基于PLC的电力电缆敷设控制系统设计分析

基于PLC的电力电缆敷设控制系统设计分析

支运锋

山东南山铝业股份有限公司 山东省 龙口市 265718

摘要：电力电缆是指用于传输电能和分配电能的电缆，通常用于地下电网、企业内部供电和水下输电线路。传统的电缆敷设多采用角磨机，借助钢丝绳实现拉缆作业，利用电缆输送机进行电缆输送。但此类方式过于依赖单一的能源控制，无论是在设备的维护与管理上，还是在敷设速度的调节方面，都需要人工操作，自动化水平相对较低，容易因人员操作失误，产生安全隐患。且电缆敷设时采用的电缆盘惯性较大，容易在放卷电缆过程中，破坏电缆质量。为解决此类问题，笔者提出基于PLC的电力电缆敷设控制系统，用以提高电缆敷设质量，避免电缆受力不均，提高施工作业的自动化水平。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

关键词：PLC；电力电缆敷设；控制系统；设计分析

引言

在电力电缆工程施工中，由于技术不成熟、知识不完善等因素，可能会出现一些技术问题，影响最终的施工质量。因此，施工单位需要做好现场勘察工作，科学制定施工设计方案,严格把控施工关键技术要点,确保工程安全性、可靠性。以下总结电力电缆工程中的问题,分析电力电缆工程设计及施工关键技术,旨在为实际工作奠定理论基础,提供一定参考价值。

1、PLC技术的特点

PLC技术在火电厂的主要应用价值在于调整和处理当前火电厂发电活动中存在的耗电量大、可靠性低的问题，借助PLC技术有效保障火电厂的整体运行和火力发电的效率，从工作落实情况和技术应用效果来看，实质上PLC技术是微机技术和传统控制技术的结合。在火力发电厂中应用PLC技术时，对相关操作人员的能力水平要求相对较低，因此不会对专业技术人员带来新的工作压力，仅需要操作人员对电气梯形图指令有全面的认识即可。在长期以来的PLC技术应用过程中，我国在该领域的技术水平也得到了进一步提升，能够将其应用到更多的行业领域。

2、工艺流程

首先要完成电缆敷设装置的安装，在敷设的起始位置安装电动放线架，然后用千斤顶将电缆盘悬浮在空中，用橡胶轮胎完成电缆盘边缘夹紧处理，拧紧调整。至于电缆龙门支架则要安装在电动放线架的出线端，将牵引机设置在敷设终点位置。将牵引机一端与钢丝绳连接，将钢丝绳另一端与电缆头相连，再利用托缆滑架，将钢丝绳依次通过电滚轮、滑轮。其次，要采用控制系统进行电缆的敷设作用。如果需要系统实现电缆的自动敷设，则可在人机界面录入操作指令，比如，电缆的敷设速度、敷设时间、加速度、减速度等，之后点击运行模块，系统便会控制牵引机依照既定程序完成电缆敷设。而电动放线架则要结合电缆放线的实际张力，完成电缆放线速度的动态调控，直至电缆敷设完成后，系统才会自动停止。如果在电缆敷设环节出现需要收回电缆的情况，则要通过手动控制的方式，实现电滚轮的翻转。如果要调整各电缆敷设形状，则同样要采用手动操作的方法，进行相关设备的调控。

3基于PLC的电力电缆敷设控制系统设计要点

3.1 重视线路勘测工作

在电力电缆施工过程中，要提前做好现场调查，探索施工线路，保证施工方案的科学合理性，以免发生后续事故或影响施工进度。线测主要是测量剖面,工作人员需掌握扎实的理论知识,保持认真负责的工作态度,科学编制线路路径长度,提升线路安全性以及便捷性,合理控制成本投入。一般情况下,电力电缆测量的精度要求不高,主要是对高差、转角角度等进行核查,测绘人员需重点注意记录错误等低级错误,根据实际情况选择合适的测量方式,严格遵循相关规范标准,确保数据资料的真实性、准确性。此外,测绘人员还需掌握线路设计知识,深入分析现场地形、设计状况等,并加强与设计人员之间的交流,围绕设计目的开展工作,保证测绘的精度,为后续施工提供数据支持[1]。

3.2 软件设计

软件设计主要包括PLC程序和人机交互界面。本设计采用tiav16软件设计PLC程序。控制系统需要涵盖自动控制方式和手动控制方式，手动控制需要分别实现电动放线架和电动滚筒的控制。其中初始化程序通常用于初始系统的运行参数，自动运行程序则以传感器数据的接收、处理程序位置，同时还包括PID运算以及设备驱动程序。至于故障报警程序则要将伺服电机以及电滚轮报警包括在内。而系统的人机界面则要具备以下模块：参数显示模块，比如，当前速度、目前位置、导引速度、越位位置设置、主速设置、张力位置设置、加速度时间、减速度时间、当前运行模式、设备运作状态、电滚筒排序、正转反转选择、自动单站速度设置、单站调节站号设置、自动单站速度写入等；故障复位；启动；停止；自动；手动排序读取；参数设置；手动画面；故障查询。

3.3结合信号传输电缆的应用范围，做好对信号线的选择

为降低接线问题对信号传输造成干扰的概率，在信号线的选择上，应结合信号传输电缆的应用范围和设备、电气元件的需求进行考虑，保证二者间的适配性。在明确这一要点后，重点做好对传输信号特点特征的明确，将其特征作为选择信号传输电缆的第一要素。考虑到控制机柜的大小和内部空间上的问题，应尽可能留有较为充足的操作空间，并尽量做好对信号传输电缆相关影响的把握，合理选择信号传输电缆的粗细。基于对控制机柜内部不同信号之间影响的考虑，还需要在材料的选择上，做好对屏蔽效果的重视，各个电气元件和线路的抗干扰能力，保障信号传输效果

[2]。

3.4合理调整接地工作，降低干扰问题的出现概率

在PLC热控系统中，信号的输入和输出都需要通过信息设备进行控制。为保证信号传输线与信息设备之间的有效连接，应将信号传输线的位置设置并安装在电缆槽内，从而实现对接地效果的保障。在火力发电厂的整体环境下，难免会出现多种类型电缆相互交叉覆盖的问题，为合理规避这一问题，考虑使用双层屏蔽模式，将外部屏蔽的电缆进行两端接地，而内部则做好一端接地，从而实现对干扰问题出现概率的控制。如果在实际运转过程中仍存在较为强烈的干扰问题，可以考虑将信号控制器融入火力发电厂的PLC热控系统中，就完成对接地工作落实效果的保障。

3.5加强电缆质量监督

电力电缆工程对电缆的性能要求很高，需要具有一定的耐热、抗老化、电气等性能。其中，电性能主要是导电、传输、电绝缘等，绝缘与电阻、电阻点、介质损耗等有关。传输性能包括高频传输、抗干扰等。电缆耐热特性是指耐温等级、散热效果。抗老化性能则是在外界环境作用下,需要保证电缆原有性能。此外,为满足电力系统运行需求,电力电缆工程还应具备一定耐震、抗拉、可弯曲等机械性能,并能够承受电化、化学物质、细菌以及生物的侵蚀。为保证项目工程的稳定性,延长使用寿命,施工时需做好质量监督检测工作,可以选择火烧等方式,对电缆材料进行核查。如果绝缘材料是聚氯乙烯,使用明火燃烧,便会散发刺激性气味,出现浓烟、明火的情况,如果是其他材料或者不符合质量标准,便不会出现上述特征现象。核查金属导线截面时,选择精确度高的卡尺,认真测量导线直径,计算出截面的实际面积,并与相关标准规范对比,杜绝不合格品流入[3]。

4 结束语

综上所述，通过对电力电缆敷设中使用的设备和工艺的分析和讨论，阐述了电力电缆敷设的恒张力控制方法，提出了基于PLC的电力电缆敷设控制系统的设计路径，并通过系统测试实验验证了控制系统设计的可靠性和可行性，切实保障电缆敷设质量，且系统能够实现稳定运行，电缆敷设速度可以结合实际需求进行适当调节，使电缆敷设具有极高的自动化水平。

参考文献：

[1]王大朋.高压电力电缆蛇形敷设设计的探讨[J].通讯世界,2015,(11):160-162.

[2]李春婷.电力电缆的敷设设计探讨[J].科技与企业,2014,(17):259.

[3]陈明.电力电缆选择与敷设设计概议[J].中国高新技术企业,2013,(04):37-39.