YP系列墻地磚液壓自動壓磚機PLC的抗干擾分析

摘要:文章分析了YP系列墻地磚液壓自動壓磚機電氣控制系統(tǒng)PLC的電磁抗干擾問題，以YP4000型壓機為例，列舉了具體可供參考的抗干擾措施。

關鍵詞:液壓自動壓磚機;PLC;YP4000壓機

1引 言

陶瓷液壓自動壓磚機是集機械、電氣、液壓、氣動技術和陶瓷工藝技術于一體的專用設備，也是陶瓷墻地磚生產(chǎn)線上最關鍵的裝備。說它關鍵，主要是由于它既聯(lián)接著原料加工，又關系到后面的磚坯干燥燒成，若壓磚機出現(xiàn)故障，可影響到整條生產(chǎn)線的正常運轉。

YP4000型墻地磚液壓自動壓磚機(以下稱壓機)所采用的電氣控制系統(tǒng)為西門子S7-300系列可編程控制器(PLC)。由于建筑陶瓷生產(chǎn)工況惡劣，壓機的工作環(huán)境多處在各種強電設備所形成的強電磁環(huán)境中，所以壓機控制系統(tǒng)具備可靠性、穩(wěn)定性和良好的抗干擾能力就顯的尤其重要。壓機的控制系統(tǒng)——西門子S7-300系列PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設計的控制器，在產(chǎn)品設計和制造過程中就采用了多重抗干擾措施，故具有較強的適應惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，以及良好的運行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取特殊措施，就可以直接在陶瓷墻地磚生產(chǎn)環(huán)境中使用，但是由于它直接和現(xiàn)場的包括布料系統(tǒng)在內的各種I/O設備相連，外來干擾很容易通過電源線或I/O傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動作，所以有必要提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

2PLC可能受到的干擾分析

PLC受到的干擾可分為外部干擾和內部干擾。在陶瓷墻地磚實際生產(chǎn)環(huán)境內，外部干擾是不定的，與PLC控制系統(tǒng)結構無關，且外部干擾源是無法消除的，只能針對具體情況加以限制;內部干擾與控制系統(tǒng)結構有關，主要通過系統(tǒng)內交流供電電路，直流模擬量輸入信號等引起，對此可合理設計系統(tǒng)線路來削弱和抑制內部干擾以及防止外部干擾。

2.1 PLC控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境

PLC是專為工業(yè)控制領域設計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在陶瓷墻地磚生產(chǎn)環(huán)境中使用。但是因陶瓷墻地磚生產(chǎn)環(huán)境惡劣，如果控制系統(tǒng)安裝使用不當，會降低系統(tǒng)的可靠性。PLC使用環(huán)境溫度通常在0～55℃范圍內(如外部環(huán)境溫度很高，應該在控制系統(tǒng)附近安裝冷氣設備)，應避免太陽光直射，安裝位置應遠離發(fā)熱量大的器件，同時應保證有足夠大的散熱空間和通風條件。環(huán)境濕度一般應小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。并且壓機工作場合通常有大量腐蝕性的原料粉塵，特別是微粉原料，因為其工藝顆粒很小，更容易漂浮在壓機的工作環(huán)境中，故需將PLC封閉安裝。

2.2 PLC的電源與接地

PLC本身的抗干擾能力一般都很強。通常，只要將PLC的電源與壓機的動力設備電源分開配線，對于電源線的干擾，一般都有足夠強的抑制能力。但是，壓機工作中與包括布料設備在內的多種設備有I/O連接，而這些設備所用的變頻器少則3、5個，多則數(shù)十個。這些設備工作時，所產(chǎn)生的電磁干擾對壓機影響很大，特別是對位移控制、壓力控制的影響更大。此時電源干擾特別嚴重，可加接中間繼電器以減少設備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應給PLC接專用地線，并且接地點要與其它設備分開，與其他設備間采用并聯(lián)接地方式，避免把各設備間產(chǎn)生的電位差引入PLC控制系統(tǒng)。此外，接地線要足夠粗，接地電阻要小，接地點應盡可能靠近PLC 。

接地的目的有兩個，一是為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。這里的接地是指決定系統(tǒng)電位的地，而不是信號系統(tǒng)歸路的接地。交流地線是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器構成供電回路。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個嚴重的干擾源。因此交流地線、直流地線、模擬信號地線和數(shù)字信號地線等必須分開。數(shù)字信號地和模擬信號地的共點地最好置懸浮方式。地線各點之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。系統(tǒng)地端子是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當電磁干擾比較嚴重時，這個端子需與接大地的端子連接。

2.3 PLC的輸入、輸出設備

輸入電路是PLC接受開關量、模擬量等輸入信號的端口，其元器件質量、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。以開關量輸入/輸出為例，輸入方面，按鈕、行程開關的觸點接觸要保持良好狀態(tài)，接線要牢固可靠;輸出方面，PLC的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，晶閘管輸出只能用于交流負載，晶體管輸出只能用于直流負載。此外，PLC的輸出端子帶負載能力是有限的，如果超過了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。外接繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件的質量，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。常見的故障有線圈短路、機械故障造成觸點不動或接觸不良。這方面可以通過選用高質量的元器件來提高可靠性。為了防止或減少外部配線的干擾，交流輸入、輸出信號與直流輸入、輸出信號應分別使用各自的電纜;對于集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線、必須使用屏蔽電纜，屏蔽電纜在輸入、輸出側懸空，而在控制側接地。

3YP4000型墻地磚液壓自動壓磚機PLC抗干擾的幾點措施

YP4000型墻地磚液壓自動壓磚機作為恒力泰機王，是YP系列墻地磚液壓自動壓磚機中的典型代表，以YP4000型墻地磚液壓自動壓磚機的電氣系統(tǒng)為例，列舉以下幾點壓機PLC抗干擾的具體操作措施。

(1) 嚴格執(zhí)行關于壓機各部分設備的接地規(guī)定。壓機分為主體、動力柜、控制柜三大部分。要求主體的地基網(wǎng)絡必須與工廠電網(wǎng)的地網(wǎng)分開，獨立接地。控制柜同樣單獨接地，接地扁鋼深入地下不少于2m。控制柜內不同電壓等級的線纜(DC24V、AC220V)， 應該分開走線，即在柜內分左右線槽走線。

(2) 模擬量輸入/輸出信號線，應該獨立用屏蔽線纜走線。對于各模擬量信號線剝離屏蔽層后的裸露電線應盡可能短，并且剝離后的屏蔽層與信號線間應反向走線并良好接地，以防止屏蔽層內的干擾信號對模擬信號產(chǎn)生二次干擾。

(3) 電柜內的走線應該盡可能短，端子排和柜外元件的連線也應該盡可能短，特別應該避免信號線的正極線和零伏線之間的包圍面積過大，形成類似天線的接法，兩線之間的包圍面積越大，所造成的干擾就越大。

(4) 柜內PLC安裝底板單獨用較粗線纜(大于2.5m2)連接至柜內接地扁鋼，柜內各部件的接地應使用單獨線纜采用并聯(lián)方式連接至接地扁鋼;并且柜內各種元件安裝時應該確保金屬可靠連接，清除金屬表面的涂料。主要是安裝背板的油漆，如圖1。最好能采用整塊的鍍鋅板材作為安裝背板，以最大限度地降低柜內各元件間的電位差。

(5) 和變頻器相連的信號電纜，都應該使用屏蔽電纜;或者使用中間繼電器分隔開PLC和變頻器，如圖2所示。

(6) 確保通入各用電元件的24V直流電源達到或接近24V，動力柜通入控制柜的24V電源和PLC電源模塊的輸出24V電源應該保持0V線短接。

(7) 最后要求相關調試人員在完成接線或調試后，確保所接線纜和端子排上的所有線纜都牢靠連接。

4結束語

在建筑陶瓷生產(chǎn)工藝和技術日新月異的今天，液壓自動壓磚機在陶瓷墻地磚生產(chǎn)線上的地位越來越重要，保證液壓自動壓磚機良好的運行可靠性、重復性、調控性、耐久性顯得尤其重要。 液壓自動壓磚機PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個十分復雜的問題，應綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，對癥下藥。通過提高液壓自動壓磚機控制系統(tǒng)的抗干擾能力，可極大提高壓機的運行穩(wěn)定性、運動控制和輸出壓力的精確性，保證壓機產(chǎn)能的良好輸出，提高生產(chǎn)效率。

參考文獻

[1] EMC Guide Line.西門子培訓教程.

[2] 西門子.S7-300可編程控制器硬件和安裝手冊.2003.

[3] 韋峰山，馮瑞陽，彭滬新.力泰YP系列陶瓷液壓自動壓磚機

性能及創(chuàng)新特點[J].陶瓷.2006.

[4] 瑞平.PLC抗干擾及解決方法.中國工控網(wǎng)，工控論壇，PLC論壇.