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職業(yè)院校PLC實訓室建設(shè)中應(yīng)注意的問題

職業(yè)院校PLC實訓室建設(shè)中應(yīng)注意的問題摘要:通過在職業(yè)院校內(nèi)建立模擬工廠的PLC可編程實訓室中遇到的一些實際情況,介紹了PLC在具體應(yīng)用中需要注意的問題。為滿足社會和企業(yè)對高技能人才的迫切需求,各職業(yè)院校紛紛增加了實習實驗設(shè)備和實訓場地建設(shè)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(yè)的學生在學校就接觸到與企業(yè)生產(chǎn)相近的環(huán)境,如何建設(shè)模擬工廠實訓室,在建設(shè)過程中需要注意哪些問題,對此,我校進行了初步探索。

一、工作環(huán)境:
  
PLC可編程是一種控制器件,專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計和應(yīng)用,一般來說具有很高的可靠性,對環(huán)境條件沒有特別高的要求。
  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四周通風散熱的空間應(yīng)足夠大。實訓室應(yīng)安裝窗簾,不要讓陽光直接照射實訓柜。
  環(huán)境濕度 為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對濕度應(yīng)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(chǎn)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(yīng)使PLC實訓室遠離強烈的震動源,特別是10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)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。
二、安裝與布線:
  對PLC的干擾主要是來自控制系統(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)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的干擾因素之一。因此,要重點針對現(xiàn)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(wǎng)電源供電。由于電網(wǎng)的電壓經(jīng)常會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)中刀開關(guān)操作產(chǎn)生的浪涌電壓、電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的高次諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)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(shè)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(wǎng)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(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PLC電控柜的干擾。安裝時應(yīng)注意:
(1)動力部分、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)動力線應(yīng)足夠粗,以降低大容量設(shè)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(tǒng)的理想電源。
(4)外部電源不要與DC輸出點并聯(lián)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可編程設(shè)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(wǎng)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(yīng)的干擾,這類干擾往往是很嚴重的。在實訓室建設(shè)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(yīng)注意以下幾點:
(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(yīng)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(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(yīng)單獨敷設(shè)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(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可編程實訓設(shè)備的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC設(shè)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(huán)路電流,影響系統(tǒng)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(fā)生異常狀態(tài)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(gòu)成閉合環(huán)路。在變化磁場的作用下,屏蔽層內(nèi)又會出現(xiàn)感應(yīng)電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路。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)的信號線內(nèi)部地線接通,然后各自用導線統(tǒng)一引到接地網(wǎng)絡(luò)的某一點,從而實現(xiàn)控制系統(tǒng)一點接地的要求。PLC控制器為了與所控的各個設(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。我校是將實訓室的PLC系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負端接在一起,作為控制系統(tǒng)地。
三、安全保護:
  盡管PLC的運行是安全的、可靠的,作為一個系統(tǒng)而言,穩(wěn)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(shè)計,使系統(tǒng)的運行真正達到安全、可靠。
  設(shè)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(shè)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(shè)備的損壞率。
  短路保護 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,進行短路保護。對于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行區(qū)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可編程控制的設(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,則會在變頻器啟動時跳閘,因此,供電箱內(nèi)的漏電保護開關(guān)應(yīng)采用變頻器專用漏電保護開關(guān)。
  互鎖保護 由于PLC內(nèi)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(zhuǎn)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(lián)鎖,否則,電動機主回路將短路。
  限位保護在PLC可編程實訓設(shè)備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(xiàn)保護。
限時保護可以利用PLC定時器的特點實現(xiàn)超距離限位保護。

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