集控智能牽引場(chǎng)一體化系統(tǒng)的研究

劉建鋒 高曉莉 李林峰

（河南電力博大科技有限公司，河南 鄭州450000）

1 概述

牽張機(jī)是架空輸電線路施工的主要牽引設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)在特高壓線路施工時(shí)多使用多臺(tái)牽引機(jī)同時(shí)牽引，解決大牽引的施工需要，施工時(shí)需要多人協(xié)調(diào)配合；設(shè)備同時(shí)牽引作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備噪音大，施工環(huán)境惡劣。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本文進(jìn)行了對(duì)牽張?jiān)O(shè)備實(shí)行集中智能控制、多工況組合的集控智能牽張場(chǎng)一體化系統(tǒng)研究。

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合輸電線路現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況和施工要求，整機(jī)采用分體式，由一套動(dòng)力中心、兩套執(zhí)行單元、一套集控平臺(tái)包含視頻監(jiān)控、操控單元組成。

圖1 整體布局

該系統(tǒng)由變頻電機(jī)為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)280kN 牽引機(jī)同時(shí)牽引作業(yè)?？梢幻騼擅僮魅藛T在集控平臺(tái)內(nèi)完成兩臺(tái)280kN 牽引機(jī)的操控。

執(zhí)行單元主要由機(jī)架、牽引輪、減速器馬達(dá)、出線導(dǎo)輥、尾繩夾緊裝置、液壓升降自卷式收繩裝置等組成。由牽引輪組、兩套減速器馬達(dá)組成末級(jí)齒輪傳動(dòng)，馬達(dá)將動(dòng)力中心輸出的靜液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)末級(jí)傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)牽引輪，完成牽引機(jī)的牽引送線。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用有線控制方式，主要由攝像機(jī)、攝像機(jī)安裝支架、電纜、高清錄像機(jī)、顯示器等組成。攝像機(jī)布置在牽引機(jī)旁，分別對(duì)兩臺(tái)牽引機(jī)牽引輪、收繩裝置進(jìn)行攝像。高清錄像機(jī)、顯示器安裝在操控單元控制室內(nèi)，攝像機(jī)將視頻信號(hào)通過(guò)電纜傳輸至高清錄像機(jī)，高清錄像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)，通過(guò)顯示器顯示現(xiàn)場(chǎng)畫面。

操控單元由電纜、控制室、空調(diào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控顯示裝置組成。電纜、控制室之間采用電氣航插連接，方便拔插；控制室內(nèi)設(shè)有空調(diào)、操作臺(tái)、座椅等。

動(dòng)力中心由兩臺(tái)變頻電機(jī)、液壓泵、油箱、散熱器等組成，它將電機(jī)的機(jī)械能通過(guò)液壓泵轉(zhuǎn)換為靜液壓能，為執(zhí)行單元提供動(dòng)力。油箱、散熱器作為液壓系統(tǒng)的輔助元件，分別為液壓系統(tǒng)存儲(chǔ)液壓油、冷卻系統(tǒng)油溫。

3 集成控制系統(tǒng)研究

牽引機(jī)的控制指令經(jīng)過(guò)PLC 控制器計(jì)算，將開(kāi)關(guān)信號(hào)、PWM模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN 總線信號(hào)，通過(guò)電纜輸送至執(zhí)行單元、動(dòng)力中心PLC 控制器，通過(guò)執(zhí)行單元、動(dòng)力中心PLC 控制器將CAN 總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為原來(lái)的開(kāi)關(guān)信號(hào)、PWM模擬信號(hào)，控制相關(guān)電磁閥、比例閥、變量泵，相反，執(zhí)行單元、動(dòng)力中心的電磁閥、比例閥、變量泵、壓力傳感器、電機(jī)參數(shù)等反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)等執(zhí)行單元、動(dòng)力中心PLC 控制器轉(zhuǎn)換為CAN 總線信號(hào)，通過(guò)電纜輸送至操控單元PLC 控制器，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，傳輸至顯示器、指示燈等。

集控平臺(tái)操控單元由電纜、控制室、空調(diào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控顯示裝置組成。兩臺(tái)電機(jī)參數(shù)分別使用兩臺(tái)5 寸彩色液晶顯示屏顯示，主要顯示變頻器給定速度、輸出電壓有效值、輸出電流有效值、母線電壓、散熱器溫度等；液壓系統(tǒng)參數(shù)分別使用兩臺(tái)7寸彩色液晶顯示屏顯示，主要顯示液壓油溫、液壓系統(tǒng)壓力、牽引力等參數(shù)。使操作人員更好的了解設(shè)備的工作狀況，能夠更加及時(shí)的判斷設(shè)備是否運(yùn)行正常。

圖2 CAN 控制原理圖

圖3 操控單元人機(jī)對(duì)話界面示意圖

4 結(jié)論

本文針對(duì)滿足多臺(tái)牽張?jiān)O(shè)備集中控制的集控系統(tǒng)進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)了大噸位、大輪徑、分體式、智能控制牽引場(chǎng)一體化技術(shù)，將目前受到制約的工作裝置分離出來(lái)。其解決了在大牽引施工條件下需要多人配合，作業(yè)環(huán)境設(shè)備噪音大，施工現(xiàn)場(chǎng)空氣污染嚴(yán)重等問(wèn)題；改善了操作人員的工作環(huán)境質(zhì)量，提高了機(jī)械化施工水平。研發(fā)的集成操控系統(tǒng)可以完成多臺(tái)牽引機(jī)、張力機(jī)的集中控制，自動(dòng)化、通用化程度高，降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高過(guò)程監(jiān)控效能，體現(xiàn)了施工節(jié)約、環(huán)境友好目的，推廣應(yīng)用前景廣闊。