关键词:
牵张设备
集成控制系统
PLC
硬件与软件设计
仿真调试
摘要:
本研究针对传统牵张设备人力成本高和控制复杂的问题,深入研究牵张设备及控制系统。研究旨在提高高压输电线路建设中操作人员的舒适性,提升运行效率与可靠性,降低施工风险及成本,并确保架线施工的质量与安全。为此,设计了一种基于PLC控制的牵张设备集成控制系统。主要研究内容及结果如下:
(1)根据牵引机和张力机的工作原理,确立牵张设备集成控制效果目标,设计牵张设备集成控制系统的总体结构。之后对牵张设备集成控制系统进行参数优选,包括构建牵张设备集成控制系统数学模型、优选控制对象、优选特征信号、优选控制系统、PLC元器件选型与配置、优选通信方式、优选传感器、优选控制系统软件开发平台。
(2)对牵引机和张力机进行集成控制的硬件设计,包括I/O表的编制、硬件接线图的绘制、硬件组态及配置、控制柜的布置。同时,对牵引机和张力机的主回路和控制电路进行设计。最后,在此基础上编写牵引机和张力机的集成控制程序,涵盖初始化程序、主程序、发动机启动和熄火程序、牵引和送线程序、尾架程序、传感器模块程序。
(3)在控制系统中搭载上位机并进行组态设计,组态过程包括上位机与下位机连接、HMI操作界面变量编辑。之后对上位机操作系统设计,包括欢迎界面、控制界面、实时监控和报警界面。最终,实现了牵张设备的集成控制功能。
(4)对牵张设备的控制程序进行编译和仿真调试,最终结果显示牵引机和张力机的主程序和子程序语法逻辑正确,与CPU设备兼容性良好,运行过程中无故障和异常。控制程序稳定性表现出色,即使多个控制按钮同时按下,依赖系统的互锁功能,控制系统也能正常响应。牵张设备的控制响应速度快,响应时间在4.16 ms至5.73 ms之间,在工业生产自动化控制系统中响应时间属于较快水平;此外,对上位机HMI进行编译和仿真调试,分析集成控制程序的控制效果。最终结果显示上位机能够准确调节牵引机和张力机,牵引力和张力的设定值与实际值误差控制在3%以内,响应时间在3.42 ms至6.73 ms之间,PLC程序执行效果显著。在远程监控报警功能方面,牵张设备的运行状态与实际运行状态一致,传感器显示和危险报警功能反馈正确,反馈时间延迟在3.69 ms至6.73 ms之间,实现了牵张设备的远程监控报警功能,大幅提升了系统的可靠性和稳定性。