DQ511型堆垛機通訊干擾問題及解決對策

文/薛盛鑫

在卷煙物流系統中，巷道式堆垛機是一種很重要的單機搬運設備。陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠所引進的DQ511型堆垛機已投產9年，目前還在正常工作運行中，經常會出現一些故障導致堆垛機停機，更重要的是影響了正常出入庫的進行，嚴重情況下還會造成塌煙的經濟損失。經查，造成DQ511型堆垛機運行故障的核心原因在于網路結構和通訊干擾。為解決此問題，延安卷煙廠對堆垛機通信狀況進行了優化改進，取得了良好效果。

一、問題簡述

目前，延安卷煙廠所采用的5臺DQ511型堆垛機和上位計算機的連接是通過紅外激光通訊器進行的。堆垛機內部網絡（如圖1）通過PROFIBUS-DP總線將PLC、走行變頻器、升降變頻器、貨叉變頻器和總線端子系統連接而成，從而實現對堆垛機的行走、升降和貨叉的控制。鑒于堆垛機的電控柜安裝在運行設備主體上，為減少震動，傳統的做法是在電控柜下方裝配橡膠隔墊。但此舉讓設備和系統的接地效果極差，讓各電器元件安裝空間和布線受限，由此造成強弱電難以分開。加之設備使用時間較長，DP總線絕緣效果弱化，從而造成電流對堆垛機的通訊干擾情況時有發生，最終導致堆垛機在使用過程中經常出現如圖2的故障信息。

二、原因分析

圖1：網絡結構

圖3：改造前總線端子電路圖

圖2：故障信息列表

圖4：改造后總線端子電路圖

鑒于上述情況，當堆垛機的變頻器啟動時往往會出現與有用信號無關、并對網絡系統或信號傳輸有害的諧波電流。這種諧波電流在供電系統的阻抗下產生電壓降，導致電壓波型發生畸變。當諧波電流達到一定值時，電壓畸變在弱電源的情況下變得更加嚴重，從而對電器設備的通訊產生信號干擾。

同時，當變頻器逆變輸出時，會含有較多的高頻信號，如信號波長相對傳輸線較短，信號在傳輸線終端會形成反射波，從而形成對信號的干擾。而信號傳輸的終端正好連接的是總線端子系統，它的端子上連接的正是故障信息對應的各傳感器信號。在信號傳輸至終端時，由于終端阻抗和特性阻抗不同，形成信號反射，從而使信號波形失真（凹陷或凸出），致使無法正確傳輸，產生故障信息。

三、對策實施

要想避免信號的反射和回波，就須在PROFIBUS-DP總線電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，從而使總線電纜的阻抗性得以連續。通過對網絡結構和堆垛機電路圖（如圖3）的查看分析，延安卷煙廠在總線端子系統的總線接頭輸出端增加了一根DP線，以用來連接一個西門子終端電阻的數據線A口和B口，使總線電纜的阻抗連續。并將原來的總線接頭指撥開關調到“OFF”位置上，在總線端子上選取24V電源，為終端電阻器提供電源和PE接地點（改造后的電路圖，如圖4），以杜絕信號干擾。

四、總結

此次堆垛機通訊干擾問題的解決，首先查清問題情況，然后分析故障原因，最終針對性地通過在堆垛機網絡結構中增加終端電阻，以提高堆垛機通訊的抗干擾能力，增強信號的傳輸質量。此方案有效減少了延安卷煙廠維修人員處理故障攀爬堆垛機的頻次，降低了堆垛機塌煙的經濟風險，也提高了設備運行效率。