淺談火電廠PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O通信干擾的相關(guān)問(wèn)題及措施

趙日臻

摘要：本文先在控制系統(tǒng)原通信介質(zhì)電纜不適用和控制系統(tǒng)接地等基礎(chǔ)上，對(duì)火電廠PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O通信出現(xiàn)干擾的問(wèn)題原因進(jìn)行分析，并提出相對(duì)應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；遠(yuǎn)程I/O；通信干擾

火電廠是當(dāng)前生產(chǎn)電力資源的關(guān)鍵場(chǎng)所，我國(guó)國(guó)內(nèi)的發(fā)電機(jī)構(gòu)基本上都是火電廠。輸煤系統(tǒng)是火電廠的重要構(gòu)成部分，在輸煤系統(tǒng)中主要使用了PLC系統(tǒng)，而在其運(yùn)行過(guò)程中，遠(yuǎn)程I/O通信會(huì)存在干擾問(wèn)題，這對(duì)輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行形成阻礙，同時(shí)也對(duì)整個(gè)火電廠的生產(chǎn)與運(yùn)行形成了很大的影響。要想保障輸煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要先分析出遠(yuǎn)程I/O通信干擾的原因，然后在產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上執(zhí)行相應(yīng)的解決措施，以此確?；痣姀S的正常運(yùn)行。

一、火電廠PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O通信干擾的原因

（一）控制系統(tǒng)原通信介質(zhì)電纜不適用

在有些火電廠在控制主站與各個(gè)分站之間使用了同軸電纜，在長(zhǎng)距離的復(fù)雜電磁環(huán)境中，尤其是同軸電纜與動(dòng)力電纜若是鋪設(shè)在同一個(gè)電纜橋架上的時(shí)候，如果電纜的整體質(zhì)量存在問(wèn)題，則就很容易產(chǎn)生電磁干擾，進(jìn)而導(dǎo)致遠(yuǎn)程I/O通信出現(xiàn)失誤?；蛘呤乾F(xiàn)場(chǎng)很多設(shè)備都使用變頻性質(zhì)的驅(qū)動(dòng)，這其中的變頻渠道回路若是沒(méi)有依據(jù)相關(guān)的要求設(shè)計(jì)濾波電抗器，則就會(huì)在運(yùn)行中形成奇次諧波，進(jìn)而對(duì)遠(yuǎn)程I/O通信形成一定程度的干擾。

（二） 控制系統(tǒng)接地原因

依據(jù)設(shè)計(jì)和安裝上的規(guī)范，PLC輸煤程控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要單獨(dú)接地，這樣可以防止電氣系統(tǒng)的各種影響會(huì)經(jīng)過(guò)接地線傳入到PLC中。因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)在初始施工與投入運(yùn)行之后對(duì)控制系統(tǒng)接地不夠注重，各個(gè)遠(yuǎn)程分站使用了就近接地的方式，這樣就會(huì)致使控制系統(tǒng)各個(gè)遠(yuǎn)程分站的接地形成電位差，進(jìn)而對(duì)控制系統(tǒng)形成了一定的干擾。

（三）遠(yuǎn)程I/O分支器位置不科學(xué)

為了能夠預(yù)防信號(hào)輻射導(dǎo)致的干擾，分支器的安裝需要和柜體間隔一定的距離，并且使用在安裝過(guò)程中要使用專(zhuān)門(mén)的金屬屏蔽盒。但是在實(shí)際安裝過(guò)程中，分支器都安裝在各個(gè)遠(yuǎn)程站PLC柜中，并且沒(méi)有使用專(zhuān)門(mén)的屏蔽措施，這樣也容易導(dǎo)致I/O通信被干擾。除此之外還有分支器到各個(gè)遠(yuǎn)程分站的同軸電纜長(zhǎng)度不規(guī)范。如果太短會(huì)讓信號(hào)在分支器中形成反射，進(jìn)而在分站適配器中形成誤差；若是太長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致信息較弱，這樣也會(huì)導(dǎo)致信息的誤差現(xiàn)象出現(xiàn)。在遠(yuǎn)程I/O通信的開(kāi)端和結(jié)尾部分需要裝置終端電阻，這樣才能吸收尾端信息多余的能量，以此來(lái)預(yù)防信息的反射，但是有些火電廠的控制系統(tǒng)中并沒(méi)有依據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行裝置。

（四）電源的干擾？

PLC輸煤系統(tǒng)的供電電源一般均由電網(wǎng)供電。這其中電網(wǎng)內(nèi)在的變化，刀開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的浪涌、較大型電力設(shè)備起動(dòng)停止、交直流傳動(dòng)裝置造成的諧波、電網(wǎng)短路或放電引起的暫態(tài)沖擊等，很多途徑送電線路引入到電源一次側(cè)。以上原因極有可能引起錯(cuò)誤程序或錯(cuò)誤運(yùn)算，造成錯(cuò)誤輸入輸出，從而引起設(shè)備失去控制和誤動(dòng)作，不能保證PLC輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

二、防止火電廠PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O通信干擾的措施

由于遠(yuǎn)程I/O連接的是設(shè)備層，并且PLC與遠(yuǎn)程站之間信息傳輸是在一定時(shí)間段中完成的，所以不管是任何干擾都會(huì)導(dǎo)致輸出與輸入設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，影響其狀態(tài)與動(dòng)作指令沒(méi)有辦法得到正確有效的傳輸與執(zhí)行，這樣就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)失誤，甚至于發(fā)生事故。因此，在火電廠運(yùn)行過(guò)程中，必須要對(duì)PLC控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O通信出現(xiàn)干擾的原因進(jìn)行分析，這樣才能夠做好針對(duì)的解決措施。

（一）使用合適的電纜

在鋪設(shè)電纜的時(shí)候，需要使用通信光纜替代原來(lái)的同軸電纜，并且依據(jù)相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行正確的敷設(shè)。在一些電磁干擾影響較為嚴(yán)重的地方，通信介質(zhì)必須要設(shè)置金屬管，電纜溝與橋架中的一二次線要進(jìn)行隔離處理，通過(guò)這種方式解決試運(yùn)行使其遠(yuǎn)程分站通信干擾問(wèn)題。除此之外還要在變頻器輸出端設(shè)置濾波電抗器。在對(duì)變頻器進(jìn)行安裝的時(shí)候，其設(shè)置的位置要盡可能的遠(yuǎn)離PLC系統(tǒng)各個(gè)遠(yuǎn)程分站。特別是一些供油泵變頻調(diào)速系統(tǒng)，需要移出遠(yuǎn)程分站的控制室，以此方式來(lái)徹底解決變頻器對(duì)PLC系統(tǒng)通信形成的干擾。

（二）規(guī)范PLC控制系統(tǒng)的接地

將PLC輸煤程控系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)接地是十分重要的，把PLC主站與其他相關(guān)的遠(yuǎn)程分站分別與同個(gè)接地體連接，使用一定規(guī)格的接地線，其中的接地點(diǎn)要在PLC主站的側(cè)面。在此過(guò)程中，接地線要盡可能避開(kāi)輸煤系統(tǒng)強(qiáng)回電與主回路電線，這樣可以在根本上解決通信干擾問(wèn)題。在這過(guò)程中還需要對(duì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備和信息電纜屏蔽層接地進(jìn)行合理的規(guī)范，其中屏蔽層需要使用單端接地的方式，并且控制與信號(hào)電纜備用線的一邊也需要進(jìn)行接地，這樣可以加強(qiáng)屏蔽的作用，預(yù)防芯線之間的信息相互影響，同時(shí)也可以預(yù)防外部的干擾問(wèn)題出現(xiàn)。

（三）規(guī)范電纜終端接頭的制作

依據(jù)設(shè)備的裝置規(guī)范，同軸電纜與處理器、分支器以及適配器之間都需要安裝專(zhuān)用終端接頭，其中接頭的數(shù)量比較多。終端接頭質(zhì)量對(duì)整個(gè)系統(tǒng)通行有著直接的影響，若是其中一個(gè)位置的電纜接頭質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則就會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的通信形成一定的影響，進(jìn)而導(dǎo)致通信信號(hào)出現(xiàn)失誤，或者是通信中斷的現(xiàn)象。因此，為了防止因?yàn)殡娎|終端接頭質(zhì)量而形成的干擾問(wèn)題，在敷設(shè)電纜與連接各個(gè)處理器與分支器的時(shí)候 ，需要保障終端接頭的質(zhì)量，將質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的接頭運(yùn)用到其中，以此來(lái)保障通信的正常傳輸，保障信息的準(zhǔn)確無(wú)誤，進(jìn)而確保火電廠控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。除此之外，一些手機(jī)或者是對(duì)講機(jī)會(huì)形成干擾，所以在火電廠運(yùn)行的時(shí)候要盡量遠(yuǎn)離輸煤程控系統(tǒng)。

（四）電源干擾的抑制？

現(xiàn)在PLC控制系統(tǒng)的供電電源，絕大部分都采用具有較好隔離性能的電源，而變送器以及和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒(méi)獲得較高重視、隔離性能不高。即使應(yīng)用了一定的隔離措施，但一般還是不夠，主要原因是采用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力不高，再經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇具有小分布電容小、大抑制帶（例如多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC控制系統(tǒng)的干擾。另外，為保證電網(wǎng)饋電不間斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS不間斷供電電源還具有很強(qiáng)的干擾隔離性能，非常適合為PLC控制系統(tǒng)供電。

結(jié)束語(yǔ)：

PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，其良好的通用性、簡(jiǎn)單的操作性和維護(hù)性以及強(qiáng)大的可靠性在工業(yè)控制方面能夠起到很大的作用。雖然PLC控制系統(tǒng)本身的可靠性就很強(qiáng)，但如果工作環(huán)境非常差，強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)等會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)造成嚴(yán)重的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。PLC控制系統(tǒng)存在的干擾原因有很多，其中基本是因?yàn)槭┕こ跗跊](méi)有依據(jù)規(guī)范進(jìn)行，沒(méi)有使用適當(dāng)?shù)碾娎|、沒(méi)有選用質(zhì)量好的終端接頭或者是控制系統(tǒng)的接地問(wèn)題等，這些都會(huì)導(dǎo)致干擾問(wèn)題出現(xiàn)。因此，在施工設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行避免，以此保障火電廠的正常運(yùn)行。

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