職業(yè)院校PLC實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中應(yīng)注意的問(wèn)題

陳 慧

（鞍山市技師學(xué)院遼寧鞍山114003）

職業(yè)院校PLC實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中應(yīng)注意的問(wèn)題

陳 慧

（鞍山市技師學(xué)院遼寧鞍山114003）

通過(guò)在職業(yè)院校內(nèi)建立模擬工廠的PLC實(shí)訓(xùn)室中遇到的一些實(shí)際情況，介紹了PLC在具體應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題。

職業(yè)院校；PLC實(shí)訓(xùn)室；實(shí)訓(xùn)柜

近年來(lái)，為滿足社會(huì)和企業(yè)對(duì)高技能人才的迫切需求，各職業(yè)院校紛紛增加了實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地建設(shè)的投入，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和技能水平。如何能使電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在學(xué)校就接觸到與企業(yè)生產(chǎn)相近的環(huán)境，如何建設(shè)模擬工廠實(shí)訓(xùn)室，在建設(shè)過(guò)程中需要注意哪些問(wèn)題，對(duì)此，我校進(jìn)行了初步探索。

2009年底，我院投入近百萬(wàn)元籌建了兩個(gè)PLC實(shí)訓(xùn)室，該實(shí)訓(xùn)室是按照我校模擬工廠的形式自行設(shè)計(jì)并建設(shè)的。在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)期間，我校教師查閱了大量的技術(shù)資料，聘請(qǐng)了企業(yè)的技術(shù)人員做指導(dǎo)，設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)情況采用端子接線的形式，考慮到學(xué)校整體的實(shí)習(xí)環(huán)境以及PLC運(yùn)行的自身要求和特點(diǎn)，在安裝、布線和安全防護(hù)方面做了認(rèn)真的考慮和嘗試。目前，實(shí)訓(xùn)室運(yùn)行良好，取得了預(yù)想的教學(xué)效果。下面就實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中積累的經(jīng)驗(yàn)以及應(yīng)注意的問(wèn)題做簡(jiǎn)單探討。

工作環(huán)境

PLC是一種控制器件，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)和應(yīng)用，一般來(lái)說(shuō)具有很高的可靠性，對(duì)環(huán)境條件沒(méi)有特別高的要求。

環(huán)境溫度PLC設(shè)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(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。實(shí)訓(xùn)室應(yīng)安裝窗簾，不要讓陽(yáng)光直接照射實(shí)訓(xùn)柜。

環(huán)境濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)為35%~85% RH。如果濕度過(guò)大會(huì)對(duì)PLC電控柜模擬量的輸入/輸出精度產(chǎn)生影響。因此，PLC實(shí)訓(xùn)室盡量選在遠(yuǎn)離水房、防水好的教室。

震動(dòng)應(yīng)使PLC實(shí)訓(xùn)室遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，特別是10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，以免造成接線或插件的松動(dòng)。

安裝與布線

對(duì)PLC的干擾主要是來(lái)自控制系統(tǒng)中供電電源產(chǎn)生的干擾及線路設(shè)備之間產(chǎn)生的電磁感應(yīng)，現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的干擾因素之一。因此，要重點(diǎn)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾進(jìn)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(wǎng)電源供電。由于電網(wǎng)的電壓經(jīng)常會(huì)受到空間電磁干擾而在線路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流，尤其是電網(wǎng)中刀開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的浪涌電壓、電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的高次諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，通過(guò)輸電線路會(huì)傳到PLC電源，可能會(huì)損壞PLC。因?yàn)槲倚５母鞣N電控和供電實(shí)訓(xùn)設(shè)備集中安置，PLC實(shí)訓(xùn)室的電源只好通過(guò)安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1∶1的隔離變壓器對(duì)PLC電控柜進(jìn)行供電，以減小電源引入的電網(wǎng)干擾，也可以在電源輸入端串接LC濾波電路。對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)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(shù)）的配電器，以減少對(duì)PLC電控柜的干擾。安裝時(shí)應(yīng)注意：（1）動(dòng)力部分、控制部分、PLC、I/O電源線應(yīng)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(tǒng)動(dòng)力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的線路壓降。（3）如有條件，PLC可單獨(dú)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(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。（4）外部電源不要與DC輸出點(diǎn)并聯(lián)用作負(fù)載，這可能導(dǎo)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(shè)備連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線，在傳輸有效的各類(lèi)信息的同時(shí)，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。信號(hào)線的干擾主要有兩種：一是通過(guò)供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這類(lèi)干擾一般都很小且往往被忽視；二是信號(hào)線電磁輻射感應(yīng)的干擾，這類(lèi)干擾往往是很?chē)?yán)重的。在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)過(guò)程中就遇到過(guò)這種情況，信號(hào)線引入的干擾曾引起I/O信號(hào)工作異常，嚴(yán)重時(shí)還導(dǎo)致元器件的損壞。因此，在布線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）PLC的電源線與其他設(shè)備的電纜不能敷設(shè)在同一管道中。不同類(lèi)型的線應(yīng)分別裝入不同的電纜管中，并保持一定的距離。（2）各導(dǎo)線要相互平行放置，且I/O導(dǎo)線與電源電纜之間最小距離應(yīng)是300mm。（3）將交流線和大電流的直導(dǎo)線與小信號(hào)線隔開(kāi)。（4）PLC的I/O回路盡量使用單股線，若使用多股絞合線時(shí)不能將其直接與PLC的接線端子連接，應(yīng)將多股絞合線接在壓接端子上，否則容易出現(xiàn)火花。（5）PLC基本單元和擴(kuò)展單元的通信電纜由于傳送的信號(hào)小，頻率高，很容易受干擾，應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)在一個(gè)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(shè)備向外發(fā)出干擾，完善的接地系統(tǒng)是PLC設(shè)備抗電磁干擾的重要措施之一。PLC設(shè)備的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC設(shè)備的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如，電纜屏蔽層必須一點(diǎn)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(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路。在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其他接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。為防止不同信號(hào)回路接地線之間的電流引起互相干擾，必須將各系統(tǒng)的信號(hào)線內(nèi)部地線接通，然后各自用導(dǎo)線統(tǒng)一引到接地網(wǎng)絡(luò)的某一點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)一點(diǎn)接地的要求。PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位接地，叫系統(tǒng)接地。PLC的接地線應(yīng)盡量短，使接地點(diǎn)盡量接近PLC。接地電阻值不得大于4Ω，接地線截面應(yīng)大于2mm2。我校是將實(shí)訓(xùn)室的PLC系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)電源負(fù)端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。

安全保護(hù)

盡管PLC的運(yùn)行是安全的、可靠的，作為一個(gè)系統(tǒng)而言，穩(wěn)定可靠和安全仍然是不可忽視的問(wèn)題。在安全保護(hù)方面，我們充分利用了PLC的特點(diǎn)并兼顧學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的運(yùn)行真正達(dá)到安全、可靠。

設(shè)備接線端子的保護(hù)雖然PLC是專(zhuān)為學(xué)生實(shí)訓(xùn)接線使用的，但設(shè)備的接線端子不能承受學(xué)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(shè)備的損壞率。

短路保護(hù)為避免PLC輸出設(shè)備短路造成PLC內(nèi)部輸出元件損壞，應(yīng)在PLC輸出回路中連接熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。對(duì)于PLC輸出設(shè)備的電源線應(yīng)采用與其他線路不同顏色的線進(jìn)行區(qū)分，并提醒學(xué)生在實(shí)際接線時(shí)注意電源線的連接。

漏電保護(hù)如果PLC控制的設(shè)備中有變頻器，應(yīng)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(hù)，則會(huì)在變頻器啟動(dòng)時(shí)跳閘，因此，供電箱內(nèi)的漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)應(yīng)采用變頻器專(zhuān)用漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。

互鎖保護(hù)由于PLC內(nèi)部軟元件的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)的動(dòng)作是同時(shí)進(jìn)行的，學(xué)生在做電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)等控制時(shí)，要利用接觸器物理元件的常閉觸點(diǎn)對(duì)PLC外部硬件進(jìn)行聯(lián)鎖，否則，電動(dòng)機(jī)主回路將短路。

限位保護(hù)在PLC的輸入端增加限位輸入信號(hào)，在程序中可以利用這類(lèi)信號(hào)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

限時(shí)保護(hù)可以利用PLC定時(shí)器的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)超距離限位保護(hù)。

[1]殷洪義.可編程序控制器選擇、設(shè)計(jì)與維護(hù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)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(yè)出版社，2007.

[3]程周，常輝.可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

（本欄責(zé)任編輯：張維佳）

G718

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1672-5727（2011）02-0133-02

陳慧，女，鞍山市技師學(xué)院高級(jí)講師，主要從事可編程序控制技術(shù)教學(xué)。