摘要：本文基于溫控儀表、計算機、PLC技術開發(fā)了電纜附件工程現(xiàn)場的溫控器，并通過無線網(wǎng)絡進行多控制器的聯(lián)網(wǎng)，形成一套可對多個溫控節(jié)點進行集中監(jiān)控的控制系統(tǒng)，以適應電纜附件施工的復雜條件。

    近年來，我國電網(wǎng)發(fā)展趨勢迅猛，對電力電纜及附件的需求也逐年激增。電力電纜附件熱處理將影響到附件的空間電荷、拉伸機械等性能[21，是電纜工程中重要的一環(huán)。當前施工現(xiàn)場普遍采用的溫控設備均為由溫控儀表、傳感器、繼電器、加熱帶組成的簡易溫控設備，其適應性差、事故率較高，因此盡管按照電力電纜施工規(guī)范規(guī)定在附件熱處理過程中配備了職守人員，也無法確保更可靠的處理效果，浪費了人力。本文針對電力電纜附件施工的條件，從實用性、防護性、智能化等角度出發(fā)，結(jié)合數(shù)據(jù)采集技術和網(wǎng)絡技術，開發(fā)了一套用于電纜電纜附件現(xiàn)成施工的溫度控制與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
    1 總體設計
    電力電纜附件的施工環(huán)境較復雜，主要有隧道、露天等場所，因此應注意設備的防水防塵，每個溫控單元應設置額外的溫度保護測量。系統(tǒng)可同時對3個終端或附件進行加熱處理，并實時采集溫度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)集中監(jiān)控和自動報警。
    系統(tǒng)采用帶RS-485端口的溫控儀表作為前端溫控單元，3組溫控儀表集成為一個測量節(jié)點，并通過RS-485-WiFi模塊進行無線數(shù)據(jù)通信；由現(xiàn)場PLC作為總控臺，上位機采用移動筆記本為載體，進行集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集管理。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

    通過該系統(tǒng)可方便地進行現(xiàn)場加熱過程監(jiān)控，借助外部網(wǎng)絡接口還可向遠端進行數(shù)據(jù)傳輸并跟蹤施工進度，實現(xiàn)智能化施工與管理。
    1.1前端溫控單元的設計
    前端溫控單元由3組溫控儀表組成，可同時對3套電纜終端或接頭進行加熱控制。每組溫控儀表包含1只用于控制加熱器件的主控表、1只用于測量溫度敏感區(qū)域的保護表和1個時間繼電器。測量電纜芯溫度時，若保護表的溫度超過安全值，則根據(jù)工藝的不同可延時終止或?qū)崟r暫停加熱程序，直至溫度降低至安全區(qū)域。前端溫控單元框圖如圖2所示。

    1.2主控PLC設計
    主控PLC用來與多個前端溫控單元進行通信，讀取當前溫度數(shù)據(jù)并設置控制參數(shù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場多個控制過程的集中監(jiān)控。主控PLC可采用無線通信模塊，將數(shù)據(jù)直接傳送至遠端的數(shù)據(jù)服務器，由數(shù)據(jù)服務器轉(zhuǎn)發(fā)給專用客戶端、Web網(wǎng)頁、第三方信息平臺等其它信息平臺，以便于在平板電腦、手機等媒體機查詢數(shù)據(jù)。

    2 控制程序設計
    控制程序包含三部分：一是前端溫控單元的控制，主要通過儀表的設置和邏輯組合來實現(xiàn)；二是現(xiàn)場主控PLC的程序設計，用來實現(xiàn)集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理；三是后端數(shù)據(jù)服務器的程序設計，用來識別和接收各溫控單元的數(shù)據(jù)，并分類存儲與管理。
    2.1前端溫控單元的工作模式控制
    前端溫控單元主要完成的邏輯控制為：主控表進行自適應PID溫控；保護表測量溫度敏感區(qū)，采用ON-OFF模式；時間繼電器接收保護表的輸出，單次觸發(fā)計時，時間結(jié)束后切斷加熱器并觸發(fā)蜂鳴器報警，溫控過程結(jié)束。前置溫控單元控制圖如圖3所示。

    2.2儀表的通信
    溫控儀表均支持基于RS-485總線的Modbus RTU協(xié)議，通過該協(xié)議可查詢儀表的溫度值，并設置儀表的工作參數(shù)、模式及直接急停等。對于支持串行通信的控制器很容易實現(xiàn)對儀表的數(shù)據(jù)通信，計算機通過串口方式來實現(xiàn)，PLC通過串行通信模塊來實現(xiàn)。
    為了支持無線通信，每個溫控器使用1個RS-485-WiFi模塊。如果控制器是PLC，那么在PLC端同樣需要一個RS-485-WiFi模塊來接收信號。通常的做法是，PLC端的RS-485-WiFi模塊設置為TCP服務器，分散的溫控器端設置為TCP客戶端。建立連接后，通過RS-485-WiFi模塊可實現(xiàn)TCP協(xié)議透明傳輸，對于兩端設備等同于有線的串行通信。

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