淺論軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的抗干擾問題

喬鵬*

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淺論軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的抗干擾問題

喬鵬*

（唐山中厚板材有限公司，河北唐山，063000）

隨著現(xiàn)代信息科技的不斷發(fā)展，各種自動化技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個行業(yè)中，其中軋鋼生產(chǎn)也逐漸采用自動化控制系統(tǒng)，通過利用可編程邏輯控制器PLC和尚未機(jī)軟件實現(xiàn)生產(chǎn)加工工藝控制。PLC控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定直接關(guān)系著該自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。但是在實際應(yīng)用中，PLC系統(tǒng)常常會受到外界因素的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)一定的影響，為此，需要做好抗干擾措施，保證自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

軋鋼生產(chǎn)；PLC控制系統(tǒng)；抗干擾

引言

在軋鋼生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)運(yùn)行中，干擾問題會嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為此，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)的設(shè)計中采取有效的抗干擾措施，提高系統(tǒng)看干擾能力，提高產(chǎn)品使用性能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。同時還要根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況和軋鋼生產(chǎn)線實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在后期不斷完善抗干擾方法。

1 PLC系統(tǒng)干擾來源

1.1 信號線引入的干擾

各類信號傳輸線在和PLC控制系統(tǒng)連接使用中會出現(xiàn)一定的電磁干擾，導(dǎo)致信號的傳輸出現(xiàn)一定的問題，UO信號的工作和精度都都會受到不良影響，甚至可能損傷元器件。乳溝系統(tǒng)的隔離性能差，那么各導(dǎo)線之間也可能存在彼此干擾的問題，導(dǎo)致系統(tǒng)總線發(fā)生回流，進(jìn)而對邏輯數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤差甚至死機(jī)問題。在自動化控制系統(tǒng)中，信號線導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定或者元器件損壞的問題比較常見，所以在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)重點做好接線設(shè)計和施工。

1.2 來自電源的干擾

電源在PLC控制系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的位置。電網(wǎng)通過PLC系統(tǒng)的CPU、I/O等電源、變電器供電電源、與系統(tǒng)電氣直接相連的儀表電源等竄入控制系統(tǒng)中，干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在軋鋼生產(chǎn)中，符合電流沖擊性較大，尤其是在前期有精煉爐的施工工藝階段通過電源產(chǎn)生的干擾對整個系統(tǒng)和電網(wǎng)的運(yùn)行都有著較大影響，同時電網(wǎng)內(nèi)部開關(guān)有著較大的浪涌電壓，在設(shè)備起訂、電網(wǎng)短路等情況下都會出現(xiàn)電網(wǎng)諧波，進(jìn)而嚴(yán)重干擾PLC系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.3 空間電磁輻射干擾

軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)通常采用35kV作為動力進(jìn)線，工廠多采用10kV和400kV作為供配電系統(tǒng)，電動機(jī)多采用變頻控制措施，其輸出通常采用開關(guān)器件為IGBT等，能夠?qū)崿F(xiàn)能量輸出，同時也會發(fā)生輻射干擾，對周邊電器的正常運(yùn)作產(chǎn)生不良影響。這些電磁輻射不但能夠干擾PLC內(nèi)部電路，還能夠干擾PLC網(wǎng)絡(luò)通信。

2 抑制干擾的措施

為了保證軋鋼生產(chǎn)的順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，構(gòu)建良好的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。本文將從電源、電纜、軟硬件、接地等方面分析預(yù)防干擾的辦法。

2.1 選擇自帶隔離功能的電源

為了避免外部供電網(wǎng)絡(luò)的干擾信號對PLC系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，在選擇電源過程中可以選擇具有弱電隔離模塊功能的電源，可以采用UPS供電電源，該電源的干擾隔離能力非常強(qiáng)，同時其有著非常強(qiáng)的功能能力，所以其成為PLC供電系統(tǒng)中常用的供電電源。

2.2 選擇合適的電纜

避免電纜對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾可以合理選擇電纜類型，按照信號的不同設(shè)置不同的傳輸電纜，并按照傳輸信號種類的不同分層輻射信號電纜，把電纜進(jìn)行分層敷設(shè)，分開微弱信號電路和易產(chǎn)生噪音的污染電路，敷設(shè)中保證兩者有一定距離，將交流線、直流穩(wěn)壓電源線數(shù)字信號線、模擬信號線和感性負(fù)載驅(qū)動線等區(qū)別開，通過加長間距的方式將相互之間的噪聲影響降低。

2.3 提高硬件濾波和軟件抗干擾能力

為避免接入PLC裝置的信號線帶有干擾信號，需要在裝置信號回路中設(shè)計硬件濾波回路，在信號線與地之間加裝電容可以抑制共模干擾，在兩級信號線之間加裝有源濾波器可以抑制差模干擾。這些硬件抗干擾措施的采用將在很大程度上降低干擾信號的強(qiáng)度，但是并不能徹底的消除干擾，這就需要在系統(tǒng)軟件設(shè)計時候增加一些抗干擾功能的程序，作為硬件濾波的補(bǔ)充，其中工頻采樣和數(shù)字濾波可以消除干擾信號中的周期分量；動態(tài)零點通過定時對參考點電位進(jìn)行校對來實現(xiàn)限制電位漂移；信息冗余通過設(shè)置軟件跳轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和標(biāo)志位來阻隔干擾，這些軟件抗干擾措施的應(yīng)用對硬件抗干擾形成了有效的補(bǔ)充。

2.4 采用規(guī)范的接地系統(tǒng)

從設(shè)計階段就好嚴(yán)格做好接地系統(tǒng)的設(shè)計，對于接地系統(tǒng)這一隱蔽工程的設(shè)計要嚴(yán)格遵守國家相關(guān)規(guī)定。在軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)接地工程中通常會選擇直接接地。分布電容和濾波會對PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生較大干擾，而通過接地處理器交換頻率能夠控制在1 MHz以內(nèi)，為此，一點接地是PLC控制系統(tǒng)接地的最佳方式。PLC裝置分布的部位不同那么其接地線匯集的中心也有所不同，可以采用隔離裝置的措施進(jìn)行控制，將串聯(lián)接地銅排放置在距離較近的區(qū)域，通過銅排匯集附近裝置接地線后再將其引入到其他各個接地區(qū)域。PLC控制系統(tǒng)應(yīng)選擇單獨(dú)的接地極，決不能于強(qiáng)電系統(tǒng)共用一個接地極，并保持接地極距離建筑物10-15m同時接地電阻應(yīng)該小于2歐姆。信號源的接地應(yīng)該P(yáng)LC裝置側(cè)進(jìn)行屏蔽接地，如果遇到信號線有接頭或者多條信號線匯集時，應(yīng)該將屏蔽線按規(guī)定連接后進(jìn)行絕緣處理，決不允許出現(xiàn)多點接地的現(xiàn)象，只能將所有信號線的屏蔽層匯集到適當(dāng)?shù)慕拥攸c后進(jìn)行單點接地處理。

3 結(jié)束語

干擾問題一直是影響軋鋼自動化生產(chǎn)線的常見問題，廣大現(xiàn)場維護(hù)人員對此也一直處于研究之中，為了避免在軋鋼生產(chǎn)過程中不斷更換設(shè)備改善負(fù)荷條件，應(yīng)當(dāng)提高系統(tǒng)抗干擾能力，做好干擾問題的預(yù)防。為此，設(shè)計工作者需要從供電電源、電纜、接地等多方面考慮造成干擾的因素，并且合理設(shè)計，提高系統(tǒng)抗干擾能力，盡量消除干擾源。當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)抗干擾問題的研究已經(jīng)取得了一定的成績，但是未來發(fā)展中需要相關(guān)工作者進(jìn)一步深入研究，找到更簡便的抗干擾辦法，從而保證我國軋鋼自動化生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。

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Discussion on Anti-interference of PLC Control System in Rolling Production Line

QIAO Peng*

(Tangshan medium and heavy Plate Co., Ltd., Hebei Tangshan, 063000, China)

with the continuous development of modern information technology, various automation technologies are gradually applied in various industries, in which steel rolling production also gradually adopts automatic control system. The stable operation of the automatic system is directly related to the stability of the process control system by using the programmable logic controller (PLC) and the non-machine software. However, in practical application, PLC system is often disturbed by external factors, which leads to some influence on system operation. Therefore, anti-interference measures should be done to ensure the stable operation of automatic control system.

PLC control system for steel rolling production; Anti-interference

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.051

TP273

A

1672-9129(2018)01-0128-02

喬鵬. 淺論軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的抗干擾問題[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2018, 7(1): 128-128.

QIAO Peng. Discussion on Anti-interference of PLC Control System in Rolling Production Line[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 128-128.

2017-10-25；

2017-12-03。

喬鵬（1985-）男，河北唐山，工程師，本科，研究方向：電氣工程及其自動化專業(yè)。E-mail: 2155437993@qq.com