職業(yè)院校PLC實(shí)訓室建設中應注意的問(wèn)題論文
摘要：通過(guò)在職業(yè)院校內建立模擬工廠(chǎng)的PLC實(shí)訓室中遇到的一些實(shí)際情況，介紹了PLC在具體應用中需要注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：職業(yè)院校；PLC實(shí)訓室；實(shí)訓柜
近年來(lái)，為滿(mǎn)足社會(huì )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(shí)習實(shí)驗設備和實(shí)訓場(chǎng)地建設的投入，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，如何建設模擬工廠(chǎng)實(shí)訓室，在建設過(guò)程中需要注意哪些問(wèn)題，對此，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)訓室，該實(shí)訓室是按照我校模擬工廠(chǎng)的形式自行設計并建設的。在實(shí)訓室建設期間，我校教師查閱了大量的技術(shù)資料，聘請了企業(yè)的技術(shù)人員做指導，設計時(shí)，根據學(xué)生的年齡特點(diǎn)和學(xué)習基礎情況采用端子接線(xiàn)的形式，考慮到學(xué)校整體的實(shí)習環(huán)境以及PLC運行的自身要求和特點(diǎn)，在安裝、布線(xiàn)和安全防護方面做了認真的考慮和嘗試。目前，實(shí)訓室運行良好，取得了預想的教學(xué)效果。下面就實(shí)訓室建設中積累的經(jīng)驗以及應注意的問(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)境設計和應用，一般來(lái)說(shuō)具有很高的可靠性，對環(huán)境條件沒(méi)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(fēng)散熱的空間應足夠大。實(shí)訓室應安裝窗簾，不要讓陽(yáng)光直接照射實(shí)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(guò)大會(huì )對PLC電控柜模擬量的輸入/輸出精度產(chǎn)生影響。因此，PLC實(shí)訓室盡量選在遠離水房、防水好的教室。
震動(dòng) 應使PLC實(shí)訓室遠離強烈的震動(dòng)源，特別是10~55Hz的頻繁或連續振動(dòng)。當使用環(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(xiàn)或插件的松動(dòng)。
安裝與布線(xiàn)
對PLC的干擾主要是來(lái)自控制系統中供電電源產(chǎn)生的干擾及線(xiàn)路設備之間產(chǎn)生的電磁感應，現場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統中最常見(jiàn)也是最易影響系統可靠性的干擾因素之一。因此，要重點(diǎn)針對現場(chǎng)的電磁干擾進(jìn)行PLC的安裝和布線(xiàn)。
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(xiàn)路上產(chǎn)生感應電壓及感應電流，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(xiàn)路會(huì )傳到PLC電源，可能會(huì )損壞PLC。因為我校的各種電控和供電實(shí)訓設備集中安置，PLC實(shí)訓室的電源只好通過(guò)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(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(shù)）的配電器，以減少對PLC電控柜的干擾。安裝時(shí)應注意：（1）動(dòng)力部分、控制部分、PLC、I/O電源線(xiàn)應分別配線(xiàn)。隔離變壓器與PLC和I/O電源之間最好采用雙絞線(xiàn)連接。（2）系統動(dòng)力線(xiàn)應足夠粗，以降低大容量設備啟動(dòng)時(shí)的線(xiàn)路壓降。（3）如有條件，PLC可單獨供電。采用在線(xiàn)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控制系統的理想電源。（4）外部電源不要與DC輸出點(diǎn)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(xiàn)
與PLC設備連接的各類(lèi)信號傳輸線(xiàn)，在傳輸有效的各類(lèi)信息的同時(shí)，總會(huì )有外部干擾信號侵入。信號線(xiàn)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；二是信號線(xiàn)電磁輻射感應的干擾，這類(lèi)干擾往往是很?chē)乐氐�。在�?shí)訓室建設過(guò)程中就遇到過(guò)這種情況，信號線(xiàn)引入的干擾曾引起I/O信號工作異常，嚴重時(shí)還導致元器件的損壞。
因此，在布線(xiàn)時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：（1）PLC的電源線(xiàn)與其他設備的電纜不能敷設在同一管道中。不同類(lèi)型的線(xiàn)應分別裝入不同的電纜管中，并保持一定的距離。（2）各導線(xiàn)要相互平行放置，且I/O導線(xiàn)與電源電纜之間最小距離應是300mm。（3）將交流線(xiàn)和大電流的直導線(xiàn)與小信號線(xiàn)隔開(kāi)。（4）PLC的I/O回路盡量使用單股線(xiàn)，若使用多股絞合線(xiàn)時(shí)不能將其直接與PLC的接線(xiàn)端子連接，應將多股絞合線(xiàn)接在壓接端子上，否則容易出現火花。（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(gè)線(xiàn)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，完善的接地系統是PLC設備抗電磁干擾的重要措施之一。PLC設備的地線(xiàn)包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC設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，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線(xiàn)電流將更大。此外，屏蔽層、接地線(xiàn)和大地有可能構成閉合環(huán)路。在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內又會(huì )出現感應電流，通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合，干擾信號回路。若系統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(xiàn)上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內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(xiàn)之間的電流引起互相干擾，必須將各系統的信號線(xiàn)內部地線(xiàn)接通，然后各自用導線(xiàn)統一引到接地網(wǎng)絡(luò )的某一點(diǎn)，從而實(shí)現控制系統一點(diǎn)接地的要求。PLC控制器為了與所控的各個(gè)設備同電位接地，叫系統接地。PLC的接地線(xiàn)應盡量短，使接地點(diǎn)盡量接近PLC。接地電阻值不得大于4Ω，接地線(xiàn)截面應大于2mm2。我校是將實(shí)訓室的PLC系統地和控制柜內開(kāi)關(guān)電源負端接在一起，作為控制系統地。
安全保護
盡管PLC的運行是安全的、可靠的，作為一個(gè)系統而言，穩定可靠和安全仍然是不可忽視的問(wèn)題。在安全保護方面，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)行設計，使系統的運行真正達到安全、可靠。
設備接線(xiàn)端子的保護 雖然PLC是專(zhuān)為學(xué)生實(shí)訓接線(xiàn)使用的，但設備的接線(xiàn)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(xiàn)端子事先引出到接線(xiàn)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內部輸出元件損壞，應在PLC輸出回路中連接熔斷器，進(jìn)行短路保護。對于PLC輸出設備的電源線(xiàn)應采用與其他線(xiàn)路不同顏色的線(xiàn)進(jìn)行區分，并提醒學(xué)生在實(shí)際接線(xiàn)時(shí)注意電源線(xiàn)的連接。
漏電保護 如果PLC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(huì )在變頻器啟動(dòng)時(shí)跳閘，因此，供電箱內的漏電保護開(kāi)關(guān)應采用變頻器專(zhuān)用漏電保護開(kāi)關(guān)。
互鎖保護 由于PLC內部軟元件的常開(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)機正反轉等控制時(shí)，要利用接觸器物理元件的常閉觸點(diǎn)對PLC外部硬件進(jìn)行聯(lián)鎖，否則，電動(dòng)機主回路將短路。
限位保護在PLC的輸入端增加限位輸入信號，在程序中可以利用這類(lèi)信號實(shí)現保護。
限時(shí)保護可以利用PLC定時(shí)器的特點(diǎn)實(shí)現超距離限位保護。
參考文獻：
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