壓磚機模擬量的干擾測試分析及抑制措施

丁亞輝

摘 要：通過對壓磚機主缸壓力的示波分析，找出壓機主缸壓力受干擾的來源，歸納了變頻干擾的類型，提供抑制干擾的措施。

關鍵詞：液壓自動壓磚機;PLC;主缸壓力的示波分析;共地;輻射干擾

1 前 言

陶瓷壓磚機是陶瓷磚生產線最關鍵的設備，是機、電、液、計算機控制技術和陶瓷工藝技術相結合的現代高科技設備。液壓自動壓磚機是陶瓷墻地磚生產在線重要的設備，壓磚機一般采用模擬量壓力傳感器檢測主缸壓力，做好各項抗干擾措施，才能達到壓力精準控制的目的。因此了解干擾的來源，并從源頭切斷干擾的傳導路徑，顯得尤為重要。

2 電磁干擾

按傳播路徑來分，電磁干擾可分為傳導干擾、空間干擾;傳導干擾又分共模干擾和差模干擾，空間干擾又分輻射干擾和感應干擾;感應干擾又分電場耦合和磁場耦合。如圖1所示：

構成干擾要有三要素，騷擾源，傳播途徑，敏感設備。騷擾源分兩種，一種是電場的騷擾源，一種是磁場的騷擾源。

（1）射頻輻射干擾，來自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。當變頻器的輸入輸出電纜上有射頻干擾電流時，由于電纜相當于天線，會產生電磁波輻射，產生射頻干擾。變頻器輸出電纜上傳輸的電壓，包含高頻的成分，產生電磁波輻射，形成輻射干擾。射頻輻射特性是受干擾的電子設備越近，干擾越嚴重。

（2）諧波干擾，整流電路產生諧波電流，這種諧波電流在供電系統的阻抗上產生電壓降，導致電壓波形發生畸變，這種畸變的電壓對于許多電子設備形成干擾（大部分電子設備僅能工作在正弦波電壓下），常見的電壓畸變是正弦波的頂部變平，諧波電流一定時，電壓畸變在弱電源的情況下更加嚴重，這種干擾的特征是會對使用同一個電網的設備形成干擾，與設備與變頻器之間的距離無關。

（3）射頻傳導發射干擾，由于負載電壓為脈沖狀，因此變頻器從電網吸取電流也是脈沖狀，這種脈沖電流中包含了大量的高頻成分，形成射頻干擾，這種干擾的特征是會對使用同一電網的設備形成干擾，而與設備與變頻器之間的距離無關。

3 測試方法

利用專用示波器對壓磚機主缸壓力進行采集，對比在不同接地條件下的主缸壓力波形，從中找出一些變化規律：

（1）變頻器、壓機控制柜采用不同的接地條件（分開獨立接地、與壓機或壓機控制柜共接同一接地網），在變頻器運行時，對比主缸壓力波形，驗證正確"接地"與否，對變頻器干擾的作用。

（2）不同變頻器品牌在"共地"和"不共地"條件下，對比測試主缸壓力波形，驗證不同品牌變頻器的干擾是否存在差異。

（3）測試不同品牌變頻器運行時，在與PLC近距離接觸時，驗證變頻器是否產生輻射干擾。

測試流程如圖3 所示。

4 測試結果

通過上述五組對比試驗，我們從主缸壓力波形發現：

（1）當變頻器地線與壓機控制柜地線分開獨立接地時，A變頻器對主缸壓力的干擾很小，如圖4。

（2）當變頻器地線與壓機控制柜地線接入同一接地網時，A變頻器對主缸壓力的干擾特別大，如圖5。

（3）不同品牌變頻器，所產生的干擾是存在差異的，S變頻器無論是否共地，均不產生干擾，如圖6。

（4）A變頻器同時存在輻射干擾，如圖7。

通過上述5組測試，可找出其中規律：變頻器與壓機或控制柜共接同一接地線，是變頻器干擾壓機模擬量（主缸壓力）的主要途徑，即變頻器的諧波干擾，是引起主缸壓力波動的主要原因。

5 干擾的抑制措施

通過良好的接地、規范的布線，可以有效減少干擾或切斷變頻器干擾的傳導途徑，提高壓機模擬量的抗干擾能力。可通過以下措施來抑制變頻器干擾：

（1）在壓機前后敷設兩個或兩個以上的接地網絡，且滿足以下要求：

1）壓機接地分為主體、動力柜、控制柜三大部分，要求主體的地基網絡必須與工廠電網的地網分開，獨立接地。

2）控制柜單獨接地，接地扁鋼深入地下不少于2.5 m。 3）大功率電動機、翻坯機、料車等變頻設備須獨立接地，不能與壓機主體、控制柜共地線。

4）多壓機時，各處接地極不得串聯使用。

5）動力柜、泵站使用的接地電阻不大于4 Ω，自控柜、壓機使用的接地電阻不大于1 Ω。

（2）規范布線：

1） 動力柜到泵站的三相交流電源線、動力柜到控制柜的電纜線，分開敷設，且兩個并行的線槽最小距離不小于0.6 m。

2） 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。

3） 與變頻器相連的信號電纜，應使用屏蔽電纜或者使用中間繼電器隔開PLC與變頻器。

4） 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生二次干擾。

5） 壓機動力柜到泵站電機的動力電纜盡可能短，地下敷設時應注意避免重迭交叉。

6） 壓機控制柜到各接線處的電纜應盡可能短。

7） 壓機自控柜到布料系統電柜的接線應經由泵站前方線槽通過，盡量遠離泵站電機及動力柜。

8） 翻坯機、料車等變頻設備的電源，避免直接從壓機動力柜引用。

9） 大型變頻設備及電柜應遠離壓機控制柜，降低輻射干擾影響。

（3）采用抗干擾的數字量SSI壓力傳感器，是快速解決外部干擾的途徑之一。恒力泰YP系列中大型壓機上已推廣應用。同樣適用受外部干擾嚴重，且難以在現場重做地線的壓機。

6 結 語

液壓自動壓磚機PLC控制系統的抗干擾是一個十分復雜的問題，通過示波測試和對比分析，直觀顯示變頻干擾的主要途徑。通過良好的接地、規范的布線，可以提高壓磚機控制系統的抗干擾能力，可極大提高壓磚機主缸壓力的精確性、重復精度，解決因壓力不穩引起的磚坯分層，提高產質量。

參考文獻

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