TH.2024.01.019]
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一种电缆自动绕包机的设计与实现(PDF)

《工业仪表与自动化装置》[ISSN:1000-0682/CN:61-1121/TH]

Author(s):: YU Minqiang; WANG Li; SHEN Hui; LU Rui; LU Wenqin; (Changzhou Power Supply Branch, State Grid Jiangsu Electric Power Co, Ltd., Jiangsu Changzhou 213000, China)

Keywords:: high voltage cable; wrapping tape; constant tension control; electric machine; microcontroller

摘要:: 针对输配电重要部件高压电缆在发生线芯断裂、绝缘层破损等故障时，人工绕包维修存在效率较低、易损伤电气性能等问题，文中提出了一种利用微控制器自动化调节齿轮做卷绕运动的电缆自动绕包机设计。电缆自动绕包机的机械结构利用步进电机与C型齿轮结构实现卷绕机械运动，其控制系统的硬件部分利用传感器、微控制器、串口电路、数模转换处理电路等实现高压电缆绕包过程的恒张力反馈系统，软件部分通过运行模式和调试模式满足绕包过程的实时性和交互性需求。利用绕包过程中常用的3种带材完成自动绕包的实际效果测试，测试结果表明，所提出的电缆自动绕包机在对3种材料进行的绕包过程中，可以保证张力的恒定，其结果满足铺设电缆所需要的性能，提升了绕包效率和质量。

Abstract:: In order to solve the problems such as low efficiency and easy damage of electrical performance in the maintenance of high voltage cable, which is an important part of transmission and distribution, the paper presents a design of automatic cable winding machine which uses a microcontroller to automatically adjust the gear for winding motion. The mechanical structure of the automatic cable winding machine uses the stepper motor and C-type gear structure to realize the winding mechanical movement. The hardware part of the control system uses sensors, microcontrollers, serial ports and digital-to-analog conversion processing circuits to realize the constant tension feedback system of the high voltage cable winding process. The software part meets the real-time and interactive requirements of the winding process through the operation mode and debugging mode. Three kinds of strips commonly used in the wrapping process are used to complete the actual effect test of automatic wrapping. The test results show that the automatic cable wrapping machine in this paper can ensure the constant tension during the wrapping process of the three kinds of materials, and the results meet the performance required for laying cables, and improve the efficiency and quality of the wrapping.

[1]仇炜,刘真,钟淼龙,等.220 kV金属型高压电缆接头保护装置的泄能孔和壁厚设计[J].高压电器,2022,58(1):190-198.

[2]汪锐,牟志远,任长永.基于谐振特性的高压电缆介损测试方法研究[J].绝缘材料,2022,55(10):107-112.

[3]王延年,李鹏程,廉继红,等.纱线卷绕系统恒张力先进控制策略[J].纺织高校基础科学学报,2023,36(1):49-56.

[4]邱靖超.基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统设计[D].太原:中北大学,2021:15-36.

[5]仉月仙.小型金属窄带恒张力卷绕控制系统设计[J].机械科学与技术,2023,42(3):396-401.

[6]肖云吉.聚四氟乙烯绕包绝缘导线研究与应用[J].机电元件,2020,40(3):6-8,12.

[7]宋欢,丁娉,杨军,等.导线绕包用聚芳酰胺纤维纸热老化及应用性能研究[J].绝缘材料,2022,55(8):37-44.

[8]毛玉祥,康运江,潘登辉,等.钢卷穿心缠绕机张力控制策略研究[J].制造业自动化,2021,43(12):89-92.

[9]郭杰,张亚锋.适宜于非晶窄薄带材的智能张力控制系统的设计与实现[J].机床与液压,2021,49(24):105-109.

[10]张立冬,寇子明,吴娟,等.输送带收卷装置设计及其恒张力控制研究[J].机电工程,2021,38(3):388-392.

[11]曹小华,宋景祥.基于BP神经网络的电缆输送装置恒张力控制研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2021,45(6):1190-1194.

[12]陈宏博,杜向党,汪旭海.基于恒张力控制的小型波浪补偿装置的设计与实现[J].机械与电子,2020,38(03):35-38.

[13]孙志龙,贾立民,刘勇,等.自动绕线机控制系统的研究[J].机床与液压,2022,50(24):54-58.

[14]殷晓康,邓承杰,曹松,等.基于微控制器的便携式共面电容无损检测系统[J].实验技术与管理,2020,37(11):103-109.

[15]李想,李阳.32位微控制器在远程网络化测控系统研究[J].微型电脑应用,2020,36(7):85-87.

[16]唐钏,刘昱,曾林.面向步进电机控制的RISC-V微控制器的设计与实现[J].重庆大学学报,2021,44(11):31-39.

备注/Memo:: 收稿日期：2023-08-28基金项目：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司科技项目（CZ202208）作者简介：俞民强（1979—），男，汉族，江苏常州人，本科，高级工程师。研究方向为电气工程

更新日期/Last Update: 1900-01-01