ＰＬＣ在烟草复烤生产环境中的运行对策

[摘要]针对烟草复烤企业生产环境较为恶劣的情况，结合本公司实际，主要分析了电磁干扰、温度、湿度、振动、腐蚀气体等环境因素对可编程控制器（PLC）运行的影响，根据不同的环境条件应采取相应的措施，确保PLC的正常运行。

[关键词]可编程序控制器 烟草复烤 环境条件 措施

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0710115－01

一、前言

可编程序控制器（PLC）是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，可适用于大多数的工业现场，具有很强的抗干扰能力，但它对适用场合、环境条件还是有一定的要求的。为进一步提高其可靠性，在安装时，应尽可能避开如下场合：

1．环境温度超出0~50℃的范围

2．相对湿度超过85℅

3．阳光直射

4．大量粉尘或具有腐蚀性气体

5．连续振动，频率为10~55Hz、振副为0.5mm峰峰值

6．高压电源或设备

烟草复烤企业生产环境相对卷烟厂来说，其生产环境较为恶劣，表现在：烟末、粉尘大；环境温度高；振动、噪声大；所以在实际的安装施工过程中，PLC的使用场合一般都无法避开上述的情况，因此，针对实际的工作生产环境条件，采取相应的有效措施，就会大大提高PLC控制系统的可靠性，因本公司电控系统主要采用西门子S7系列，故主要以此为例叙述。

二、电磁干扰

（一）在复烤生产现场，安装PLC现场附近存在大量的高频设备，如变频器、软起动器等，其周围存在着较强的电磁波，将会干扰PLC的正常工作，高频设备的电磁波会严重影响PLC的CPU的正常工作，强电动力系统信号电磁波也会干扰PLC的控制系统引起误动作；高频信号导入PLC输入端，会引起误输入。这一些是绝对不允许的。因此，PLC的安装应远离电磁波干扰源，但是，在实际的安装施工中，无法远离电磁波干扰时，可采取如下措施：

1．系统接地保护和接线合理布局等措施。

2．PLC上的接地端子直接接地，并要用粗铜线（≥10mm2），将PLC基板与中央接地点以星形连接的方式来防止噪声干扰。

3．当PLC非接地安装时，宜采取将PLC的安装支架悬空，以抑制电磁波的干扰。

（二）对PLC的供电电源一般采用1：1的隔离变压器独立供给，以消除高频干扰。在实际安装施工中，应遵循如下原则：

1．控制柜内，动力线与信号线尽可能分线槽走，至现场的数字量信号线与模拟量信号线一定要各自采用独立的电缆，且模拟量模板和Profibus总线信号必须采用屏蔽电缆，屏蔽层要单侧接地；

2．非屏蔽电缆的最大允许长度为 600 m (模拟信号模块除外）。屏蔽电缆的最大允许长度为 1000 m。

3．对于>60V 的信号接线, 必须单独捆扎或穿管，对于> 400V的信号接线，须布置在走线盒外，并保证10cm以上的距离；

4．在感性负载情况下，必须采取过压保护措施。方法是在直流线圈两端并联二极管或齐纳二极管，在交流线圈两端并联压敏电阻或RC吸收网络；

5．在室外安装时须采取防雷击的保护措施，比如在两端接地的金属管中走线。

三、环境温度

复烤企业的生产由于其季节性很强，所以每个地区的复烤生产旺季不尽相同，我公司的生产旺季一般都从7月开始，属于当地最炎热的夏季，所以生产现场环境温度高，而PLC允许的使用环境温度依赖于其安装位置，对于水平安装0-60℃ ；对于垂直安装0-40℃ ；由于PLC运行工作后，机内一般不低于0℃，所以应更多地考虑40℃以上的高温环境。PLC的环境温度超过50℃时，可出现如：CPU停止、程序发生变化、输入信号读不进、无输出信号等现象。这些都是由于PLC内半导体集成连接部分热应力变形导致接触不良引起的。高温还使PLC内部直流电压波动，DA和AD转换单元的特性恶化，一些电解电容器在高温下性能变坏、寿命大大降低。因此，在安装使用PLC时，应根根据周围温度和控制系统的电气柜内的发热情况，采取如下措施：

1．当电控柜内装有如变频器等发热设备引起柜内温度偏高时，应安装风扇强制对流；

2．当环境温度过高时，可采用将电控柜统一安装在一封闭空间，利用空调器对这一整个封闭空间进行散热降温。

四、环境湿度

PLC正常工作环境的湿度为35%-85%

当湿度低于35%时，由于空气过于干燥，容易产生静电，导致PLC误动作。此时，一般都要求PLC安装在绝缘良好的机架上，并提高电气控制柜的空气湿度，或在正常操作PLC之前先对PLC接地放电。

由于我公司地处南方，每年淡季（停产检修）时，刚好是梅雨季节，空气湿度大，而当湿度太大时，PLC内部易形成结露，引起短路。对于高湿度的处理，可向控制柜内吹入干燥清洁的空气，也可安装去湿器减少水分蒸发，但要注意结露。在高温下骤然降温或过分冷却，便会形成结露，所以应缓慢降温。如果出现结露，可采取的措施有：

1．向控制柜吹入清洁干燥的空气；

2．不工作时也不切断PLC的电源，以防止温度骤降；

3．在长时间检修期间，PLC每周上电一次24小时，利用元器件自身的发热量去湿。

五、振动和冲击

在安装使用PLC的地方，当其振动和冲击超出“常规指标”时，往往会使控制柜的螺钉松动、电气接触不良甚至会出现连接导线松脱、折断等现象，使PLC工作不正常；一些附在现场设备上安装的PLC，如：现场分布式IO、profibus-DP子站；因其直接接受设备传递来的振动和冲击，所以尤其要注意振动、冲击问题。

为了使装有PLC的控制系统的电柜不受振动和冲击的影响，在安装初期就应综合考虑使PLC控制系统电柜远离冲击源。不能避免的情况下，对该电气控制柜要采取抗振动和冲击的措施：

1．提高共振频率；

2．对接触器之类有动作冲击的电器元件应加垫防振橡胶；

3．对连接器上的导线应加固；

4．对电柜地脚螺丝、PLC机架底部加垫防振橡胶；

5．有冲击源的装置上还可以装上浪涌吸收器；

6．将PLC安装在阻尼材料上如安装在固定到金属层上的橡胶上。

这些措施都已证明是行之有效的。

六、粉尘环境

复烤企业生产车间PLC控制系统电柜大多放在现场，而现场由于行业特征性，存在大量的烟末、粉尘，当这些烟末、粉尘进入PLC内部而未得到及时清除，就会在电子元器件表面陈积，时间长了会使PLC因散热不良CPU出现异常、PLC控制触点、连接器动作失常，因此，粉尘环境下的PLC控制系统电柜主要在维护上采取相应的措施，保障PLC的正常运行。

加强电控柜密封，特别是柜门、排气扇进出风口以及柜子进出线处；在周、例保期间定期用压缩空气、吸尘器清扫柜内以及排气扇空气滤芯；在高粉尘场所将电控柜隔离在封闭空间。

七、腐蚀性气体

复烤企业生产现场一般每年进行1~2次杀虫，我公司一般在每年旺季生产前进行一次杀虫，所用杀虫剂为磷化铝，它的主要成分是由磷化铝、氨基甲酸铵及其它辅助剂混合组成，在空气中会逐渐吸收水汽而分解产生磷化氢、氨和二氧化碳，磷化氢对电气设备是一种强腐蚀性剧毒性气体，因为磷化氢对金属有不同程度的腐蚀性，对铜腐蚀强烈。另外，生产配套的动力系统如锅炉，往往也存在弱腐蚀气体，当PLC安装在该现场时，一些电气焊点、触点和接线端子会受到腐蚀，长时间会使印刷电路板以及各类模块连接器氧化等损坏，导电部分接触电阻增大或断线开路。影响了系统的正常运行。在这种情况下，为提高PLC的抗腐蚀能力，需要对PLC控制系统电柜采取如下措施：加强电控柜的密封；控制系统尽可能集中安装在相对远离锅炉本体的房间，并采用空调控制室温，减少空气外循环。在生产现场杀虫期间，应用塑料薄膜将PLC控制系统柜封闭包裹，防止腐蚀性气体进入柜内。

八、结论

PLC是一种运行在工业环境中的电子设备，虽然具有很强的抗干扰能力，但在恶劣的环境中工作时，也应采取有效的措施保障PLC的正常工作，安装时应尽可能避开干扰源，应采用接地保护和合理的布、接线等；环境温度高时，应安装对流风扇或空调强制散热；空气湿度大时，吹入清洁干燥的空气或放置干燥剂，停机时，定期上电去湿；在振动、冲击大的场合，安装时应加垫防振橡胶；在高粉尘环境，应做好电柜密封防尘或安装在隔离粉尘的控制室内。

参考文献：

[1]《西门子S7-400模板规范》，西门子公司，2004版.

[2]《西门子S7-400硬件安装手册》，西门子公司，2004版

[3]《可编程控制器原理及应用》，孙平，高等教育出版社，2003.1.

[4]《S7-200基础教程》，廖常初，机械工业出版社，2006.1.

作者简介：

林灿超，男，福建龙岩市，助理工程师职称，现从事电气设备管理。