職業院校PLC實訓室建設中應注意的問題

陳 慧

（鞍山市技師學院遼寧鞍山114003）

職業院校PLC實訓室建設中應注意的問題

陳 慧

（鞍山市技師學院遼寧鞍山114003）

通過在職業院校內建立模擬工廠的PLC實訓室中遇到的一些實際情況，介紹了PLC在具體應用中需要注意的問題。

職業院校；PLC實訓室；實訓柜

近年來，為滿足社會和企業對高技能人才的迫切需求，各職業院校紛紛增加了實習實驗設備和實訓場地建設的投入，以提高學生的動手能力和技能水平。如何能使電類專業的學生在學校就接觸到與企業生產相近的環境，如何建設模擬工廠實訓室，在建設過程中需要注意哪些問題，對此，我校進行了初步探索。

2009年底，我院投入近百萬元籌建了兩個PLC實訓室，該實訓室是按照我校模擬工廠的形式自行設計并建設的。在實訓室建設期間，我校教師查閱了大量的技術資料，聘請了企業的技術人員做指導，設計時，根據學生的年齡特點和學習基礎情況采用端子接線的形式，考慮到學校整體的實習環境以及PLC運行的自身要求和特點，在安裝、布線和安全防護方面做了認真的考慮和嘗試。目前，實訓室運行良好，取得了預想的教學效果。下面就實訓室建設中積累的經驗以及應注意的問題做簡單探討。

工作環境

PLC是一種控制器件，專為工業環境設計和應用，一般來說具有很高的可靠性，對環境條件沒有特別高的要求。

環境溫度PLC設備存放溫度為-20℃~60℃；工作溫度為0℃~55℃；編程器工作溫度為0℃~45℃。PLC四周通風散熱的空間應足夠大。實訓室應安裝窗簾，不要讓陽光直接照射實訓柜。

環境濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應為35%~85% RH。如果濕度過大會對PLC電控柜模擬量的輸入/輸出精度產生影響。因此，PLC實訓室盡量選在遠離水房、防水好的教室。

震動應使PLC實訓室遠離強烈的震動源，特別是10~55Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施，以免造成接線或插件的松動。

安裝與布線

對PLC的干擾主要是來自控制系統中供電電源產生的干擾及線路設備之間產生的電磁感應，現場電磁干擾是PLC控制系統中最常見也是最易影響系統可靠性的干擾因素之一。因此，要重點針對現場的電磁干擾進行PLC的安裝和布線。

正確安裝電源電源干擾是PLC的主要干擾因素之一，PLC正常情況下由電網電源供電。由于電網的電壓經常會受到空間電磁干擾而在線路上產生感應電壓及感應電流，尤其是電網中刀開關操作產生的浪涌電壓、電力設備起停、交直流傳動裝置引起的高次諧波、電網短路暫態沖擊等，通過輸電線路會傳到PLC電源，可能會損壞PLC。因為我校的各種電控和供電實訓設備集中安置，PLC實訓室的電源只好通過安裝一臺帶屏蔽層的變比為1∶1的隔離變壓器對PLC電控柜進行供電，以減小電源引入的電網干擾，也可以在電源輸入端串接LC濾波電路。對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少對PLC電控柜的干擾。安裝時應注意：（1）動力部分、控制部分、PLC、I/O電源線應分別配線。隔離變壓器與PLC和I/O電源之間最好采用雙絞線連接。（2）系統動力線應足夠粗，以降低大容量設備啟動時的線路壓降。（3）如有條件，PLC可單獨供電。采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，以提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統的理想電源。（4）外部電源不要與DC輸出點并聯用作負載，這可能導致反向電流沖擊輸出，需要安裝二極管或其他隔離柵。

合理布線與PLC設備連接的各類信號傳輸線，在傳輸有效的各類信息的同時，總會有外部干擾信號侵入。信號線的干擾主要有兩種：一是通過供電電源串入的電網干擾，這類干擾一般都很小且往往被忽視；二是信號線電磁輻射感應的干擾，這類干擾往往是很嚴重的。在實訓室建設過程中就遇到過這種情況，信號線引入的干擾曾引起I/O信號工作異常，嚴重時還導致元器件的損壞。因此，在布線時應注意以下幾點：（1）PLC的電源線與其他設備的電纜不能敷設在同一管道中。不同類型的線應分別裝入不同的電纜管中，并保持一定的距離。（2）各導線要相互平行放置，且I/O導線與電源電纜之間最小距離應是300mm。（3）將交流線和大電流的直導線與小信號線隔開。（4）PLC的I/O回路盡量使用單股線，若使用多股絞合線時不能將其直接與PLC的接線端子連接，應將多股絞合線接在壓接端子上，否則容易出現火花。（5）PLC基本單元和擴展單元的通信電纜由于傳送的信號小，頻率高，很容易受干擾，應單獨敷設在一個線管中。

正確接地要使PLC正常工作，正確的接地措施是很重要的。要既能抑制電磁干擾，又能抑制設備向外發出干擾，完善的接地系統是PLC設備抗電磁干擾的重要措施之一。PLC設備的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC設備的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。例如，電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀態如雷擊時，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路。在變化磁場的作用下，屏蔽層內又會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統地與其他接地處理混亂，所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。為防止不同信號回路接地線之間的電流引起互相干擾，必須將各系統的信號線內部地線接通，然后各自用導線統一引到接地網絡的某一點，從而實現控制系統一點接地的要求。PLC控制器為了與所控的各個設備同電位接地，叫系統接地。PLC的接地線應盡量短，使接地點盡量接近PLC。接地電阻值不得大于4Ω，接地線截面應大于2mm2。我校是將實訓室的PLC系統地和控制柜內開關電源負端接在一起，作為控制系統地。

安全保護

盡管PLC的運行是安全的、可靠的，作為一個系統而言，穩定可靠和安全仍然是不可忽視的問題。在安全保護方面，我們充分利用了PLC的特點并兼顧學生的實際情況進行設計，使系統的運行真正達到安全、可靠。

設備接線端子的保護雖然PLC是專為學生實訓接線使用的，但設備的接線端子不能承受學生每天的大量旋擰操作。因此，必須將PLC、變頻器等器件的接線端子事先引出到接線端子排上，以減少設備的損壞率。

短路保護為避免PLC輸出設備短路造成PLC內部輸出元件損壞，應在PLC輸出回路中連接熔斷器，進行短路保護。對于PLC輸出設備的電源線應采用與其他線路不同顏色的線進行區分，并提醒學生在實際接線時注意電源線的連接。

漏電保護如果PLC控制的設備中有變頻器，應注意的是變頻器是高頻脈沖，漏電流很大，若采用一般的漏電保護，則會在變頻器啟動時跳閘，因此，供電箱內的漏電保護開關應采用變頻器專用漏電保護開關。

互鎖保護由于PLC內部軟元件的常開觸點和常閉觸點的動作是同時進行的，學生在做電動機正反轉等控制時，要利用接觸器物理元件的常閉觸點對PLC外部硬件進行聯鎖，否則，電動機主回路將短路。

限位保護在PLC的輸入端增加限位輸入信號，在程序中可以利用這類信號實現保護。

限時保護可以利用PLC定時器的特點實現超距離限位保護。

[1]殷洪義.可編程序控制器選擇、設計與維護[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]王紅.可編程序控制器使用教程[M].北京：電子工業出版社，2007.

[3]程周，常輝.可編程序控制器技術與應用[M].北京：電子工業出版社，2008.

（本欄責任編輯：張維佳）

G718

A

1672-5727（2011）02-0133-02

陳慧，女，鞍山市技師學院高級講師，主要從事可編程序控制技術教學。