壓磚機(jī)模擬量的干擾測(cè)試分析及抑制措施

丁亞輝

摘 要：通過(guò)對(duì)壓磚機(jī)主缸壓力的示波分析，找出壓機(jī)主缸壓力受干擾的來(lái)源，歸納了變頻干擾的類型，提供抑制干擾的措施。

關(guān)鍵詞：液壓自動(dòng)壓磚機(jī);PLC;主缸壓力的示波分析;共地;輻射干擾

1 前 言

陶瓷壓磚機(jī)是陶瓷磚生產(chǎn)線最關(guān)鍵的設(shè)備，是機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和陶瓷工藝技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)代高科技設(shè)備。液壓自動(dòng)壓磚機(jī)是陶瓷墻地磚生產(chǎn)在線重要的設(shè)備，壓磚機(jī)一般采用模擬量壓力傳感器檢測(cè)主缸壓力，做好各項(xiàng)抗干擾措施，才能達(dá)到壓力精準(zhǔn)控制的目的。因此了解干擾的來(lái)源，并從源頭切斷干擾的傳導(dǎo)路徑，顯得尤為重要。

2 電磁干擾

按傳播路徑來(lái)分，電磁干擾可分為傳導(dǎo)干擾、空間干擾;傳導(dǎo)干擾又分共模干擾和差模干擾，空間干擾又分輻射干擾和感應(yīng)干擾;感應(yīng)干擾又分電場(chǎng)耦合和磁場(chǎng)耦合。如圖1所示：

構(gòu)成干擾要有三要素，騷擾源，傳播途徑，敏感設(shè)備。騷擾源分兩種，一種是電場(chǎng)的騷擾源，一種是磁場(chǎng)的騷擾源。

（1）射頻輻射干擾，來(lái)自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。當(dāng)變頻器的輸入輸出電纜上有射頻干擾電流時(shí)，由于電纜相當(dāng)于天線，會(huì)產(chǎn)生電磁波輻射，產(chǎn)生射頻干擾。變頻器輸出電纜上傳輸?shù)碾妷海哳l的成分，產(chǎn)生電磁波輻射，形成輻射干擾。射頻輻射特性是受干擾的電子設(shè)備越近，干擾越嚴(yán)重。

（2）諧波干擾，整流電路產(chǎn)生諧波電流，這種諧波電流在供電系統(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)致電壓波形發(fā)生畸變，這種畸變的電壓對(duì)于許多電子設(shè)備形成干擾（大部分電子設(shè)備僅能工作在正弦波電壓下），常見的電壓畸變是正弦波的頂部變平，諧波電流一定時(shí)，電壓畸變?cè)谌蹼娫吹那闆r下更加嚴(yán)重，這種干擾的特征是會(huì)對(duì)使用同一個(gè)電網(wǎng)的設(shè)備形成干擾，與設(shè)備與變頻器之間的距離無(wú)關(guān)。

（3）射頻傳導(dǎo)發(fā)射干擾，由于負(fù)載電壓為脈沖狀，因此變頻器從電網(wǎng)吸取電流也是脈沖狀，這種脈沖電流中包含了大量的高頻成分，形成射頻干擾，這種干擾的特征是會(huì)對(duì)使用同一電網(wǎng)的設(shè)備形成干擾，而與設(shè)備與變頻器之間的距離無(wú)關(guān)。

3 測(cè)試方法

利用專用示波器對(duì)壓磚機(jī)主缸壓力進(jìn)行采集，對(duì)比在不同接地條件下的主缸壓力波形，從中找出一些變化規(guī)律：

（1）變頻器、壓機(jī)控制柜采用不同的接地條件（分開獨(dú)立接地、與壓機(jī)或壓機(jī)控制柜共接同一接地網(wǎng)），在變頻器運(yùn)行時(shí)，對(duì)比主缸壓力波形，驗(yàn)證正確"接地"與否，對(duì)變頻器干擾的作用。

（2）不同變頻器品牌在"共地"和"不共地"條件下，對(duì)比測(cè)試主缸壓力波形，驗(yàn)證不同品牌變頻器的干擾是否存在差異。

（3）測(cè)試不同品牌變頻器運(yùn)行時(shí)，在與PLC近距離接觸時(shí)，驗(yàn)證變頻器是否產(chǎn)生輻射干擾。

測(cè)試流程如圖3 所示。

4 測(cè)試結(jié)果

通過(guò)上述五組對(duì)比試驗(yàn)，我們從主缸壓力波形發(fā)現(xiàn)：

（1）當(dāng)變頻器地線與壓機(jī)控制柜地線分開獨(dú)立接地時(shí)，A變頻器對(duì)主缸壓力的干擾很小，如圖4。

（2）當(dāng)變頻器地線與壓機(jī)控制柜地線接入同一接地網(wǎng)時(shí)，A變頻器對(duì)主缸壓力的干擾特別大，如圖5。

（3）不同品牌變頻器，所產(chǎn)生的干擾是存在差異的，S變頻器無(wú)論是否共地，均不產(chǎn)生干擾，如圖6。

（4）A變頻器同時(shí)存在輻射干擾，如圖7。

通過(guò)上述5組測(cè)試，可找出其中規(guī)律：變頻器與壓機(jī)或控制柜共接同一接地線，是變頻器干擾壓機(jī)模擬量（主缸壓力）的主要途徑，即變頻器的諧波干擾，是引起主缸壓力波動(dòng)的主要原因。

5 干擾的抑制措施

通過(guò)良好的接地、規(guī)范的布線，可以有效減少干擾或切斷變頻器干擾的傳導(dǎo)途徑，提高壓機(jī)模擬量的抗干擾能力?？赏ㄟ^(guò)以下措施來(lái)抑制變頻器干擾：

（1）在壓機(jī)前后敷設(shè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的接地網(wǎng)絡(luò)，且滿足以下要求：

1）壓機(jī)接地分為主體、動(dòng)力柜、控制柜三大部分，要求主體的地基網(wǎng)絡(luò)必須與工廠電網(wǎng)的地網(wǎng)分開，獨(dú)立接地。

2）控制柜單獨(dú)接地，接地扁鋼深入地下不少于2.5 m。 3）大功率電動(dòng)機(jī)、翻坯機(jī)、料車等變頻設(shè)備須獨(dú)立接地，不能與壓機(jī)主體、控制柜共地線。

4）多壓機(jī)時(shí)，各處接地極不得串聯(lián)使用。

5）動(dòng)力柜、泵站使用的接地電阻不大于4 Ω，自控柜、壓機(jī)使用的接地電阻不大于1 Ω。

（2）規(guī)范布線：

1） 動(dòng)力柜到泵站的三相交流電源線、動(dòng)力柜到控制柜的電纜線，分開敷設(shè)，且兩個(gè)并行的線槽最小距離不小于0.6 m。

2） 控制柜內(nèi)不同電壓等級(jí)的線纜（DC24V、AC220V）， 應(yīng)該分開走線，即在柜內(nèi)分左右線槽走線。

3） 與變頻器相連的信號(hào)電纜，應(yīng)使用屏蔽電纜或者使用中間繼電器隔開PLC與變頻器。

4） 模擬量輸入/ 輸出信號(hào)線，應(yīng)該獨(dú)立用屏蔽線纜走線。對(duì)于各模擬量信號(hào)線剝離屏蔽層后的裸露電線應(yīng)盡可能短，并且剝離后的屏蔽層與信號(hào)線間應(yīng)反向走線并良好接地，以防止屏蔽層內(nèi)的干擾信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生二次干擾。

5） 壓機(jī)動(dòng)力柜到泵站電機(jī)的動(dòng)力電纜盡可能短，地下敷設(shè)時(shí)應(yīng)注意避免重迭交叉。

6） 壓機(jī)控制柜到各接線處的電纜應(yīng)盡可能短。

7） 壓機(jī)自控柜到布料系統(tǒng)電柜的接線應(yīng)經(jīng)由泵站前方線槽通過(guò)，盡量遠(yuǎn)離泵站電機(jī)及動(dòng)力柜。

8） 翻坯機(jī)、料車等變頻設(shè)備的電源，避免直接從壓機(jī)動(dòng)力柜引用。

9） 大型變頻設(shè)備及電柜應(yīng)遠(yuǎn)離壓機(jī)控制柜，降低輻射干擾影響。

（3）采用抗干擾的數(shù)字量SSI壓力傳感器，是快速解決外部干擾的途徑之一。恒力泰YP系列中大型壓機(jī)上已推廣應(yīng)用。同樣適用受外部干擾嚴(yán)重，且難以在現(xiàn)場(chǎng)重做地線的壓機(jī)。

6 結(jié) 語(yǔ)

液壓自動(dòng)壓磚機(jī)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，通過(guò)示波測(cè)試和對(duì)比分析，直觀顯示變頻干擾的主要途徑。通過(guò)良好的接地、規(guī)范的布線，可以提高壓磚機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾能力，可極大提高壓磚機(jī)主缸壓力的精確性、重復(fù)精度，解決因壓力不穩(wěn)引起的磚坯分層，提高產(chǎn)質(zhì)量。

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