松原西门子代理商

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随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，设计人员只有预先了解到各种干扰才能有效保系统可靠运行。
1. 电磁干扰源及对系统的干扰
影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、偶发噪声等：按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要是由电网串入，、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压所加形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成共模电压，直接影响测控信号，造成元器件坏，这种共模干扰可为直流、亦可谓交流。共模干扰是指用于信号两级间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
2. PLC控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢?
1) 来自空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰。其分布较为复杂，若plc系统置于所设频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路劲，一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰，而是对PLC通信内网络的辐射，出通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备所产生的电磁干场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泻放元件进行保护。
2) 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场教严重。
3) 来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，在，工程调式中遇到过，后更换隔离性能较高的PLC电源。问题才能得到解决。
PLC系统的正常供电电源均由电网供电，由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路，尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过社电线路到电源边PLC电源通常采用隔离电源，但其结构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，**隔离室不可能的。
4) 来自接地系统混乱时引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰，而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC控制系统将无法正常工作。Plc控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等、接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点点位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作，例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过地电位差，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。
此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合回路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等点位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容县较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机，模拟地电位的分布将导致测量精度下降引起对信号测控的严重失真和误动作
5) 来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰。这往往被忽略;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。
6) 来自PLC内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的香花不匹配使用等。这部属于plc制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门事无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
3. 系统受干扰时，常会遇到以下几种主要干扰现象：
1) 系统发指令时，电机无规则地转动;
2) 信号等于零时，数字显示表数值乱跳;
3) 传感器工作时，PLC采集过来的信号与实际参数所对应得信号值不吻合，且误差值是随机的，无规律的;
4) 与交流伺服系统共用同一电源工作不正常。

FESTO电磁阀在苛刻的工况中设计要注意哪些事项

FESTO电磁阀控制是自动化控制在工业里的终端控制元件，气动球阀调节流动的流体（介质），以补偿负载流动并使得被控制的过程尽可能地靠近需要的设**，基于其在工业自动化领域里的重要性，使得气动球阀的设计及制造尤为重要，特别是某些严格苛刻的工况，如高温、高压差、高流速、气蚀等，将从材料、结构、制造等方面加以论述。

一、FESTO电磁阀材料的选择：

1、金属材料；材料是至关重要的因素，如材料的性能、蠕变、热膨胀率、抗氧化性、耐磨性、热擦伤性及热处理温度等，这些是首先应注意的事项。在高温状况下，蠕变和断裂是材料破坏的主要因素之一，特别是碳素钢，当长期暴露在425°C以上时，钢中的碳化相可能转变为石墨，而对于奥氏体不锈钢只有当含碳量**过0.4%时，才可以用于528°C以上。因此，在高温下使用时，应分别计算阀体材料的抗拉强度、蠕变、高温时效等参数。而对于阀内件的设计，还应该附加考虑材料在高温的硬度、配合部件的热膨胀系数、导向部件的热硬度差、弹性变形、塑性变形等。在设计中，应给予相应的安全系数和系数，以确保避免在多因素下所产生的破坏。并要熟悉高温下材料的蠕变率，以选取合适的应力，使材料总的蠕变在正常使用寿命范围内不扩展至断裂或允许其产生微变形而不影响导向零件的正常使用。

为避免气动球阀内件（阀芯、阀座）表面的磨损、冲蚀及气蚀，高温情况下要考虑材料的热硬度，防止金属硬度变化。在高压差下，流体的大部分能量集中于阀内件进行释放，对阀门内件有**负载的可能，而高温下，大部分材料的机械性能变差，材料变软，大大影响了阀内件的使用寿命。因此，应正确选择合适的材料，延长阀门的使用寿命。另外，还要考虑高温时效对材料物理性能的影响，如韧性和晶间腐蚀的变化。当使用温度达到或**过热处理温度时，阀内件会产生退火，硬度降低等问题，为防止材料硬度发生变化，高温度极限的选择必须在一个安全的范围内。而相同的介质，在高温状况下，其分子的活动性相对活跃，某些具有一般腐蚀性的介质可能对阀体及阀内件金属材质带来严重的腐蚀破坏，介质以高速的离子状态渗入金属内部，使材料的特性发生改变，如热膨胀性、晶间腐蚀等，因此，对材料的选择，除了性价比之外，还应考虑多因素下所产生的失效性。

高压差、高流速情况下，即使温度是常温，也应评估材料的特性，使材料可以满足该工况。一般来说，常温下，当压差**过15bar时，应将阀芯、阀座的材料由316调整为司太立合金堆焊或更高要求的合金，对于弱腐蚀性的介质，可选用420QT（淬火+回火）、440QT等。高压差、高流速会带来严重的冲蚀或气蚀，这对阀内件材料的伤害非常大，因此，对阀体及阀内件的材料要求非常高，对于阀芯应考虑使用不锈钢表面渗氮（HRC70）处理，使之具有较强的耐冲蚀性，提高阀门流量的精度和使用寿命。高温下材料的抗氧化能力，也是一个非常重要的参数。在温度循环变化中，所选用的材料应避免发生材料表面重复氧化，产生氧化皮等问题。一般情况下，奥氏体不锈钢系、硬质合金系及特种合金系的材料有较的高温稳定性，可根据不同的高温工况选用合适的材料。

2、非金属材料

一般的非金属材料无法承受高温（300°C以上），但柔性石墨可以承受700°C以上的高温，因此高温工况下，无论是静密封还是动密封，一般可以选取柔性石墨或复合材料，但应注意摩擦系数会增大。

二、气动球阀零部件的结构和导热系数的选择：

FESTO电磁阀设计中，必须仔细考虑不同零部件的热膨胀对阀内件动作的影响。当高温介质流过阀门时，由于阀体的线膨胀系数往往小于阀座的线膨胀系数，所以阀体限制了阀座的径向膨胀，阀座只能向内径膨胀，使得在高温下，阀芯与阀座的工作间隙小于常温下标准阀门设计的间隙，造成阀内件卡死。阀芯与导向套也会产生同样的现象。因此，阀门在高温下使用时，常温下标准阀门的设计间隙（包括阀芯、阀座间；导向套、阀杆间）应当适当增加，这样使其在高温下工作也不会发生卡死现象。因此间隙的设计显得非常重要，因材料，尺寸及温度差等参数的确认对设计人员非常重要，目前，可从《锅炉及压力容器规范Ⅱ材料D篇性能》中得到相应的数据。

对泄漏量要求较高的场合下阀体和阀座尽量采用相同的合金钢制造，并采用单座或笼式结构，尽量避免采用双座阀结构，还要在密封面进行硬化处理，以免高温下阀门泄露量大幅度增加。另外还应考虑阀体、阀盖及连接件承受由于高温带来的附加载荷造成的破坏。

温度的循环变化会使阀座和导向套松动，因此必须采用密封焊和搭接焊来防松或压紧结构。阀座垫片的密封是在密封力大于垫片的屈服极限才能够获得，而在高温、高压及热循环工况下，密封材料发生蠕变而产生渗漏，可采用整体阀座，由阀体上直接制成阀座并使之硬化。对于大口径阀门，可在阀体上焊接阀座，去除垫片来避免不必要的泄漏。根据介质的温度高低，还要考虑填料函中填料可承受的温度及执行机构可承受的温度。

填料函结构和使用温度之间的关系：

三、FESTO电磁阀高温高压差周期性变化工况下密封结构：

用于FESTO电磁阀周期性变化的阀座密封面结构可采用自对中契状结构。该结构用于零件膨胀造成密封线不圆及阀座的磨损，有自动对中和补偿作用。在高温高压差且温度循环变化的情况下可有良的密封效果，其密封是依靠柔性阀座密封部位的弹性变形实现的