關于PLC控制系統(tǒng)干擾問題的探討

趙斌鋒

摘 要：在電力企業(yè)中PLC控制系統(tǒng)多用于輔控車間的程控系統(tǒng)，有的則用于熱控保護控制系統(tǒng)，它的穩(wěn)定性將直接影響到現(xiàn)場設備的安全運行，而它的抗干擾能力則是系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關鍵。要提高PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，我們首先需要分析干擾產生的原因，認真研究消除干擾的方法，再通過有效可行的系統(tǒng)優(yōu)化及采取相對應的防干擾措施，才能有效的保證PLC控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

關鍵詞：PLC干擾；系統(tǒng)控制；安全穩(wěn)定

1 概述

在電力企業(yè)中PLC控制系統(tǒng)多用于輔控車間的程控系統(tǒng)，有的則用于熱控保護控制系統(tǒng)，它的穩(wěn)定性將直接影響到現(xiàn)場設備的安全運行，而它的抗干擾能力則是系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關鍵。我們現(xiàn)場所使用的PLC控制系統(tǒng)，有的安裝在電子設備間或控制間，有的安裝在現(xiàn)場盤柜中，有的則直接安裝在就地設備上，由于安裝地點周圍大多設計有電纜溝道、電氣設施或就地轉動電機等設備，會形成較強的電磁干擾。我們應先分析干擾產生的原因，認真研究消除干擾的方法，再通過有效可行的系統(tǒng)優(yōu)化及采取相對應的防干擾措施，才能有效的保證PLC控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

2 電磁干擾的產生以及對PLC控制系統(tǒng)的影響

通過對現(xiàn)場所使用的PLC控制系統(tǒng)干擾來源進行排查，我們發(fā)現(xiàn)這些干擾大都產生在電荷劇烈變化的部位，這就是干擾源。

（1）按產生原因不同可分為放電干擾、浪涌干擾、高頻振蕩干擾等。（2）按性質不同可分為持續(xù)干擾、偶發(fā)干擾等。（3）按干擾模式不同可分為共模干擾和差模干擾。

3 PLC 控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源

3.1 來自空間的輻射干擾

空間的輻射干擾主要是由電力網絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的。其對PLC控制系統(tǒng)的影響主要通過兩條路徑；一是直接作用于PLC 內部，由電路感應產生干擾；二是作用于PLC 通信網絡，由通信線路感應產生干擾。此類干擾我們可以通過選用合格的屏蔽電纜、系統(tǒng)屏蔽及選用合適的電容元件來消除。

3.2 通過PLC系統(tǒng)的電源線路和I/O信號線路，將外部干擾通過傳導的方式作用于系統(tǒng)內部，我們稱之為傳導干擾

3.2.1 來自電源的干擾

通過對現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)不安全事件的分析研究，我們發(fā)現(xiàn)通過電源回路傳導的干擾造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障的不安全事件較多，作者所在公司已發(fā)生多起由于工作電源故障造成PLC控制系統(tǒng)停運進而導致機組停運的不安全事件。

PLC 系統(tǒng)的工作電源一般由所在企業(yè)的UPS段和保安段母線電源提供。各段母線都帶有大量的電氣動力設備、執(zhí)行機構及轉動機械，這些動力設備的啟停、轉動機械的轉機運行調整、執(zhí)行機構的開關操作等，都會將產生的干擾通過母線電源傳導到PLC系統(tǒng)上。

3.2.2 來自I/O信號線路的干擾

PLC 控制系統(tǒng)所使用的I/O信號通過傳輸線纜，除了將現(xiàn)場的I/O信號送至PLC系統(tǒng)，同時會將干擾信號通過線纜侵入。這類干擾的產生主要有兩種原因：一是通過就地變送器或二次儀表的供電電源串入的干擾，可通過采用PLC控制系統(tǒng)通道提供24V工作電源或選用電源與信號相互無擾的二次表計來加以解決；二是信號線纜受到線纜敷設區(qū)域存在的電磁感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這類干擾如不加處理所造成的后果是相當嚴重的。它主要產生于電纜敷設區(qū)域存在電氣動力電纜或經過大型電氣設備。

3.2.3 由于接地系統(tǒng)混亂造成的干擾

PLC控制系統(tǒng)的接地是一項提高系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要安全措施。通過現(xiàn)場實際考察我們發(fā)現(xiàn)，采用正確的接地方式方法，不僅可以有效的消除外部干擾對系統(tǒng)的影響，還可以防止系統(tǒng)對周圍鄰近設備造成干擾，它的保護作用是雙向的。但由于諸多的原因，我們在現(xiàn)場往往使用的接地方式不完全符合規(guī)范，結果造成系統(tǒng)干擾，導致PLC系統(tǒng)無法正常工作。作者所在的公司，曾經在機組DCS系統(tǒng)改造過程中由于PLC控制系統(tǒng)的接地設置沒有完全遵守規(guī)范，結果造成現(xiàn)場諸多設備自啟停、模擬量信號亂跳、自動調節(jié)紊亂等故障。

3.2.4 由于PLC 系統(tǒng)內部元器件所產生的干擾

PLC系統(tǒng)內部使用了各種不同類型、不同電壓等級的電子設備，它們之間也會由于相互的電磁輻射產生干擾。隨著PLC控制系統(tǒng)的更新?lián)Q代，以及電子元器件性能的提高，此類干擾已基本被消除，不會對系統(tǒng)造成影響。

4 怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統(tǒng)干擾

現(xiàn)場所使用的PLC控制系統(tǒng)大多通過企業(yè)內部電網采用兩套電源，UPS段及保安段電源，再通過電源切換裝置進行無擾切換。我們可以在電源切換裝置后加裝一套不間斷供電裝置，由它來給PLC控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的工作電源。不間斷供電裝置一般滿足兩個要求：一是外部供電電源失去后在一定時間內仍可對PLC控制系統(tǒng)提供工作電源；而是輸出電壓穩(wěn)定無擾動。無論任意一路電源出現(xiàn)故障造成電源切換時，由于不間斷電源裝置仍然在對PLC系統(tǒng)穩(wěn)定供電，電源切換產生的干擾僅存在于不間斷電源裝置內部，而不會影響到PLC系統(tǒng)運行。同時，如出現(xiàn)兩路電源均故障，不間斷電源裝置內部的蓄電池組仍舊可以在一定時段內對PLC系統(tǒng)穩(wěn)定供電，這就給電路檢修恢復提供了寶貴的時間，有效地控制了不安全事件范圍，防止事件擴大化。

在PLC控制系統(tǒng)的模塊輸入端、輸出端加裝隔離繼電器，以解決干擾。

從實際運用情況來看，使用隔離繼電器簡單方便、可靠；同時隔離繼電器帶有多路常開或常閉接點，可以更為方便的根據(jù)現(xiàn)場設備的運行狀況要求進行回路設計；再次，隔離繼電器都使用了二極管發(fā)光信號，當輸入、輸出信號回路出現(xiàn)故障時，可以更為直觀的判斷故障點產生在PLC控制系統(tǒng)內部還是外部回路，給檢修維護人員的工作帶來了便利。同時，采用隔離繼電器還可以有效地防止現(xiàn)場設備高壓電竄入系統(tǒng)造成系統(tǒng)設備的損壞。

加強PLC控制系統(tǒng)所在電子設備間或工程師站的安全管理。嚴格執(zhí)行電子設備間或工程師站的準入制度，進出電子設備間或工程師站要做好登記，房間鑰匙必須由專人保管；嚴禁在電子設備間或工程師站使用對講機、手機等無線通訊設備，以防止無線信號對PLC控制系統(tǒng)產生干擾。

在設備安裝或改造期間，如果涉及到敷設電纜的作業(yè)，必須嚴格按照電纜敷設的相關規(guī)定及規(guī)范要求，對使用不同電壓的電纜要分層敷設，絕不可以為圖省事方便而隨意敷設；尤其要注意敷設使用直流高壓電的電纜，要盡量避開PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出信號電纜，以防止高電壓電纜產生的環(huán)流干擾造成PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出信號誤發(fā)，從而進一步影響到現(xiàn)場設備的安全穩(wěn)定運行。

采用合格且獨立的屏蔽地設置。PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等均要獨立設置，絕對禁止混用。同時，要做好控制系統(tǒng)地線的設置記錄，詳細記錄各地線的來源。在系統(tǒng)停用檢修期間，必須對控制系統(tǒng)地線進行全面核查，檢查各地線絕緣是否符合規(guī)范要求，對發(fā)現(xiàn)的地線回路故障及時進行排查處理，確?？刂葡到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

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