主頁 > 技術文章 > 職業(yè)院校PLC實訓室建設中應注意的問題 2024-10-17

職業(yè)院校PLC實訓室建設中應注意的問題

職業(yè)院校PLC實訓室建設中應注意的問題摘要：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備和實訓場地建設的投入，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，如何建設模擬工廠實訓室，在建設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)境設計和應用，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足夠大。實訓室應安裝窗簾，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)生的干擾及線路設備之間產(chǎn)生的電磁感應，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)生感應電壓及感應電流，尤其是電網(wǎng)中刀開關操作產(chǎn)生的浪涌電壓、電力設備起停、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）的配電器，以減少對PLC電控柜的干擾。安裝時應注意：
（1）動力部分、控制部分、PLC、I/O電源線應分別配線。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)動力線應足夠粗，以降低大容量設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的干擾，這類干擾往往是很嚴重的。在實訓室建設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，在布線時應注意以下幾點：
（1）PLC的電源線與其他設備的電纜不能敷設在同一管道中。不同類型的線應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，應單獨敷設在一個線管中。
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，又能抑制設備向外發(fā)出干擾，完善的接地系統(tǒng)是PLC設備抗電磁干擾的重要措施之一。PLC可編程實訓設備的地線包括系統(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備同電位接地，叫系統(tǒng)接地。PLC的接地線應盡量短，使接地點盡量接近PLC。接地電阻值不得大于4Ω，接地線截面應大于2mm2。我校是將實訓室的PLC系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關電源負端接在一起，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計，使系統(tǒng)的運行真正達到安全、可靠。
　　設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，以減少設備的損壞率。
　　短路保護為避免PLC輸出設備短路造成PLC內(nèi)部輸出元件損壞，應在PLC輸出回路中連接熔斷器，進行短路保護。對于PLC輸出設備的電源線應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可編程控制的設備中有變頻器，應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)的漏電保護開關應采用變頻器專用漏電保護開關。
　　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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