1 引言
传统的聚氯乙烯(pvc)绝缘电缆存在工作温度低、热老化寿命短、传输容量小、过载能力低等缺点，在实际中正在逐步被交联聚乙烯(xlpe)绝缘电缆所取代[1-2]。低压xlpe电缆的交联方法大多采用硅烷交联，而一步法又是目前最为普遍采用的硅烷交联方法。一步法硅烷交联原理为[3]：将聚乙烯、复合硅烷按一定的比例加入到塑料挤出机中，对挤出机进行逐级加热，使得这几种物质在挤出机的后半段熔融而均匀混合，并进行接枝和预交联。然后挤出成型并放入温水中。最后，在水分子参与的条件下完成最后的交联，形成高分子网状化合物。而对挤出机中各个部位的加热温度决定硅烷与聚乙烯的接枝程度，并将影响交联化合物最终的交联度。因此，保证对挤出机加热温度的控制具有重要的意义。本文介绍了电控系统中的温度控制原理及实现过程，并给出现场调试结果。
2 交联电缆生产线结构及电控系统
一步法交联电缆生产线的工作过程如图1所示，电缆导体外表要包覆两层材料，分别为内屏层和绝缘层，所需的原材料由计量称分别提供给内屏层挤出机和绝缘层挤出机，硅烷和聚乙烯的交联是在绝缘层挤出机完成的。裸露的电缆经放线设备和束线设备后进入前牵引设备，通过前牵引设备的电缆进入模具，被内屏层挤出机挤出的绝缘材料和绝缘层挤出机挤出的硅烷交联聚乙烯所包裹，经过冷却水槽和风干设备处理后，由后牵引设备牵引，经束线设备缠绕在收线装置上。
图1 交联电缆生产线
根据一步法交联电缆生产设备工艺和对控制系统的要求，以及西门子全集成自动化的控制系统设计理念，控制系统结构设计如图2所示。整个系统以plc作为控制系统的核心，用热电偶进行温度测量，用固态继电器驱动加热器或风机调节各点温度，实现对温度的测量及控制；用直流调速器、变频器与旋转编码器实现对电机的转速测量及控制；通过中间继电器控制交流接触器的开关，控制系统中各个设备供电；通过工控机对plc实行监控，达到人机交互的目的；此外，通过工控机实现对其他设备(如电子秤)的通讯控制，以及系统向企业经营管理层(erp)的扩展需要。
图2 系统整体结构图
3 电控系统中温度控制的实现
在生产过程中，电缆的质量主要由整个生产线上的各个设备的速度及挤出机中各个部位的加热温度所决定。因此，电控系统主要分为转速控制和温度控制。下面重点介绍电控系统中温度控制的实现。对生产线中温度控制精度要求较高的18个温度点采用pid控制策略并选用西门子温控模块fm355。通过热电偶测量被测点温度并输入到fm355，同时fm355的输出作用到三相固态继电器并驱动加热器或冷风机实现对温度的控制。
3.1 温度控制模块
西门子fm355为集成pid算法的温控模块[7]，与软件pid控制函数相比，控制算法集成于fm355模块中，所有pid控制的计算和信号采样由fm355完成，不占cpu的扫描时间，cpu通过专用函数与fm355模块进行数据交换，发送命令并接收反馈信号。本文中用系统自带温度控制函数fb52实现fm355和cpu的数据交换及对fm355的控制。fb52在中断程序ob35中执行，ob35中断优先级是12，每隔100ms中断一次。fm355中一个pid控制回路包括过程值采样回路，控制器回路和输出回路三个子回路。首先经过程值采样采得数据，然后与设定值相减算出偏差值，再经过pid运算将结果通过输出信号输出到实际的控制器上。在过程值采样回路中需要对模拟量信号进行参数化；在控制器回路中需要对pid的设定、偏差、控制算法和控制器输出进行参数化；在输出回路中选择输出类型。
