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(tǒng)中，巷道式堆垛機是一種很重要的單機搬運設(shè)備。陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司延安卷煙廠所引進的DQ511型堆垛機已投產(chǎn)9年，目前還在正常工作運行中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障導(dǎo)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(jīng)濟損失。經(jīng)查，造成DQ511型堆垛機運行故障的核心原因在于網(wǎng)路結(jié)構(gòu)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(yōu)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(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（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(tǒng)連接而成，從而實現(xiàn)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(shè)備主體上，為減少震動，傳統(tǒng)的做法是在電控柜下方裝配橡膠隔墊。但此舉讓設(shè)備和系統(tǒng)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(shè)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(fā)生，最終導(dǎo)致堆垛機在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)如圖2的故障信息。

二、原因分析

圖1：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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(xiàn)與有用信號無關(guān)、并對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或信號傳輸有害的諧波電流。這種諧波電流在供電系統(tǒng)的阻抗下產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)致電壓波型發(fā)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(shè)備的通訊產(chǎn)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?shù)慕K端正好連接的是總線端子系統(tǒng)，它的端子上連接的正是故障信息對應(yīng)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(chǎn)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(xù)。通過對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(shù)據(jù)線A口和B口，使總線電纜的阻抗連續(xù)。并將原來的總線接頭指撥開關(guān)調(diào)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(jié)

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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(zhì)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(jīng)濟風(fēng)險，也提高了設(shè)備運行效率。