1 引言

根據(jù)碼頭用戶以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的反饋，部分門(mén)座起重機(jī)( 以下簡(jiǎn)稱門(mén)機(jī)) 項(xiàng)目電控系統(tǒng)中 PLC通訊電纜屢次受到干擾，造成 PLC 通訊故障，導(dǎo)致門(mén)機(jī)電氣設(shè)備控制系統(tǒng)癱瘓，生產(chǎn)作業(yè)停止。給碼頭用戶的生產(chǎn)使用和現(xiàn)場(chǎng)工程師的調(diào)試工作帶來(lái)了很大的困擾。

2 通訊電纜受干擾的表現(xiàn)特征和原因分析

通訊電纜受干擾具體表現(xiàn)為: ①司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)觸摸屏上顯示“電控系統(tǒng)通訊故障”; ②司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)所有或者部分電氣控制系統(tǒng)癱瘓; ③通訊故障時(shí)而出現(xiàn)，時(shí)而又沒(méi)有。根據(jù)以上的表現(xiàn)特征，可以判斷 PLC 通訊電纜受到了其他屬性的電纜( 如動(dòng)力、變頻、控制電纜等) 干擾。

2．1 通訊電纜的敷設(shè)要求

不同屬性的電纜( 包括變頻電機(jī)電纜、通訊電纜及其他) 原則上需要穿不同的電纜管，對(duì)于客觀條件不能滿足這個(gè)要求的，比如到電機(jī)等，在短距離( 2 m) 內(nèi)可以不受此限制。變頻電機(jī)電纜和通訊電纜長(zhǎng)距離相鄰平行敷設(shè)時(shí)，需要適當(dāng)?shù)拈g隔，電纜相互之間的間隔距離應(yīng)不小于 80 mm。如果達(dá)不到間隔要求，可以采用隔板將變頻電機(jī)電纜、通訊電纜及其他電纜相互分隔。電纜相互之間的距離大于 80mm，并且同一電纜托架上( 或電纜槽內(nèi)) 絕緣耐壓等級(jí)不低于該電纜托架上( 或電纜槽內(nèi)) 的*高供電電壓時(shí)，不需要加隔板; 當(dāng)通訊電纜的絕緣耐壓等級(jí)低于該電纜托架上( 或電纜槽內(nèi)) 的*高供電電壓時(shí)，即使該通訊電纜與其他電纜之間的距離大于 80 mm，也必須采用金屬隔板或金屬電纜管進(jìn)行分隔［1］。

為了降低其他電纜的干擾影響，以下通訊電纜必須穿金屬電纜管，而且金屬電纜管兩端必須可靠接地: ①用于驅(qū)動(dòng)器、PLC 和遠(yuǎn)程模塊的 Profibus、Profinet、Can－Bus 及以太網(wǎng)等通訊電纜; ②ＲS422、ＲS232、ＲS485 等串口通訊電纜; ③用于 Transponder等有特殊要求的通訊電纜。其他通訊電纜( 如用于電機(jī)編碼器、重量傳感器等的電纜) 和光纜都不需要穿電纜管。穿管的通訊電纜可以不再安裝隔板與其他電纜分隔，但是在條件允許時(shí)仍應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離動(dòng)力和控制電纜。除變頻電機(jī)電纜和通訊外的其他電纜，按電壓等級(jí)分束捆扎或分別穿電纜管［2－3］。

2．2 通訊電纜受干擾的原因分析

根據(jù)上述 PLC 通訊電纜敷設(shè)時(shí)的要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)行調(diào)查反饋，確定 PLC 通訊電纜受干擾原因主要有以下幾點(diǎn):

( 1) 通訊電纜沒(méi)有單獨(dú)穿金屬電纜管( 包塑金屬軟管) 敷設(shè)。

( 2) 金屬電纜管( 包塑金屬軟管) 兩端沒(méi)有可靠接地。

( 3) 在特殊結(jié)構(gòu)中，通訊電纜敷設(shè)時(shí)和不同屬性的電纜( 如動(dòng)力、控制電纜等) 成束捆扎在一起，相互間沒(méi)有足夠的分隔空間。

3 通過(guò)電氣工藝設(shè)計(jì)解決通訊受干擾問(wèn)題

3．1 中心集電器上部( 轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)) 電氣工藝設(shè)計(jì)步驟

門(mén)機(jī) PLC 通訊電纜的敷設(shè)走向?yàn)? 電氣房 PLC柜→司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)→中心集電器→橫梁結(jié)構(gòu)內(nèi)行走PLC 控制柜。依據(jù)這個(gè)電纜走向，結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)圖就可以在電氣工藝圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中采取相關(guān)措施，避免PLC 通訊電纜受干擾的問(wèn)題。首先從中心集電器上部( 轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)) 入手( 見(jiàn)圖 1) 。

圖 1 為常規(guī) 40 t－37 m 門(mén)機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)內(nèi)部通訊電纜走向圖，電氣工藝穿線預(yù)埋管一般采用在回轉(zhuǎn)電機(jī)兩側(cè)分別預(yù)埋 2 根直徑 245 mm 的無(wú)縫管的方式，不同屬性的電纜在敷設(shè)過(guò)程中按電壓等級(jí)分束捆扎在同一結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋管路中，這樣，PLC 通訊電纜勢(shì)必受到周圍其他電纜的干擾影響。通過(guò)上述干擾原因的分析，可在原來(lái)轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)常規(guī)電氣工藝預(yù)埋管的基礎(chǔ)上另外增加 2 處預(yù)埋管，分別預(yù)埋 2 根直徑 102 mm 的無(wú)縫管專門(mén)用于通訊電纜的敷設(shè)( 見(jiàn)圖 1) 。這里需要指出的是，該預(yù)埋管的位置隨機(jī)械結(jié)構(gòu)變化而定，沒(méi)有統(tǒng)一的定位尺寸，原則上要做到非通訊電纜走線預(yù)埋管和通訊電纜走線預(yù)埋管之間分開(kāi)單獨(dú)預(yù)埋，從而形成電纜之間的分隔。同樣的，在轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)內(nèi)常規(guī)需要預(yù)埋至司機(jī)室的電氣工藝進(jìn)

線預(yù)埋管旁邊，平行預(yù)埋 1 根直徑 102 mm 的無(wú)縫管，專門(mén)用于通訊電纜的敷設(shè)。

這樣，PLC 通訊電纜就可沿著電氣房 PLC 柜下部的電纜托架穿進(jìn)通訊電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋管。接下來(lái)包裹著通訊電纜的金屬軟管通過(guò)一段金屬電線管繼續(xù)單獨(dú)敷設(shè)，此段金屬電線管通過(guò)花盤(pán)角鐵架空安裝在中心集電器上方，然后通過(guò)金屬軟管穿進(jìn)另一端的通訊電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋管，繼續(xù)沿著電纜托架敷設(shè)，通過(guò)司機(jī)室處的通訊電纜預(yù)埋管至司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)。*后從司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)處重新敷設(shè) 1 根通訊電纜按原來(lái)管路走向返回敷設(shè)至中心集電器處。

3．2 通訊電纜在托架敷設(shè)中的要求

當(dāng) PLC 通訊電纜和其他不同屬性的電纜在電纜托架上長(zhǎng)距離相鄰平行敷設(shè)時(shí)，通訊電纜不但要穿金屬軟管敷設(shè)，而且電纜之間的間隔距離應(yīng)盡量不小于 80 mm。

3．3 中心集電器下部( 門(mén)架結(jié)構(gòu)) 電氣工藝設(shè)計(jì)步驟

圖 2 為門(mén)架結(jié)構(gòu)內(nèi)部通訊電纜走向主視圖，從圖中可見(jiàn)，PLC 通訊電纜由中心集電器引出，穿金屬軟管沿著電纜托架經(jīng)過(guò)圓筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)部、橫梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部*終敷設(shè)至行走 PLC 控制柜。此處通訊電纜在電纜托架上也需按照?qǐng)D 1 要求敷設(shè)。

在橫梁內(nèi)部電氣工藝布置中，為防止通訊干擾，需要特別注意橫梁內(nèi)部行走 PLC 控制柜、下部電源柜的定位位置以及通訊電纜預(yù)埋管的定位位置。圖3 為橫梁俯視圖。

圖 3 為圖 2 中 A－A 剖面的橫梁俯視圖。由圖 3可知，行走 PLC 控制柜和下部電源柜面對(duì)面定位布置，這種布置的優(yōu)點(diǎn)是: ①提高電氣柜的散熱空間;②避免敷設(shè)至行走 PLC 控制柜內(nèi)的通訊電纜和其他屬性電纜成束混穿在一起引起通訊干擾。以圖 3為標(biāo)準(zhǔn)，在門(mén)機(jī)橫梁機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)常規(guī)電氣工藝預(yù)埋管( 直徑為 245 mm) 的基礎(chǔ)上增加單獨(dú)的直徑為102 mm 的預(yù)埋管，僅用于敷設(shè)通訊電纜。該預(yù)埋管定位可按照常規(guī) 40 t 或 25 t 門(mén)機(jī)橫梁結(jié)構(gòu)通用規(guī)格做成通用件形式。橫梁機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)通訊電纜預(yù)埋管和非通訊電纜預(yù)埋管應(yīng)該分別預(yù)埋在橫梁結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)，避免交叉，形成電纜之間的分隔。電氣柜布置時(shí)應(yīng)按照下部電源柜同非通訊電纜預(yù)埋管( 大預(yù)埋管) 同側(cè)、行走 PLC 控制柜同通訊電纜預(yù)埋管( 小預(yù)埋管) 同側(cè)的原則，杜絕行走 PLC 控制柜和下部電源柜同側(cè)并排定位。按圖 2 中走向，通訊電纜穿金屬軟管沿著電纜托架敷設(shè)，并穿過(guò)通訊電纜結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋管至行走 PLC 控制柜。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的電氣工藝安裝規(guī)范

現(xiàn)場(chǎng)電纜敷設(shè)施工按照以下順序進(jìn)行: ①先敷設(shè)主干電纜，后敷設(shè)局部電纜; ②先敷設(shè)遠(yuǎn)距離電纜，后敷設(shè)近距離電纜; ③先敷設(shè)有金屬鎧裝電纜，后敷設(shè)無(wú)金屬鎧裝電纜; ④先敷設(shè)變頻電機(jī)電纜、動(dòng)力回路電纜，后敷設(shè)控制回路電纜，*后敷設(shè)通訊電纜; ⑤雙層電纜托架先敷設(shè)下層，再敷設(shè)上層。同時(shí)，要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須按照電氣工藝圖紙以及電氣工藝安裝規(guī)范，做到以下幾點(diǎn):

( 1) PLC 通訊電纜要單獨(dú)穿金屬電線管( 包塑金屬軟管) 敷設(shè)。

( 2) 金屬電線管( 包塑金屬軟管) 兩端可靠接地，金屬軟管需要用專門(mén)的軟管接地端頭，與軟管相連接，通過(guò)接地端頭將金屬軟管和控制屏內(nèi)的接地點(diǎn)用綠色或黃綠色接地線連接起來(lái)，同時(shí)該接地裝置作為電纜的出口保護(hù)。在電氣設(shè)備一端，接地線可以與就近的電焊螺母、電纜托架或電纜槽等的螺絲連接。

( 3) 通訊電纜敷設(shè)時(shí)和不同屬性的電纜( 如動(dòng)力、控制電纜等) 不能成束混穿捆扎在一起; 通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部時(shí)，要走專門(mén)的通訊電纜預(yù)埋管; 在電纜托架上敷設(shè)時(shí)，與不同屬性的其他電纜之間需要適當(dāng)間隔。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在若干個(gè)門(mén)機(jī)項(xiàng)目上的運(yùn)用，門(mén)機(jī) PLC 通訊電纜防干擾電氣工藝技術(shù)能有效避免門(mén)機(jī)項(xiàng)目的通訊電纜受干擾問(wèn)題，使得門(mén)機(jī)電氣設(shè)備的控制系統(tǒng)持續(xù)可控，保證門(mén)機(jī)作業(yè)時(shí)的安全性、連續(xù)性、穩(wěn)定性，增加用戶的經(jīng)濟(jì)效益。