淺談在火電廠程序控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用

邵 瑞

（新疆華電西黑山發(fā)電有限公司，830000）

1 PLC的在我公司的應(yīng)用

可編程控制器由它的英文名稱縮寫(xiě)被我們習(xí)慣的稱為PLC。PLC的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)了硬接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍。PLC的出現(xiàn)取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，其功能從弱到強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，今天的PLC在處理模擬量運(yùn)算、數(shù)字量運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)處理等各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保等各個(gè)行業(yè)。

PLC在設(shè)計(jì)使用中以可靠性高、價(jià)格低、功能完善，易學(xué)易用、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)在火電廠有著廣泛的應(yīng)用，例如輸煤程控系統(tǒng)、氣力輸灰控制系統(tǒng)、ETS保護(hù)控制系統(tǒng)、吹灰程控系統(tǒng)、化學(xué)水處理程控系統(tǒng)、循環(huán)水控制系統(tǒng)、制氫控制系統(tǒng)、熱網(wǎng)首站綜合控制系統(tǒng)都使用了PLC作為控制核心。

2 PLC在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 可靠性高

規(guī)范的PLC產(chǎn)品都是采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，其內(nèi)部電路各元件選取十分嚴(yán)格，電容電阻等常用元件都選用高品質(zhì)的產(chǎn)品，電路板設(shè)計(jì)合理，制作規(guī)范，具有很高的可靠性。同時(shí)使用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)和接觸器組成的控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)都大量減少，中間環(huán)節(jié)減少，故障率也就大大降低，而高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。

2.2 功能完善，易學(xué)易用

PLC目前都形成了系列化產(chǎn)品，有各種型號(hào)的PLC可供選用，適用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合?，F(xiàn)在的PLC編程軟件已經(jīng)集合了多種功能塊，對(duì)于工業(yè)上所需要的一些應(yīng)用例如流量統(tǒng)計(jì)，PID調(diào)節(jié)等都可以直接選用功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。此外PLC編程軟件還提供用戶自定義功能塊的功能，方便了程序編制?；痣姀S應(yīng)用較多的Concept軟件、Unity軟件都具有這些功能。同時(shí)，這些軟件還提供電子幫助文件，在應(yīng)用某種功能或者某個(gè)功能塊是可以隨時(shí)打開(kāi)說(shuō)明文件來(lái)了解如何使用，深受工程技術(shù)人員歡迎。

PLC多用梯形圖語(yǔ)言來(lái)編制程序，梯形圖的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只要能看懂繼電器電路圖的人員都可以看懂和設(shè)計(jì)PLC梯形圖程序，入口門(mén)檻很低。

3 PLC在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 電纜及接線的注意事項(xiàng)

1）動(dòng)力線與控制線和信號(hào)線最好分開(kāi)布置，減少感應(yīng)電的干擾。

2）PLC控制柜附近不應(yīng)有干擾源，比如大功率的動(dòng)力設(shè)備、電焊機(jī)、無(wú)線電臺(tái)等，尤其不能在柜內(nèi)安裝高壓電器。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)有良好的接地。

3）輸入輸出信號(hào)最好使用不同的電纜，不要在一根電纜內(nèi)既有輸入信號(hào)又有輸出信號(hào)。

4）信號(hào)最好采用隔離繼電器進(jìn)行隔離。一般我們使用的PLC都是使用低壓直流電源，通過(guò)隔離繼電器來(lái)與220VAC信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通常是采用24VDC隔離繼電器來(lái)隔離220VAC電路，使得PLC低壓輸出可以控制高壓設(shè)備；用220VAC隔離繼電器來(lái)隔離24VDC電路，使得外界高壓輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為低壓24VDC信號(hào)進(jìn)入PLC，避免強(qiáng)電沖擊，保護(hù)PLC模塊可靠工作。現(xiàn)在也有直接驅(qū)動(dòng)220VAC的PLC繼電器輸出模塊，但是個(gè)人認(rèn)為還是24VDC的模塊加隔離繼電器的組合更安全可靠，設(shè)備故障率也會(huì)更低。

3.2 干擾問(wèn)題

1）強(qiáng)電干擾

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。電網(wǎng)內(nèi)部的變化，刀開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過(guò)輸電線路傳到PLC電源產(chǎn)生干擾。

控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。

2） 接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。對(duì)此，我們應(yīng)該做好各種抗干擾措施。

1）正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。

此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序死機(jī)。

PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地，叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω，一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)電源負(fù)端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。

屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏蔽電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。

3.3 PLC常見(jiàn)故障處理

1）輸入輸出通道故障

遇到輸入輸出通道故障，一般都是采用更換備用通道的方法。首先進(jìn)入程序，將故障通道的點(diǎn)號(hào)更換為備用通道的點(diǎn)號(hào)，然后將外部接線也更換到相應(yīng)的通道即可。如果還使用了上位機(jī)，則應(yīng)將上位機(jī)相應(yīng)的標(biāo)記點(diǎn)也進(jìn)行更換，使操作或者反饋正確。對(duì)于一些微型PLC，比如三菱微型PLC，其輸出在內(nèi)部使用了隔離繼電器，如果輸出通道故障，有可能是內(nèi)部的繼電器損壞，可以拆開(kāi)PLC，更換小型繼電器即可。需要注意的是使用電烙鐵時(shí)應(yīng)將電烙鐵加熱后斷開(kāi)電源再進(jìn)行焊接，以防止感應(yīng)電損壞電路板。

2）模塊故障

這種故障只能采用更換備件的方法來(lái)處理。

3）程序異常

可以嘗試重新啟動(dòng)PLC，或者重新下傳程序，如果還不行，有可能是存儲(chǔ)器故障?？梢愿鼡Q存儲(chǔ)器重新下傳程序?；蛘咧苯痈鼡QCPU模塊。

4）熱備CPU不能切換

這種情況首先要檢查熱備方式，如果是使用了獨(dú)立的熱備模塊，應(yīng)檢查熱備模塊工作是否正常，連線是否正確。很多情況下都是由于主、備CPU程序不一致導(dǎo)致不能切換，可以嘗試重新導(dǎo)入程序使兩邊程序一致后再試驗(yàn)切換。

隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬， PLC產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，通過(guò)完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求，PLC作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

[1]金波.ASIC-PLC全數(shù)字式水輪機(jī)調(diào)速器[J]，浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版).2007，41（4）.

[2]鄧慧，張明，吳永存等.大型火電廠現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J]，中國(guó)電力.2009，42