门座起重机PLC通讯电缆防干扰电气工艺技术

1 引言

根据码头用户以及现场调试人员的反馈，部分门座起重机( 以下简称门机) 项目电控系统中 PLC通讯电缆屡次受到干扰，造成 PLC 通讯故障，导致门机电气设备控制系统瘫痪，生产作业停止。给码头用户的生产使用和现场工程师的调试工作带来了很大的困扰。

2 通讯电缆受干扰的表现特征和原因分析

通讯电缆受干扰具体表现为: ①司机室联动台触摸屏上显示“电控系统通讯故障”; ②司机室联动台所有或者部分电气控制系统瘫痪; ③通讯故障时而出现，时而又没有。根据以上的表现特征，可以判断 PLC 通讯电缆受到了其他属性的电缆( 如动力、变频、控制电缆等) 干扰。

2．1 通讯电缆的敷设要求

不同属性的电缆( 包括变频电机电缆、通讯电缆及其他) 原则上需要穿不同的电缆管，对于客观条件不能满足这个要求的，比如到电机等，在短距离( 2 m) 内可以不受此限制。变频电机电缆和通讯电缆长距离相邻平行敷设时，需要适当的间隔，电缆相互之间的间隔距离应不小于 80 mm。如果达不到间隔要求，可以采用隔板将变频电机电缆、通讯电缆及其他电缆相互分隔。电缆相互之间的距离大于 80mm，并且同一电缆托架上( 或电缆槽内) 绝缘耐压等级不低于该电缆托架上( 或电缆槽内) 的*高供电电压时，不需要加隔板; 当通讯电缆的绝缘耐压等级低于该电缆托架上( 或电缆槽内) 的*高供电电压时，即使该通讯电缆与其他电缆之间的距离大于 80 mm，也必须采用金属隔板或金属电缆管进行分隔［1］。

为了降低其他电缆的干扰影响，以下通讯电缆必须穿金属电缆管，而且金属电缆管两端必须可靠接地: ①用于驱动器、PLC 和远程模块的 Profibus、Profinet、Can－Bus 及以太网等通讯电缆; ②ＲS422、ＲS232、ＲS485 等串口通讯电缆; ③用于 Transponder等有特殊要求的通讯电缆。其他通讯电缆( 如用于电机编码器、重量传感器等的电缆) 和光缆都不需要穿电缆管。穿管的通讯电缆可以不再安装隔板与其他电缆分隔，但是在条件允许时仍应尽可能远离动力和控制电缆。除变频电机电缆和通讯外的其他电缆，按电压等级分束捆扎或分别穿电缆管［2－3］。

2．2 通讯电缆受干扰的原因分析

根据上述 PLC 通讯电缆敷设时的要求，对现场实际施工进行调查反馈，确定 PLC 通讯电缆受干扰原因主要有以下几点:

( 1) 通讯电缆没有单独穿金属电缆管( 包塑金属软管) 敷设。

( 2) 金属电缆管( 包塑金属软管) 两端没有可靠接地。

( 3) 在特殊结构中，通讯电缆敷设时和不同属性的电缆( 如动力、控制电缆等) 成束捆扎在一起，相互间没有足够的分隔空间。

3 通过电气工艺设计解决通讯受干扰问题

3．1 中心集电器上部( 转盘结构) 电气工艺设计步骤

门机 PLC 通讯电缆的敷设走向为: 电气房 PLC柜→司机室联动台→中心集电器→横梁结构内行走PLC 控制柜。依据这个电缆走向，结合机械结构图就可以在电气工艺图纸设计中采取相关措施，避免PLC 通讯电缆受干扰的问题。首先从中心集电器上部( 转盘结构) 入手( 见图 1) 。

图 1 为常规 40 t－37 m 门机转盘结构内部通讯电缆走向图，电气工艺穿线预埋管一般采用在回转电机两侧分别预埋 2 根直径 245 mm 的无缝管的方式，不同属性的电缆在敷设过程中按电压等级分束捆扎在同一结构内预埋管路中，这样，PLC 通讯电缆势必受到周围其他电缆的干扰影响。通过上述干扰原因的分析，可在原来转盘结构常规电气工艺预埋管的基础上另外增加 2 处预埋管，分别预埋 2 根直径 102 mm 的无缝管专门用于通讯电缆的敷设( 见图 1) 。这里需要指出的是，该预埋管的位置随机械结构变化而定，没有统一的定位尺寸，原则上要做到非通讯电缆走线预埋管和通讯电缆走线预埋管之间分开单独预埋，从而形成电缆之间的分隔。同样的，在转盘结构内常规需要预埋至司机室的电气工艺进

线预埋管旁边，平行预埋 1 根直径 102 mm 的无缝管，专门用于通讯电缆的敷设。

这样，PLC 通讯电缆就可沿着电气房 PLC 柜下部的电缆托架穿进通讯电缆结构内预埋管。接下来包裹着通讯电缆的金属软管通过一段金属电线管继续单独敷设，此段金属电线管通过花盘角铁架空安装在中心集电器上方，然后通过金属软管穿进另一端的通讯电缆结构内预埋管，继续沿着电缆托架敷设，通过司机室处的通讯电缆预埋管至司机室联动台。*后从司机室联动台处重新敷设 1 根通讯电缆按原来管路走向返回敷设至中心集电器处。

3．2 通讯电缆在托架敷设中的要求

当 PLC 通讯电缆和其他不同属性的电缆在电缆托架上长距离相邻平行敷设时，通讯电缆不但要穿金属软管敷设，而且电缆之间的间隔距离应尽量不小于 80 mm。

3．3 中心集电器下部( 门架结构) 电气工艺设计步骤

图 2 为门架结构内部通讯电缆走向主视图，从图中可见，PLC 通讯电缆由中心集电器引出，穿金属软管沿着电缆托架经过圆筒体结构内部、横梁结构内部*终敷设至行走 PLC 控制柜。此处通讯电缆在电缆托架上也需按照图 1 要求敷设。

在横梁内部电气工艺布置中，为防止通讯干扰，需要特别注意横梁内部行走 PLC 控制柜、下部电源柜的定位位置以及通讯电缆预埋管的定位位置。图3 为横梁俯视图。

图 3 为图 2 中 A－A 剖面的横梁俯视图。由图 3可知，行走 PLC 控制柜和下部电源柜面对面定位布置，这种布置的优点是: ①提高电气柜的散热空间;②避免敷设至行走 PLC 控制柜内的通讯电缆和其他属性电缆成束混穿在一起引起通讯干扰。以图 3为标准，在门机横梁机械结构内常规电气工艺预埋管( 直径为 245 mm) 的基础上增加单独的直径为102 mm 的预埋管，仅用于敷设通讯电缆。该预埋管定位可按照常规 40 t 或 25 t 门机横梁结构通用规格做成通用件形式。横梁机械结构内通讯电缆预埋管和非通讯电缆预埋管应该分别预埋在横梁结构相对应的两侧，避免交叉，形成电缆之间的分隔。电气柜布置时应按照下部电源柜同非通讯电缆预埋管( 大预埋管) 同侧、行走 PLC 控制柜同通讯电缆预埋管( 小预埋管) 同侧的原则，杜绝行走 PLC 控制柜和下部电源柜同侧并排定位。按图 2 中走向，通讯电缆穿金属软管沿着电缆托架敷设，并穿过通讯电缆结构内预埋管至行走 PLC 控制柜。

4 现场施工过程中的电气工艺安装规范

现场电缆敷设施工按照以下顺序进行: ①先敷设主干电缆，后敷设局部电缆; ②先敷设远距离电缆，后敷设近距离电缆; ③先敷设有金属铠装电缆，后敷设无金属铠装电缆; ④先敷设变频电机电缆、动力回路电缆，后敷设控制回路电缆，*后敷设通讯电缆; ⑤双层电缆托架先敷设下层，再敷设上层。同时，要求现场施工人员必须按照电气工艺图纸以及电气工艺安装规范，做到以下几点:

( 1) PLC 通讯电缆要单独穿金属电线管( 包塑金属软管) 敷设。

( 2) 金属电线管( 包塑金属软管) 两端可靠接地，金属软管需要用专门的软管接地端头，与软管相连接，通过接地端头将金属软管和控制屏内的接地点用绿色或黄绿色接地线连接起来，同时该接地装置作为电缆的出口保护。在电气设备一端，接地线可以与就近的电焊螺母、电缆托架或电缆槽等的螺丝连接。

( 3) 通讯电缆敷设时和不同属性的电缆( 如动力、控制电缆等) 不能成束混穿捆扎在一起; 通过机械结构内部时，要走专门的通讯电缆预埋管; 在电缆托架上敷设时，与不同属性的其他电缆之间需要适当间隔。

5 结语

通过在若干个门机项目上的运用，门机 PLC 通讯电缆防干扰电气工艺技术能有效避免门机项目的通讯电缆受干扰问题，使得门机电气设备的控制系统持续可控，保证门机作业时的安全性、连续性、稳定性，增加用户的经济效益。