試論P(yáng)LC、DCS系統(tǒng)干擾問題及解決方案

王春生

摘要：PLC DCS控制系統(tǒng)運(yùn)行具有一定特殊性，一旦控制不到位，往往會(huì)出現(xiàn)干擾問題，嚴(yán)重影響PLC DCS控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。在此種情況下應(yīng)當(dāng)采取可行的抗干擾措施，最大程度上降低系統(tǒng)誤動(dòng)作發(fā)生幾率。通過研究可知，實(shí)際應(yīng)用中能夠?qū)⒂布c軟件進(jìn)行合理利用，促進(jìn)干擾抑制的有效生成，保證PLC DCS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，盡可能滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，從而維護(hù)企業(yè)的綜合效益，確保PLC DCS系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得到有效發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：PLC、DCS;系統(tǒng)干擾問題;解決方案

1 DCS控制系統(tǒng)與PLC控制區(qū)別

1.1 ?DCS是一種”分散式控制系統(tǒng)"，而PLC只是一種（可編程控制器）控制"裝置"，兩者是"系統(tǒng)"與"裝置"的區(qū)別。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào)，PLC裝置只實(shí)現(xiàn)本單元所具備的功能.

1.2 在網(wǎng)絡(luò)方面，DCS網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)www.SO0Q.cn，和利時(shí)公司的MACS系統(tǒng)中的系統(tǒng)網(wǎng)采用的是雙冗余的100Mbps的工業(yè)以太網(wǎng)，采用的國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議TCP/IP。它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的拓展性與開放性更好.而PLC因?yàn)榛旧隙紴閭€(gè)體工作，其在與別的PLC或上位機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)，所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也經(jīng)常與國際標(biāo)準(zhǔn)不符。在網(wǎng)絡(luò)安全上，PLC沒有很好的保護(hù)措施。我們采用電源，CPU，網(wǎng)絡(luò)雙冗余.

1.3 ?DCS整體考慮方案，操作員站都具備工程師站功能，站與站之間在運(yùn)行方案程序下裝后是一種緊密聯(lián)合的關(guān)系，任何站、任何功能、任何被控裝置間都是相互連鎖控制，協(xié)調(diào)控制;而單用PLC互相連接構(gòu)成的系統(tǒng)，其站與站（PLC與PLC）之間的聯(lián)系則是一種松散連接方式，是做不出協(xié)調(diào)控制的功能。

1.4 ?DCS在整個(gè)設(shè)計(jì)上就留有大量的可擴(kuò)展性接口，外接系統(tǒng)或擴(kuò)展系統(tǒng)都十分方便，PLC所搭接的整個(gè)系統(tǒng)完成后www.IAnews.com，想隨意的增加或減少操作員站都是很難實(shí)現(xiàn)的。

1.5 ?DCS安全性：為保證DCS控制的設(shè)備的安全可靠，DCS采用了雙冗余的控制單元，當(dāng)重要控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)有相關(guān)的冗余單元實(shí)時(shí)無擾的切換為工作單元，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠

2 ?PLC 控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源

2.1 來自信號(hào)線引入的干擾

與PLC 控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信號(hào)之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略;二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)和死機(jī)。PLC 控制系統(tǒng)因信號(hào)引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)

相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。

2.2 來自電源的干擾

實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高的PLC電源，問題才得到解決。

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路到電源邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。

3 ?PLC系統(tǒng)抗干擾措施

3.1 正確選擇接地點(diǎn)完善接地系統(tǒng)

接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

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)測點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時(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)。

而對于profibus電纜，由于干擾電流和電磁干擾是通過profibus電纜的屏蔽泄放到地的。因此，屏蔽到地的低阻抗十分重要。電纜屏蔽通常是兩端接地。特別在高頻干擾情況下，用這種方法可以很好的抑制干擾。在大范圍分散系統(tǒng)的各個(gè)總線之間存在電位差且不能實(shí)現(xiàn)等電位屏蔽接地時(shí)，就在一端將電纜屏蔽接地以避免在profibus電纜屏蔽中產(chǎn)生等電位屏蔽接地電流。因?yàn)樵陔娎|屏蔽中有電纜均衡電流流過，會(huì)大大的降低屏蔽的效率。

3.2 日常維護(hù)

（1）保證空調(diào)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，室溫控制在20～25°C，避免由于溫度等變化導(dǎo)致PLC、DCS系統(tǒng)卡件損壞，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）保證UPS可靠運(yùn)行，確保PLC、DCS系統(tǒng)電源穩(wěn)定，避免因突然停電導(dǎo)致硬盤、卡件的損壞。

（3）定期檢查PLC、DCS系統(tǒng)保護(hù)接地、工作接地等接地電阻，各接地電阻應(yīng)該小于各廠商PLC、DCS系統(tǒng)要求的最大接地電阻。

（4）消除電磁場對PLC、DCS系統(tǒng)的干擾，禁止搬動(dòng)運(yùn)行中的操作站、顯示器等，避免拉動(dòng)或碰傷設(shè)備連接電纜和通訊電纜。

（5）做好防塵工作，現(xiàn)場與控制室合理隔離，并定時(shí)清掃，保持清潔，防止粉塵對元件運(yùn)行及散熱產(chǎn)生不良影響。做好控制室、操作室內(nèi)防鼠工作，避免老鼠咬壞電纜、模塊等設(shè)備。

（6）做好PLC、DCS系統(tǒng)通風(fēng)散熱，檢查控制柜內(nèi)、操作員站等散熱風(fēng)扇是否運(yùn)行正常，并定期加油潤滑。

（7）軟件的備份管理，應(yīng)用軟件（數(shù)據(jù)庫）應(yīng)及時(shí)備份，組態(tài)的改動(dòng)要做好記錄;數(shù)據(jù)庫的修改必須要保存到工程師站，還應(yīng)保存到其他備份硬盤或光盤上。

（8）軟件檢查與功能試驗(yàn)，應(yīng)按照計(jì)算機(jī)設(shè)備的通用方法檢查，主要時(shí)檢查各級(jí)權(quán)限的設(shè)置;嚴(yán)禁使用非PLC、DCS軟件，嚴(yán)禁未授權(quán)人員進(jìn)行組態(tài)。

（9）查看故障診斷畫面，是否有故障提示;通過運(yùn)行等、故障指示燈檢查主控卡極各模塊是否運(yùn)行正常。

（10）檢查控制主機(jī)、顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤等硬件是否完好，實(shí)

4 結(jié)語

隨著DCS、PLC的廣泛應(yīng)用，儀表系統(tǒng)的接地已經(jīng)成為儀表工程設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分。儀表及控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到生產(chǎn)裝置安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。特別是采用分散控制系統(tǒng)，若不考慮和處理好現(xiàn)場電磁干擾和兼容問題，一方面要求生產(chǎn)制造單位提高系統(tǒng)抗干擾能力;另一方面，要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)單位引起高度重視。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：浙江正泰中自控制工程有限公司）