發(fā)電廠PLC程控系統(tǒng)干擾問題研究

楊勇

摘 要：在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，電力需求量不斷提升。以往發(fā)電廠的程控系統(tǒng)長期運行穩(wěn)定性差，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電廠的運行要求。PLC程控系統(tǒng)作為最新一代的熱工控制系統(tǒng)，具有智能化控制功能，廣泛的應(yīng)用于發(fā)電廠的生產(chǎn)控制中。但PLC程控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行直接影響整個發(fā)電廠系統(tǒng)運作的可靠性和安全性。因此我們需要對PLC程控系統(tǒng)的干擾問題進(jìn)行分析，提高PLC程控系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：PLC 程控系統(tǒng)；智能化；發(fā)電廠；抗干擾能力

隨著工業(yè)控制計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，控制計算機(jī)具有眾多優(yōu)點在電氣行業(yè)廣泛的應(yīng)用。PLC程控系統(tǒng)能有效提高發(fā)電廠的生產(chǎn)效益。但PLC程控系統(tǒng)容易受到其他因素干擾，所以保證程控系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高程控系統(tǒng)運行時的抗干擾能力是至關(guān)重要的。

1 PLC程控系統(tǒng)干擾問題的成因分析

PLC程控系統(tǒng)的干擾因素可分為三大類：空間的輻射干擾；外部因素產(chǎn)生的干擾；內(nèi)部因素產(chǎn)生的干擾。

（1）空間的輻射干擾。PLC程控系統(tǒng)的輻射干擾是由于無線廣播、電力電路、雷電和電氣設(shè)備的暫穩(wěn)過程等產(chǎn)生的輻射電磁場，輻射干擾其分布較為復(fù)雜。當(dāng)PLC程控系統(tǒng)位于磁場內(nèi)時就會受到輻射干擾?？芍苯虞椛錈峁?nèi)部，使電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；或者輻射熱工通信網(wǎng)絡(luò)，使通信線路的感應(yīng)產(chǎn)生干擾；空間輻射干擾跟現(xiàn)場產(chǎn)生的磁場大小、磁場的頻率和設(shè)備布置有關(guān)。

（2）外部因素產(chǎn)生的干擾。PLC程控系統(tǒng)的外部因素產(chǎn)生的干擾主要是由于信號線與電源的引入所產(chǎn)生的干擾，一般稱為傳導(dǎo)干擾。PLC程控系統(tǒng)的電源干擾主要是由于PLC程控系統(tǒng)引入電源造成的故障，PLC程控系統(tǒng)供電都是由電網(wǎng)提供。由于電網(wǎng)范圍較廣，容易受到電磁場的干擾，引起電路和感應(yīng)電壓還有電網(wǎng)內(nèi)部的發(fā)生變化。PLC程控系統(tǒng)的信號線干擾主要是由于PLC程控系統(tǒng)與各種信號線相連接，除了之間進(jìn)行信息傳導(dǎo)之外，還產(chǎn)生外部信號對其進(jìn)行干擾。干擾的主要有兩種路徑：一是空間電磁輻射感應(yīng)對信號線進(jìn)行干擾，二是由于其他設(shè)備的供電電源串聯(lián)進(jìn)入電網(wǎng)引起干擾，此類干擾對PLC程控系統(tǒng)的損害要小于第一種。I/O 信號由于信號引入干擾導(dǎo)致運行異常和測量精度降低。還會引起信號間的干擾，產(chǎn)生系統(tǒng)回流現(xiàn)象，造成設(shè)備死機(jī)。接地系統(tǒng)混亂也會導(dǎo)致干擾，接地能有效提高子設(shè)備電磁兼容性，但是錯誤的接地方式，會嚴(yán)重的引起干擾信號的產(chǎn)生。

（3）內(nèi)部因素產(chǎn)生的干擾。PLC程控系統(tǒng)內(nèi)部因素產(chǎn)生的干擾主要是系統(tǒng)組成的元器件與電路相互作用產(chǎn)生的電磁輻射所造成的。例如模擬電路相互輻射同時對模擬電路的影響，系統(tǒng)內(nèi)部使用的元器件不匹配等情況。以上情況都是屬于PLC程控系統(tǒng)制造商的設(shè)計內(nèi)容，不同品牌的制造商干擾情況也不相同。

2 發(fā)電廠PLC程控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)

2.1 信號繼電器隔離

繼電器隔離是將 I/O 模塊與設(shè)備之間的開關(guān)量信號進(jìn)行隔離。發(fā)電廠在程控系統(tǒng)中對繼電器的使用存在著兩種觀點，一種觀點認(rèn)為不需要使用繼電器隔離，原因是模塊本身具有抗干擾能力，已經(jīng)采用了隔離器和阻容濾波電路，簡化繼電器，系統(tǒng)接線相對簡單，能有效減少故障。根據(jù)以往經(jīng)驗，認(rèn)為PLC程控系統(tǒng)具有抗干擾性能，但是采用繼電器隔離是必不可少的，原因如下：

（1）在耐電流、耐電壓沖擊的能力方面繼電器比輸入模塊更加優(yōu)越，能有效避免由于過壓、過流損壞模塊。繼電器相比輸出模塊能增加系統(tǒng)的輸出接點容量，方便接點接入控制回路中。

（2）使用繼電器可隔離I/O 信號在PLC 系統(tǒng)在電路上分開，隔斷信號的傳輸，防止接地回路一起電壓差，也可作為控制內(nèi)外的系統(tǒng)，便于維護(hù)。

2.2 電纜接地屏蔽

在PLC程控系統(tǒng)中，準(zhǔn)確無誤的接地方式是消除電磁干擾的主要措施之一。正確的接地能避免行車回路，避免與其余電路產(chǎn)生干擾電壓，使PLC程控系統(tǒng)穩(wěn)定工作。與屏蔽箱結(jié)合可消除環(huán)路產(chǎn)生的電磁場干擾情況。在低頻電路中，元件和布線間的電磁感應(yīng)較弱，但接地造成的回路干擾所造成的影響卻很大，為防止干擾，一般采用單點接地方式。程控系統(tǒng)低于1 MHZ以下，應(yīng)采用單點接地方式。在PLC程控系統(tǒng)中、電源設(shè)備、繼電器、和PLC模塊都應(yīng)該安裝于控制柜內(nèi)，能形成較好的電磁場屏蔽性能。電磁干擾的產(chǎn)生主要是由于電路的引入，因此對電路也應(yīng)采取屏蔽。對I/O模塊采用的電纜應(yīng)是完全屏蔽電纜，金屬屏蔽采用單點接地方式。消除各個種類地線的互相干擾，應(yīng)按照同一類型地線分類相連，然后統(tǒng)一匯集到接地點，接入PLC程控系統(tǒng)單獨接地。

2.3 電纜選擇與敷設(shè)

PLC程控系統(tǒng)傳輸線間的干擾來自電磁感應(yīng)引起的電磁耦合、導(dǎo)線間形成的電容。因此在電纜的選擇應(yīng)選用金屬鎧裝屏蔽型的控制、信號電纜等信號屏蔽性較高的電纜，減少電磁干擾。而且在電纜敷設(shè)的施工過程中應(yīng)將動力電纜和控制電纜分開，控制電纜中的強(qiáng)、弱電纜分開敷設(shè)。來減少各個種類的信號互相干擾。

2.4 數(shù)字濾波

PLC程控系統(tǒng)模擬量信號的信噪比較低，由于發(fā)電廠現(xiàn)場的產(chǎn)生的瞬時干擾產(chǎn)生波動，如果采樣值應(yīng)用瞬時數(shù)據(jù)進(jìn)行控制計算，將會導(dǎo)致誤差較大。因此PLC程控系統(tǒng)一般采用數(shù)字濾波的方式。將生產(chǎn)過程產(chǎn)生的模擬量信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，然后數(shù)字濾波程序去除干擾。如下圖所示。

3 結(jié)語

發(fā)電廠的工作環(huán)境較為復(fù)雜、惡劣。因此PLC程控系統(tǒng)干擾因素是相對復(fù)雜，需對各個方面進(jìn)行綜合分析，排除干擾因素。有效的提高抗干擾性能，保證PLC程控系統(tǒng)安全、可靠的運行。

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