù)說(shuō)明5.1基本參數(shù)說(shuō)明1.-40db帶寬±0.1 khz 這項(xiàng)指標(biāo)反映儀器設(shè)備的抗干擾性能。常有這樣情況，設(shè)備原來(lái)工作很正常，但是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)其它機(jī)器一開動(dòng)，設(shè)備工作就紊亂了，這基本都屬于設(shè)備抗干擾性能差。普通設(shè)備儀器的信號(hào)選擇性指標(biāo)慣用-3db帶寬，這里為什么要用-40db呢？因?yàn)閼掖箍刂破髟砼c其它儀器不同，它要測(cè)量的不是信號(hào)的大小，而是更微弱的“信號(hào)變化量”的大小，一個(gè)干擾對(duì)信號(hào)自身

46、影響可能并不大，僅有百分之幾，但是對(duì)于“信號(hào)變化量”的影響卻往往是百分之百的?！?3db帶寬”意味信號(hào)通帶外的干擾功率被衰減一半，而“-40db帶寬”則意味帶外的干擾功率降到了萬(wàn)分之一。具體到懸垂控制器，“-40db帶寬±0.1 khz”意味一個(gè)與被測(cè)量的輸入信號(hào)電平相當(dāng)?shù)母蓴_，只要它的頻率與被測(cè)信號(hào)偏離0.1 khz以上，造成電纜偏離中心的距離將0.5cm，這也正是設(shè)定這項(xiàng)指標(biāo)的依據(jù)。2.輸入靈敏度1v 其它各種懸垂控制器靈敏度恐怕沒(méi)有任何一款能超過(guò)100v的，所以都必須使用那種磁環(huán)構(gòu)成的發(fā)射線圈，因?yàn)樗陌l(fā)射效率很高，這樣可以在信號(hào)衰減較小的中壓交聯(lián)線上使用，但用在信號(hào)衰減較大的

47、絕緣型如橡套生產(chǎn)線上則常常仍會(huì)有靈敏度不夠的問(wèn)題。本型號(hào)懸垂控制器因?yàn)榫邆渥銐蚋叩撵`敏度，所以采用了一種可拆分成兩個(gè)半圓環(huán)的金屬鎧裝發(fā)射線圈，它雖然發(fā)射效率較低，但是具備有眾多的優(yōu)點(diǎn)，除了堅(jiān)固穩(wěn)定、拆卸安裝簡(jiǎn)便外，更具備一種“抗多徑干擾”的功能。我們知道，懸垂控制器是靠接收懸垂管中的電纜感應(yīng)信號(hào)來(lái)判斷電纜位置的，可是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，懸垂控制器接收的不僅僅是電纜的感應(yīng)信號(hào)，往往還有與電纜位置無(wú)關(guān)的，從空間直接耦合過(guò)來(lái)的發(fā)射信號(hào)，這在那些對(duì)信號(hào)衰減較大的線型生產(chǎn)時(shí)情況尤為嚴(yán)重，因?yàn)檫@時(shí)的有用的電纜感應(yīng)信號(hào)最小，無(wú)用的空間耦合信號(hào)最強(qiáng)（發(fā)射功率最強(qiáng)），這同樣會(huì)對(duì)懸垂位置的檢測(cè)形成了干擾，而且這種干擾是

48、無(wú)法靠提高頻率選擇性來(lái)消除的，因?yàn)樗蜋z測(cè)信號(hào)頻率是完全相同的。而金屬鎧裝發(fā)射線圈的金屬外殼卻能完全的屏蔽了這種空間耦合信號(hào)的電場(chǎng)分量，從而有力的對(duì)此干擾形成抑制。3.發(fā)射調(diào)節(jié)倍率 17，885倍 這是在目前懸垂檢測(cè)原理下，至關(guān)重要的一項(xiàng)指標(biāo)，也是決定一款懸垂控制器能否成為“傻 瓜型”產(chǎn)品的關(guān)鍵。 懸垂生產(chǎn)線在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電纜位置信號(hào)的衰減是不斷變化的，如果發(fā)射功率不能隨懸垂系統(tǒng)的這種改變而及時(shí)加以調(diào)節(jié)，就會(huì)使懸垂控制器的控制輸出靈敏度處于不穩(wěn)定狀態(tài)，比如：在信號(hào)衰減小的時(shí)候，對(duì)于電纜位置的1cm偏差能輸出3v的偏差控制輸出，可是一旦衰減增大了十倍，對(duì)于同樣的1cm位置偏差就僅僅輸出0.3v的

49、偏差控制了。盡管這時(shí)由于信號(hào)沒(méi)有超出懸垂控制器的輸入線性范圍，對(duì)于電纜中心位置仍能夠正確給出0v輸出，但是一旦電纜產(chǎn)生了位置偏差，所給出的這種不確定的偏差控制信號(hào)，將會(huì)使得后續(xù)調(diào)速、調(diào)節(jié)裝置無(wú)所適從，其實(shí)，這往往正是后續(xù)調(diào)速器的pid參數(shù)“沒(méi)有設(shè)置好”的原因：不是pid參數(shù)設(shè)置不正確，而是懸垂控制器給出的輸入量不正確。 那么，發(fā)射調(diào)節(jié)需要做到多少才能保證使用呢，換句話說(shuō)，信號(hào)衰減的變化究竟是多少呢？經(jīng)多地實(shí)測(cè)，對(duì)于多數(shù)生產(chǎn)線，在一種型號(hào)線的生產(chǎn)過(guò)程中，這個(gè)變化多在1020倍間；在生產(chǎn)不同型號(hào)電纜時(shí)，又有可達(dá)十?dāng)?shù)倍的變化，這樣總的變化在一百到三百之間，少數(shù)生產(chǎn)線可達(dá)到五百以上。其它懸垂控制器發(fā)射

50、功率的精細(xì)調(diào)節(jié)是無(wú)法做到一百以上的，但因?yàn)閼掖箍刂破鬟€有個(gè)10倍左右的線性輸入范圍，這樣，在理想情況下，不考慮對(duì)后續(xù)的pid調(diào)節(jié)性能保證，總的工作范圍還是能夠覆蓋數(shù)百倍的變化的。所以，盡管無(wú)法做到在全范圍內(nèi)保證控制靈敏度不變，但只要經(jīng)過(guò)專業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)細(xì)心調(diào)配，還是能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)生產(chǎn)線進(jìn)行概略控制的。只是，這種“細(xì)心調(diào)配”的結(jié)果卻是不能保證長(zhǎng)期生產(chǎn)的，因?yàn)閷?duì)于不同的生產(chǎn)線，其信號(hào)衰減又可能有十多倍的不同，這就是很多懸垂控制器本來(lái)用的正常，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后出現(xiàn)“故障”的原因，因?yàn)樵O(shè)備狀態(tài)的長(zhǎng)期變化以及檢修、生產(chǎn)環(huán)境中周邊設(shè)備的增減，盡管還是原先的生產(chǎn)線，但對(duì)于懸垂檢測(cè)而言，其檢測(cè)條件已經(jīng)改變了。

51、以上說(shuō)明了一個(gè)懸垂控制器，要想可靠地長(zhǎng)期工作，并保證控制靈敏度不變，即使是在專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)“細(xì)心調(diào)配”條件下，也需要有千倍以上的發(fā)射調(diào)節(jié)倍率；而如果要求一個(gè)懸垂控制器作為一個(gè)通用產(chǎn)品，不是針對(duì)某一條生產(chǎn)線，而是拿到任何一條生產(chǎn)線上，無(wú)需專業(yè)人員的專門“細(xì)心調(diào)配”，都能可靠工作，就必須有數(shù)千乃至萬(wàn)倍以上的發(fā)射調(diào)節(jié)倍率，簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)可靠的懸垂控制器，其發(fā)射調(diào)節(jié)參數(shù)必須能夠?qū)λ懈鞣N懸垂生產(chǎn)線的可能狀況實(shí)現(xiàn)“全覆蓋”。依據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“全覆蓋”的保證就是發(fā)射調(diào)節(jié)率4000，它基本覆蓋了各種懸垂生產(chǎn)線在各種型號(hào)電纜生產(chǎn)過(guò)程中、以及設(shè)備和環(huán)境長(zhǎng)期變化中的信號(hào)變化。而對(duì)于個(gè)別特殊情況乃至故障情況下的生

52、產(chǎn)線，更考慮將上下限各延伸2倍：發(fā)射調(diào)節(jié)率16000。要在懸垂檢測(cè)條件下對(duì)發(fā)射功率實(shí)施萬(wàn)倍以上的精細(xì)調(diào)節(jié)是困難的，通過(guò)特殊的發(fā)射和接收電路相結(jié)合，得到了比萬(wàn)倍更精細(xì)一、兩個(gè)數(shù)量級(jí)的調(diào)節(jié)率，才實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。4.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍 指的就是主要由前述發(fā)射調(diào)節(jié)倍率決定的，允許的懸垂系統(tǒng)信號(hào)變化范圍。其中“自適應(yīng)范圍”是指在此范圍內(nèi)，以“控制輸出靈敏度”為主的各項(xiàng)輸出參數(shù)不變、而“可工作范圍”則是指在此范圍內(nèi)，對(duì)電纜中心位置仍能識(shí)別，系統(tǒng)仍可控，但輸出參數(shù)會(huì)有改變。其實(shí)以上介紹的各項(xiàng)性能參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)和相互制約的：沒(méi)有高的抗干擾性能就無(wú)法實(shí)現(xiàn)高的靈敏度，否則輸出的全是干擾噪聲；有了高靈敏度，才使得高發(fā)射調(diào)節(jié)

53、率成為可能，否則強(qiáng)衰減下的發(fā)射功率會(huì)大到不切實(shí)際；而高發(fā)射調(diào)節(jié)率正是增大的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的手段。兩款懸垂控制器，基本性能指標(biāo)有所差異，但是均能滿足“傻瓜式”的使用要求。另外，其中的ph-xc-012b款，增加了電流/電壓、光隔離/不隔離輸出方式的選擇功能，和增加了pid調(diào)節(jié)功能，這些功能增加主要是針對(duì)某些功能、性能較差的調(diào)速器（調(diào)節(jié)器）而增設(shè)的。為了方便用戶不同需求，本機(jī)另外具備有電流/電壓輸出模式、光隔離/不隔離輸出模式、pid參數(shù)等選擇功能，功能雖多，但均只需打開發(fā)射盒蓋后，通過(guò)手動(dòng)的撥動(dòng)相應(yīng)開關(guān)選定，無(wú)需繁瑣調(diào)節(jié)5.2模式選擇1、 電流/電壓輸出模式選擇選擇開關(guān)位于發(fā)射板的右下角位置（見下

54、圖）：（1）開關(guān)扳向下方為電壓方式輸出，即輸出的是與電纜偏移距離正比的正負(fù)電壓信號(hào)。電纜偏上時(shí)輸出正信號(hào)，偏下時(shí)輸出負(fù)信號(hào)。（2）開關(guān)扳向上方為電流方式輸出，即輸出的是與電纜偏移距離正比的正負(fù)電流信號(hào)（±40ma）。電纜偏上時(shí)輸出正信號(hào)，偏下時(shí)輸出負(fù)信號(hào)。圖5-1 內(nèi)部選擇部分圖2、光隔離/不隔離輸出模式選擇其選擇開關(guān)緊挨于電流/電壓輸出模式開關(guān)的上方（見前圖）。（1）開關(guān)扳向下方為光隔離方式輸出，即懸垂輸出是通過(guò)光電隔離后輸出往調(diào)節(jié)器的，完全隔離了懸垂檢測(cè)器與調(diào)速器/調(diào)節(jié)器之間的電氣連接。這可以避免因?yàn)閮烧唛g因電氣“地”或信號(hào)“地”之間存在電位差而造成可能的誤差或失常。還能防止因?yàn)?/p>

55、和控制柜間的連接形成大回路而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。（2）開關(guān)扳向上方則為不隔離方式輸出，這是傳統(tǒng)的輸出方式，它較之光隔離方式輸出的優(yōu)點(diǎn)在于：檢測(cè)響應(yīng)快了0.10.2秒；另外，信號(hào)輸出不會(huì)受到光電元件可能的溫飄特性影響。3、pid設(shè)定本機(jī)的信號(hào)輸出是可以由經(jīng)自帶的比例-積分環(huán)節(jié)處理的，這對(duì)于一些較簡(jiǎn)易、無(wú)pid處理功能的調(diào)速器/調(diào)節(jié)器，提供了精確穩(wěn)定控制的便利。而對(duì)于一些調(diào)整過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，不便設(shè)定的調(diào)速器/調(diào)節(jié)器，也提供了因?qū)id設(shè)定轉(zhuǎn)移到本機(jī)子上，從而簡(jiǎn)化其調(diào)整設(shè)定過(guò)程的手段。如果選擇信號(hào)輸出經(jīng)過(guò)pid處理，可直接將面板上的輸出方式開關(guān)打到“pid”檔位即可實(shí)現(xiàn)，出廠時(shí)pid的原始參數(shù)為：比例系數(shù)p=0.3積分常數(shù)i=5s微分常數(shù)d未用pid輸入內(nèi)部比較器輸入（內(nèi)部比較器為發(fā)射盒內(nèi)置的，外部比較器是不同接收頭內(nèi)部的）如要改變以上參數(shù)，可打開發(fā)射盒上蓋，參照前圖按以下說(shuō)明撥動(dòng)相應(yīng)開關(guān)選定。（1）比例調(diào)節(jié)范圍0.130。內(nèi)部比較器輸入為1v/cm，即電纜懸垂位置偏差1cm是，輸出1v的偏差信號(hào)，如對(duì)此檢測(cè)靈敏度嫌高或嫌低的話，亦可調(diào)節(jié)比例系數(shù)加以改變。（2）積分調(diào)節(jié)范圍0.130秒，對(duì)大部分懸垂線工況而言，積分時(shí)間為510秒為宜，高速線可取到1020秒。（3）對(duì)于只希望改變檢測(cè)