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压砖机模拟量中双法兰液位变送器的干扰测试分析及抑制措施

作时间:2019-08-28  来源:  作者:
   
摘 要:通过对压砖机主缸压力的示波分析,找出压机主缸压力受干扰的来源,归纳了变频干扰的类型,提供抑制干扰的措施。
 
1 前 言
陶瓷压砖机是陶瓷砖生产线非常关键的设备,是机、电、液、计算机控制技术和陶瓷工艺技术相结合的现代高科技设备。液压自动压砖机是陶瓷墙地砖生产在线重要的设备,压砖机一般采用模拟量压力传感器检测主缸压力,做好各项抗干扰措施,才能达到压力精准控制的目的。因此了解干扰的来源,并从源头切断干扰的传导路径,显得尤为重要。
2电磁干扰
 
按传播路竞么分,电磁干扰可分为传导干扰、空间干扰;传导干扰又分共模干扰和差模干扰,空间干扰又分辐射干扰和感应干扰;感应干扰又分电场耦合和磁场耦合。如图1所示:
 
20190828091015.jpg
构成干扰要有三要素,骚扰源,传播途径,敏感设备。骚扰源分两种,一种是电场的骚扰源,一种是磁场的骚扰源。
(1)射频辐射干扰,来自双法兰液位变送器的输入电缆和输出电缆。当双法兰液位变送器的输入输出电缆上有射频干扰电流时,由于电缆相当于天线,会产生电磁波辐射,产生射频干扰。双法兰液位变送器输出电缆上传输的电压,包含高频的成分,产生电磁波辐射,形成辐射干扰。射频辐射特性是受干扰的电子设备越近,干扰越严重。
(2)谐波干扰,整流电路产生谐波电流,这种谐波电流在供电系统的阻抗上产生电压降,导致电压波形发生畸变,这种畸变的电压对于许多电子设备形成干扰(大部分电子设备仅能工作在正弦波电压下),常见的电压畸变是正弦波的顶部变平,谐波电流一定时,电压畸变在弱电源的情况下更加严重,这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰,与设备与双法兰液位变送器之间的距离无关。
(3)射频传导发射干扰,由于负载电压为脉冲状,因此双法兰液位变送器从电网吸取电流也是脉冲状,这种脉冲电流中包含了大量的高频成分,形成射频干扰,这种干扰的特征是会对使用同一电网的设备形成干扰,而与设备与双法兰液位变送器之间的距离无关。
 
20190828091031.jpg
 
3 测试方法
利用专用示波器对压砖机主缸压力进行采集,对比在不同接地条件下的主缸压力波形,从中找出一些变化规律:
(1)双法兰液位变送器、压机控制柜采用不同的接地条件(分开好立接地、与压机或压机控制柜共接同一接地网),在双法兰液位变送器运行时,对比主缸压力波形,验证正确"接地"与否,对双法兰液位变送器干扰的作用。
(2)不同双法兰液位变送器品牌在"共地"和"不共地"条件下,对比测试主缸压力波形,验证不同品牌双法兰液位变送器的干扰是否存在差异。
(3)测试不同品牌双法兰液位变送器运行时,在与PLC近距离接触时,验证双法兰液位变送器是否产生辐射干扰。测试流程如图3所示。
 
20190828091039.jpg
 
4 测试结果
通过上述五组对比试验,我们从主缸压力波形发现: (1)当双法兰液位变送器地线与压机控制柜地线分开好立接地 时,A 双法兰液位变送器对主缸压力的干扰很小,如图 4。
 
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(2)当双法兰液位变送器地线与压机控制柜地线接入同一接地、网时,A 双法兰液位变送器对主缸压力的干扰特别大,如图 5。
 
20190828091101.jpg
 
(3)不同品牌双法兰液位变送器,所产生的干扰是存在差异的,S 双法兰液位变送器无论是否共地,均不产生干扰,如图 6。
 
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(4)A 双法兰液位变送器同时存在辐射干扰,如图 7。
 
企业微信截图_20190828091116.jpg
 
通过上述 5 组测试,可找出其中规律:双法兰液位变送器与压 机或控制柜共接同一接地线,是双法兰液位变送器干扰压机模拟量 (主缸压力)的主要途径,即双法兰液位变送器的谐波干扰,是引起主缸压力波动的主要原因。
 
5 干扰的抑制措施
通过良好的接地、规范的布线,可以有效减少干扰或切断双法兰液位变送器干扰的传导途径,提高压机模拟量的抗干扰能力。可通过以下措施来抑制双法兰液位变送器干扰:
(1)在压机前后敷设两个或两个以上的接地网络,且满足以下要求:
1)压机接地分为主体、动力柜、控制柜三大部分,要求主体的地基网络必须与工厂电网的地网分开,好立接地。
2)控制柜单好接地,接地扁钢深入地下不少于2.5m。
3)大功率电动机、翻坯机、料车等变频设备须好立接地,不能与压机主体、控制柜共地线。
4)多压机时,各处接地极不得串联使用。
5)动力柜、泵站使用的接地电阻不大于4Ω,自控柜、压机使用的接地电阻不大于1Ω。
(2)规范布线:
1)动力柜到泵站的三相交流电源线、动力柜到控制柜的电缆线,分开敷设,且两个并行的线槽非常小距离不小于0.6m。
2)控制柜内不同电压等级的线缆(DC24V、AC220V),应该分开走线,即在柜内分左右线槽走线。
3)与双法兰液位变送器相连的信号电缆,应使用屏蔽电缆或者使用中间继电器隔开PLC与双法兰液位变送器。
4)模拟量输入/输出信号线,应该好立用屏蔽线缆走线。对于各模拟量信号线剥离屏蔽层后的裸露电线应尽可能短,并且剥离后的屏蔽层与信号线间应反向走线并良好接地,以防止屏蔽层内的干扰信号对模拟信号产生二次干扰。
5)压机动力柜到泵站电机的动力电缆尽可能短,地下敷设时应注意避免重迭交叉。
6)压机控制柜到各接线处的电缆应尽可能短。
7)压机自控柜到布料系统电柜的接线应经由泵站前方线槽通过,尽量院秒泵站电机及动力柜。
8)翻坯机、料车等变频设备的电源,避免直接从压机动力柜引用。
9)大型变频设备及电柜应院秒压机控制柜,降低辐射干扰影响。
 
(3)采用抗干扰的数字量SSI压力传感器,是快速解决外部干扰的途径之一。恒力泰YP系列中大型压机上已推广应用。同样适用受外部干扰严重,且难以在现场重做地线的压机。
 
6 结语
液压自动压砖机PLC控制系统的抗干扰是一个十分复杂的问题,通过示波测试和对比分析,直观显示变频干扰的主要途径。通过良好的接地、规范的布线,可以提高压砖机控制系统的抗干扰能力,可极大提高压砖机主缸压力的精确性、重复精度,解决因压力不稳引起的砖坯分层,提高产质量。
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