DQ511型堆垛机通讯干扰问题及解决对策

文/薛盛鑫

在卷烟物流系统中，巷道式堆垛机是一种很重要的单机搬运设备。陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂所引进的DQ511型堆垛机已投产9年，目前还在正常工作运行中，经常会出现一些故障导致堆垛机停机，更重要的是影响了正常出入库的进行，严重情况下还会造成塌烟的经济损失。经查，造成DQ511型堆垛机运行故障的核心原因在于网路结构和通讯干扰。为解决此问题，延安卷烟厂对堆垛机通信状况进行了优化改进，取得了良好效果。

一、问题简述

目前，延安卷烟厂所采用的5台DQ511型堆垛机和上位计算机的连接是通过红外激光通讯器进行的。堆垛机内部网络（如图1）通过PROFIBUS-DP总线将PLC、走行变频器、升降变频器、货叉变频器和总线端子系统连接而成，从而实现对堆垛机的行走、升降和货叉的控制。鉴于堆垛机的电控柜安装在运行设备主体上，为减少震动，传统的做法是在电控柜下方装配橡胶隔垫。但此举让设备和系统的接地效果极差，让各电器元件安装空间和布线受限，由此造成强弱电难以分开。加之设备使用时间较长，DP总线绝缘效果弱化，从而造成电流对堆垛机的通讯干扰情况时有发生，最终导致堆垛机在使用过程中经常出现如图2的故障信息。

二、原因分析

图1：网络结构

图3：改造前总线端子电路图

图2：故障信息列表

图4：改造后总线端子电路图

鉴于上述情况，当堆垛机的变频器启动时往往会出现与有用信号无关、并对网络系统或信号传输有害的谐波电流。这种谐波电流在供电系统的阻抗下产生电压降，导致电压波型发生畸变。当谐波电流达到一定值时，电压畸变在弱电源的情况下变得更加严重，从而对电器设备的通讯产生信号干扰。

同时，当变频器逆变输出时，会含有较多的高频信号，如信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，从而形成对信号的干扰。而信号传输的终端正好连接的是总线端子系统，它的端子上连接的正是故障信息对应的各传感器信号。在信号传输至终端时，由于终端阻抗和特性阻抗不同，形成信号反射，从而使信号波形失真（凹陷或凸出），致使无法正确传输，产生故障信息。

三、对策实施

要想避免信号的反射和回波，就须在PROFIBUS-DP总线电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，从而使总线电缆的阻抗性得以连续。通过对网络结构和堆垛机电路图（如图3）的查看分析，延安卷烟厂在总线端子系统的总线接头输出端增加了一根DP线，以用来连接一个西门子终端电阻的数据线A口和B口，使总线电缆的阻抗连续。并将原来的总线接头指拨开关调到“OFF”位置上，在总线端子上选取24V电源，为终端电阻器提供电源和PE接地点（改造后的电路图，如图4），以杜绝信号干扰。

四、总结

此次堆垛机通讯干扰问题的解决，首先查清问题情况，然后分析故障原因，最终针对性地通过在堆垛机网络结构中增加终端电阻，以提高堆垛机通讯的抗干扰能力，增强信号的传输质量。此方案有效减少了延安卷烟厂维修人员处理故障攀爬堆垛机的频次，降低了堆垛机塌烟的经济风险，也提高了设备运行效率。