1引言
悬垂控制器是交联生产线一个很关键的部分，位于加热硫化管的第四和第五段（从顶部算起）之间，该段不直接加热。本系统的悬垂控制器采用的是自行研制开发的非接触感应式悬垂在线测控系统。采用悬链式干法交联线生产电缆，必须要注意一个问题即上下牵引机速度的同步。在实际生产过程中，由于电缆缆芯在管道中不同位置处因温度不同而带来的热膨胀不同、管道中压力的影响以及冷却水的影响等都使得上下牵引不可能保持同步，所以如果控制不当，电缆容易在管道内产生振荡甚至碰壁，轻则加工电缆成为废品，重则破坏加热管道，影响正常生产。因此悬链式干法交联线必须有一个在线、实时调节下牵引的速度，达到上下牵引速度同步的专门装置，该装置即为悬垂控制器。
2系统构成及原理
悬垂控制系统（既电磁感应式测控系统)就是本课题讨论的测控方法。此方法也有数字式和模拟式之分，本系统采用的是数字式，主要由发射极（包括发射控制器，发射线圈）和接收极（包括接收控制器，电磁感应传感器）等部分组成。发射控制器主要由由稳压电源、信号发生电路、电压放大器、幅值控制电路和功率放大器组成。函数发生器即信号发生电路，产生频率约为200KHZ的正弦信号，经过电压跟随器和放大电路，由功率放大器进行功率放大，其中在放大电路上加上了幅值控制电路。功率放大后的正弦信号加在发射线圈的两端。发射线圈是一个环型线圈，故习惯称为环行变压器。套装本线圈的一段硫化管应该对地和其他管道绝缘。由于本测控系统的工作温度比较高（大概在300~400℃），故设计了一个聚四氟乙烯材料的圆环安装发射线圈外部。接收控制器主要由稳压电源、整流电路、放大电路、滤波电路和PLC组成。信号处理电路对电磁感应传感器中的信号进行处理，主要包括放大、滤波、整流等。PLC主要分析电缆的位置，并负责输出控制信号和位置显示信号。电磁感应传感器实质是一个LC接收线圈，接收信号的大小和电磁感应传感器的电感量L有关系，而L的大小和很多因数有关，其中与匝数的关系为平方正比，关系最明显。电磁感应传感器的匝数是一个非常重要的参数。传感器骨架要采用聚四氟乙烯材料，骨架的设计也要考虑到线圈的横截面大小，导线应该用耐高温的复线。系统原理是发射控制器产生一定频率（约几百KHz），一定功率和电压幅度的正弦信号，加在发射线圈的两端，通过电磁感应，在电缆缆芯上感应出相应频率的交变电势，由于电缆缆芯和分布电容构成回路，故缆芯上产生高频交变电流，电磁感应传感器正是感应电缆中高频的交变信号，接收控制器主要对接收信号进行调理，由PLC分析、处理并实现控制[2]。
3控制系统PLC软件设计
接收控制器接收两路信号通过整流电路和放大电路后分别接入EM231的两个模拟输入口A、B，PLC软件设定了定时中断，程序定时从两端口采集数据，经过数字滤波后，得到平滑，稳定的数据。主程序在初始化程序中也设定了定时中断，中断程序中设定了中断标志。当主程序检测到中断时，程序向下执行。初始化子程序中设定了中断，同时也给一些变量赋初值。在本系统设计中，压控也在这里初始化，即一上电就让发射电压有一个适中值，一般使加在发射线圈上的电压为20V左右。控制输出子程序采用差值法近似计算，对信号A、B进行如下处理：P=KA-B*CA+B其中K为比例系数，P为本次该输出的信号，系数C为中心调节系数，由于实际制造过程中，两个传感器不可能完全一致，所以当电缆在管道中间时，两者的信号不可能一样。系数C就是对其中一个信号进行修整，使两个传感器的信号在修正后在中间位置处一致。K为比例系数，该值可以调整，该值的大小对输出结果有一定的影响。考虑到本系统还是一个大延时系统，故还需对输出信号做延迟处理。P=nP+（1-n）SS=P其中P为本次输出量，S为上次输出量，0〈n〈1，该式可根据n值的不同调整本次输出量和上次输出量的比例，在响应的快速性和稳定性方面达到一个平衡点[3]。
调整C值子程序的作用是调整差值法中的中心系数C。虽然本系统是当电缆在中心位置时调整确定的C值，但是也可以人为调整C值变大和变小，C值的改变影响到输出结果的正负与大小，叠加在直流调速装置上的信号也发生变化，电缆的中心位置会向上或向下移动。故设计了两个按钮，一个使中心位置向上偏移，一个使中心位置向下偏移。确认C值子程序保存调整好的中心系数，以便在下次开机时读出该系数，以免再次调整，该功能主要是面向设计人员。点灯子程序的作用是响应C值的调整。C值的上下调整可分为几档，为了清楚地让操作者知道现在的调整量在第几档，程序中设计了与第几档相对应的LED灯显示。调整K值子程序调整差值法中的系数K，K的大小对调整量的大小和稳定性有一定影响，该程序通过累加一定的次数的输出量，比较其输出量是增大还是减小，据此改变系数K，使电缆运行平稳。PID程序的输出量就是实际控制信号，输入量是差值法的计算结果。PID子程序中主要用了PLC中的PID指令。PID指令是执行PID运算的简单而功能强大的指令。
需要注意的是回路输入输出值要调整到需要的范围内。本系统设计了几个按钮，按钮的作用用来调整稳态时电缆在硫化管道中的位置。系统中也设计了几级，为了使操作者清楚的知道现在的调整在哪一档，PLC利用数字量输出口来响应调整的位置。在实际调试过程中，发现用近似的差值法的输出结果叠加在直流调速装置的信号上来控制牵引电机的效果比较好，但是它与实际的位置信号有一些差别。由于上下两个线圈（电磁感应传感器）的比值与偏移距离近似线性关系，而且在几种典型的工况下线性关系差别很小，故可通过一些位置的标定，在各位置间线性插值，计算出电缆的位置信号，故本系统中位置显示信号用比值法来计算效果较好。计算的结果通过EM232模拟口2输出到双极性的位置表头，让操作者形象地知道电缆在硫化管道中的位置。按键的去抖动问题本系统按钮设计中的一个共同问题。当按下某个按键上时，程序变会执行相对应的模块，但是由于计算机扫描速度比较快，如果操作者还没有释放按键，则对应的模块就会反复执行，好象操作者在连续操作该键一样，该种情况为连击，它使操作者很难准确地进行操作。同时本系统也担心一些干扰，比如操作者误碰了某个按纽，结果导致某个系数发生改变。为此本程序设计的主要是思想是当程序连续检测到某个按键按下一定次数时，就响应该按键，响应该按键后，复位标志，使得程序不响应连击。
4系统功能概述
悬垂测控系统使用效果良好，对于提高我国电缆的生产质量，提高我国电缆生产企业的经济效益，促进企业的自动化，现代化乃至整个电缆行业具有重要的影响和意义。
5结论
本文设计的非接触感应式电缆悬垂度在线测控系统，可实现电缆位置在线检测和控制，多年来的实践证明了本系统设计理论的正确性和设计方案的可行性。
作者：庞师宾 单位：南京艺工电工设备有限公司
