三菱产品在电气成套中的部分注意事项
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2005-01-10
三菱工控产品在各工矿企业的应用非常广泛，虽产品本身质量已有保证，但由于工业现场的情况千变万化，规律不明，设备成套后整个系统运行中难免出现干扰现象。因干扰是相互作用的过程，任何一方对另一方的作用都会造成系统故障。因此它在原理分析和实际解决中很复杂，既要情况判断又需实践经验。据目前用户使用产品过程中较容易发生该问题的来源有：
1 因设备庞大、布置分散而使走线过长、路径欠合理造成接地不良、形成干扰回路、产生线噪声、与相关设备互为影响等。
2 排线时未按强弱电分路原则，即动力、控制、通讯等合为一股。动力方面较易区分，而控制信号内容较多，按不同实际要求对其分类也各异。
3 相关设备与系统的相互影响，一般为电磁干扰，大致有：
a） 变频器、伺服装置等具脉冲发生源的设备
b） 线切割机、电火花加工机等产生脉冲和电弧的设备
c） 照明器具（日光灯）开启阶段的抖动
d） 继电器、接触器释放时的反峰电压
e） 周边设备与系统的部分信号频率相近
一 控制信号的基本分类：
1 开关（数字）型输入
a）干触点---------操作按钮（开关）、行程及限位开关、继电器、接触器辅助触点等。由于PLC输入端导通电流为5-7mA，为保证信号稳定，须使输入端导通时电流维持在3.5和4.5 mA。如果由于接触不良或导线过长则易受干扰。另外较大容量的接触器辅助触点在小电流时应考虑其接触可靠。
b） 接近开关、光电开关、集电极开路型编码器等---------这类元件大都置于现场，与PLC间产生一定的距里，有受干扰的可能，应尽量选用开关性能好的产品。一般在电平的间隔/脉宽比大的情况下较易受干扰。
c） 差动型编码器---------这类形式的传感器较适合长距里、高速度的场合，受干扰机会比前者要少。而集电极开路型会因导线过长衰减输出电平。
2 开关（数字）型输出：
a） 继电器-----------用于驱动接触器、电磁阀、照明灯、电子线路及其它设备。负载电源为DC30V以下和AC240V以下。若是交流负载，为方便排线，这类控制信号在通常情况下可与动力线一齐安置。直流负载下依照其电压等级及所驱动之设备性质视实情而定。
b） 晶体管输出（DC5-30V） Ⅰ 驱动继电器、指示灯、电子线路及其它设备，低电压负载时需考虑干扰因素。 Ⅱ 以电平或脉冲形式驱动变频器、定位装置、电子线路等。建议与动力线保持适当距里，至少30cm。在系统设计时考虑尽量远离可能相互产生影响的装备。
c ） 注意事项-----------PLC输出所接外部负载(接触器、电磁阀)等感性元件,应按交直流性质加接阻容吸收电路或续流二极管。虽三菱PLC推广至今并未因忽略此项工作而引起干扰，但会使其内部的输出元件缩短寿命，并且很容易影响外部的电子设备，效果明显。
3 模拟型输入：
以电压或电流形式接入PLC，一般从各类检测或控制设备（传感器、仪器仪表等）中输出，如它们由于线路过长、使用不当或本身质量等问题则易受干扰进而仿碍系统的运作。尤其小信号时，建议采用电流型输入。
4 模拟型输出：
以电压或电流形式从PLC输出至相关设备，与模拟型输入一样，关注小信号时的可靠性，如长距里时的干扰及衰减现象等。
5 通讯线路：
a） 光缆------------由于脱离电平传输的方式，故能进行高效能、低损耗的信息传递。可不受电磁干扰的影响。
b） 同轴电缆和双绞线-----------均属电气连接，具电平传输的特点。同轴电缆因介质良好、结构精制而传输距里远、速度高、链接站数多、少受干扰，但造价偏高。双绞线在此方面的性能低于前者，但价格经济、排线方便，可自行制作。在系统庞大、空间有限的场合下较为适合（需接终端电阻）。在布置通讯线缆时应尽力做到与动力线、控制线分开而单独行走，保证全系统的通讯畅通，不受干扰。目前尚少发现三菱产品因干扰而因起的通讯异常现象。
由于用户在设备成套时选用三菱产品仅为系统之一部分，自行配置了一定数量的周边设备，如低压电器、电机、电磁阀、传感器、仪器仪表、电子电路、电脑、各种网络及其它工控产品。其中有些产品或网络并非都具有工业标准或者未经历考验，系统集成后相互间均可能产生影响。因此在系统设计、元件选用、设备就位、安装、接排线、调试、维护等方面都有合理与否的问题，有先天条件限制也有后天人为因素，或刚运行时正常以后随着诸多原因致使环境变化而引起异常。
电器成套时为减少干扰的机会，应按有关行业规定做相关的准备工作，以杜绝隐患。鉴于 系统设计、设备就位等事宜均由用户根据各自生产情况、使用要求、资金条件等因素权衡而定，不便随意更改，这里仅从电气方面提些建议，包括：
1 设备就位----------在整个系统大原则已确定的情况下（包括电气柜内的元件），参照原理，尽力做到布置合理，便于减少无效排线路径以降低有害因素。
2 排线------------若条件所限不便详细分类也应大致分为强、弱电，并尽可能保证线缆减少并行机会以降低导线间互感。另外，弱电信号线较长时可按需要采用双绞线方式以减小分布电容和互感。
3 即使在硬件上无法消除干扰，有时在部分场合中也可用增补对应程序的方法予以改善。
目前据用户反映，一般在使用了高速计数、温度控制、变频器、伺服（步进）装置等产品时容易出现干扰现象。
1 高速计数模块AISD62：
编码器与模块相距30m，出现计数时有不准（脉冲丢失）现象。安装接线要求应附合编码器与电源应单独连接，而不能通过模块电源线路径，纠正后情况改善。
2 热电偶温度模块FX2N-4AD-TC：
温度值常跳跃不定，范围为3-5℃，影响机组工作，程序中对平均采样点数之相关BFM进行了反复调整，无效果。后将补偿导线的屏蔽端改接至模块供电电源之0V，情况明显改善。其波动范围为0.1-0.3℃。在某些场合若采取以上措施仍无作用，可采用热电偶+变送器+普通A/D模块的方式，因变送器本身已形成一隔离环节，故能在较大程度上解决数值扰动问题。
3 定位模块 FX1S（1N）、FX2N-1PG、FX2N-10（20）GM：
有关定位模块与伺服装置的抗干扰措施可参阅产品使用手册，这里简单解释一下与步进电机驱动器相连的情况。不少步进电机驱动器与进口产品比较存有差别，常见的现象为因干扰脉冲引起电机失步而造成位置误差大，除了采取与伺服装置类似的方法外，较简易的做法可加装滤波器加以改善。由于脉冲驱动类装置的工作频率范围较宽，并不知其输入(出)阻抗，难以计算，故勿轻易加装自制滤波器一类的元件,选用不当不但会吸收正常的高频脉冲，而且降低系统的响应水平，应征对具体情况而定。
4 变频器FR-E500：
用户在电控柜内安装了多台了A500和E500系列变频器，运行时有多台E500变频器出现操作面板上频率显示为0，且RUN指示熄灭，但运行照常。按动任一键则恢复显示。观察中发现所有变频器接地端相连至电器柜箱体，而箱体并未接地。接地是一项较严格的工作，须做彻底，若无条件可暂不接地，做一半而舍一半，则容易引起干扰。设备运至现场正式接地后故障消除。
5 变频器FR-A500：
变频器运行时对用户控制仪表形成干扰，卸掉电机后使变频器空载运行，系统正常，初判断应为输出线噪声所致，选用FR-BLF线噪声滤波器接于变频器U、V、W端与电机之间。干扰程度明显降低。如线噪声并非来自于负载，而是源于电网输入，则可将滤波器接于进线侧R、S、T端。
6 在某些场合由于无法完全消除干扰，可在软件中增加程序，其原则为降低所受干扰数 据的灵敏度，通过定时平均运算，使之相对迟钝，不易波动。当然，它仅适合在实时要求不高的场合。
以上所涉及产品功能并技术数据仅以三菱产品为参照，相关内容也只是本人在以往工作中的一些体会，这些现象的产生远远超越某个品牌产品的范围。鉴于干扰现象的复杂性与不确定性及现场经验等原因，有些认识并不全面。望有相关经验的同行加以补充、指正，更好地维护和提高所从事产品之信誉。
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