日 期 一直以来，污闪引发的电力事故层出不穷，造成了十分严重的人员、经济损失；仅仅靠人力清扫电力设备已经无法满足电力行业的要求，人力现场清扫电气设备的限制是清扫资金投入大，又有潜在的触电危险，所以不得不停电清扫,人工清扫效率低且清扫成本大。为了解决以上的问题，“变电站清扫机器人”这一课题应运而生，但现有的清扫机器人依旧是以现场控制为主，设计“遥控系统”以来远程清扫，对电力行业的发展具有重大的意义。根据实际的清扫工作要求，首先提出了控制要求，接着把设计分为硬件设计和软件设计两大块。硬件部分重点关注了远程控制清扫机器人的核心部分——远程模块和实时监控设备；软件部分包括清扫机器人的移动程序、虚拟串口设置、远程监控，组态王远程操控；一步一步逐步推进设计工作。设计完成以后，针对一些要求工作展开了模拟的实验。在本次设计中，采用可编程PLC控制器对清扫机器人进行远程控制，工作人员可以清扫危险的带电设备时远程操作机器人，希望这组设计的思想或一些内容对现有的电力行业有一些参考的价值。
引言 1
一、 概述 2
二、组成结构及远程控制方案 4
（一）变电站清扫机器人组成结构 4
（二）清扫机器人控制要求 4
（三）远程控制方案 5
三、系统硬件设计 6
（一）机器人的运动控制电路组成 6
（二）SMC型PLC控制器介绍 6
（三）步进电机驱动的应用 8
（四）远程通信模块及modbus协议 10
（五）视频监控的实现 11
（六）硬件电路连接 12
四、系统控制软件设计及调试 13
（一）SMC软件控制及调试 13
（二）虚拟串口的设置调试 14
（三）远程视频软件设置调试 15
（四）组态王软件控制及调试 16
总结 20
参 考 文 献 21
致 谢 22
附录 24
引言
迄今为止，户外的电力设备绝缘表面积污，导致变电站绝缘设备的 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
绝缘性降低，导致了很多影响恶略的电力事故，如今污闪已经是影响电力系统安全可靠供电的一大隐患；另一方面户外电力设备的外绝缘无法自我清洁，工作人员清扫的同时又存在触电的可能，这就只能对电力设备的外部绝缘设备进行人工停电清扫，在我国的西北地区（干旱粉尘严重）尤其是需要频繁地停电清扫。在电力供应日趋紧张的情况下，在全国电网互联西电东送的大背景下，尽管是少数停电清扫，也会造成生产工作的暂停，造成巨大的经济损失，费时费力，因此变电站清扫机器人是必然的研究课题。
随着以特高压为骨架的全国互联电网的建立，电力系统的供电可靠性越来越重要。变电站一次电力设备的绝缘设备表面上的污秽微粒与雾霾、小雨、冰、融雪等恶劣天气环境的反应下，绝缘设备的绝缘能力将被大大损害，及其容易发生污秽闪络，导致短路等事故进而引发电力事故，降低污闪事故的发生已经迫在眉睫。人工停电清扫绝缘设备的方法由于简单易行所以现如今被广泛采用，但是随着电力网络的发展，特高压电网的建立，加上各种工业污染越来越严重，人工停电清扫的缺点愈加显现。人工停电清扫现如今面临的问题有：清扫工作量过大，工作条件艰苦，且存在触电危险，另一方面又面临电力设备停电时间不能过长、过频的限制，我们不得不考虑利用清扫机器人带电清扫绝缘设备。
目前大部分变电站的清扫工作主要由电力人员承担，清洁成本较高,人工清扫时为了保证安全必须停电，同时由于力度的差异容易损害变电站的设备或者清扫不彻底。与之相比，远程控制的变电站清扫机器人优点十分突出;智能控制机器人，不需要现场操作，只需要远程监控，机器人清扫用力均匀，不会造成瓷片隐裂；机器人可以夜间工作，且工作效率高。
新世纪以来，愈发进步的科学和高压电网的建立，各个领域的工业自动化程度已有很大提高，为了提高清扫工作效率，减少清扫成本，科学降低人员工作强度[9]，需寻找不必监护的变电站设备清扫模式，具有图像和声音的远程清洁监督设备将成为变电站清洁的重要方法。随着特高压电网骨架的建立，西电东送的大格局已经形成，在超高的电压和超远距离输电的事实背景下，人工清扫注定要被机器人清扫所代替。灵活性更高可写入程序的PLC控制系统的清洁机器人将走入千千万万个变电站内。基于现状，探索更灵活、活动范围更广的清洁设施将成为变电站设备清洁的主要发展方向。
一、概述
60年代末期，移动机器人这一科技领域逐渐进入大家的实现，斯坦福研究院数十个科学家研究出了自主移动机器人，这款机器人的工作环境非常恶劣，它自主的识别工作对象，然后自主分析，自主规划路径，最后完成任务,第一台地面自主移动机器人在美国设计完成，它被成为早期的移动机器人。
变电站清洗机器人属于典型的特种移动机器人，随着研究的不断深入和应用范围的不断扩大，在国际上形成了独特的电力特种机器人应用研究领域;目前应用较多的电力特种机器人主要有:变电站瓷瓶清扫机器人、高压带电作业机器人、超高压巡线机器人、核电站作业机器人、变电站设备巡检机器人、锅炉承压部件检测机器人、电缆管道检测机器人等。虽然国外变电站设备巡检机器人的研究起步较早，但仍有许多关键性问题等待解决。
中国正式提出这一概念，是由甘肃省电力公司在2001年组织确定的“330千伏高压设备带电清扫机器人”科技项目，甘肃省电力公司与上海交通大学机器人研究所联合攻关。2002年6月，该项目进入国家863项目，被列入“面向复杂、危险环境应用的机器人系统”专题,2004年8月成功研制出第一台330千伏带电清扫机器人功能性样机。2005年3月18日由甘肃省电力公司和上海交通大学联合研制的国内首台超高压带电清扫机器人近日在兰州顺利通过了测试，这是我国自行研制的首台超高压带电清扫机器人，该机器人由车体、升降设施、作业臂、刷头以及控制部分组成。
330千伏变电设备高压带电清扫机器人主要研发内容：超高压条件下的机械系统 、控制系统、传感器及通信系统的视觉系统的研制等。由各大高校和研究院的专家组成的验收组作出的验收报告指出：一是课题组研制出具有自主知识产权的330千伏变电设备高压带电清扫机器人样机，其主要指标达到合同规定的要求，申请国家发明专利5项；二是课题组研制开发的清扫机构具有升降、旋转、伸缩等5个自由度，在绝缘材料应用技术、高电压技术、液压控制技术等方面具有创新性，在高电压带电清扫技术方面进行新的探索；三是课题组结合我国西部电力网受污染较严重的特点，进行了高电压情况下带电清扫的试验应用和理论方面预研工作，为高电压带电清扫机器人作业系统实际应用提供了技术储备，验收组认为课题组完成了合同规定的任务，同意通过验收如图11。

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