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線上最關鍵的裝備。說它關鍵，主要是由于它既聯接著原料加工，又關系到后面的磚坯干燥燒成，若壓磚機出現故障，可影響到整條生產線的正常運轉。

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為西門子S7-300系列可編程控制器(PLC)。由于建筑陶瓷生產工況惡劣，壓機的工作環境多處在各種強電設備所形成的強電磁環境中，所以壓機控制系統具備可靠性、穩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——西門子S7-300系列PLC是專門為工業生產環境而設計的控制器，在產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環境的能力，以及良好的運行穩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環境中使用，但是由于它直接和現場的包括布料系統在內的各種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，從而引起控制系統的誤動作，所以有必要提高系統的抗干擾能力。

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環境內，外部干擾是不定的，與PLC控制系統結構無關，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結構有關，主要通過系統內交流供電電路，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控制系統的安裝和使用環境

PLC是專為工業控制領域設計的，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環境中使用。但是因陶瓷墻地磚生產環境惡劣，如果控制系統安裝使用不當，會降低系統的可靠性。PLC使用環境溫度通常在0～55℃范圍內(如外部環境溫度很高，應該在控制系統附近安裝冷氣設備)，應避免太陽光直射，安裝位置應遠離發熱量大的器件，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，多則數十個。這些設備工作時，所產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接地方式，避免把各設備間產生的電位差引入PLC控制系統。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。完善的接地系統是PLC控制系統抗干擾的重要措施之一。這里的接地是指決定系統電位的地，而不是信號系統歸路的接地。交流地線是PLC控制系統供電所必需的，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、模擬信號地線和數字信號地線等必須分開。數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，有條件可采用環形地線。系統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，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、電磁閥等執行元件的質量，是影響系統可靠性的重要因素。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) 嚴格執行關于壓機各部分設備的接地規定。壓機分為主體、動力柜、控制柜三大部分。要求主體的地基網絡必須與工廠電網的地網分開，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的抗干擾能力，可極大提高壓機的運行穩定性、運動控制和輸出壓力的精確性，保證壓機產能的良好輸出，提高生產效率。

參考文獻

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