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(hù)控制系統(tǒng)，它的穩(wěn)定性將直接影響到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行，而它的抗干擾能力則是系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)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(chǎn)生的原因，認(rèn)真研究消除干擾的方法，再通過(guò)有效可行的系統(tǒng)優(yōu)化及采取相對(duì)應(yīng)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(yùn)行。

關(guān)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(hù)控制系統(tǒng)，它的穩(wěn)定性將直接影響到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行，而它的抗干擾能力則是系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。我們現(xiàn)場(chǎng)所使用的PLC控制系統(tǒng)，有的安裝在電子設(shè)備間或控制間，有的安裝在現(xiàn)場(chǎng)盤柜中，有的則直接安裝在就地設(shè)備上，由于安裝地點(diǎn)周圍大多設(shè)計(jì)有電纜溝道、電氣設(shè)施或就地轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)等設(shè)備，會(huì)形成較強(qiáng)的電磁干擾。我們應(yīng)先分析干擾產(chǎn)生的原因，認(rèn)真研究消除干擾的方法，再通過(guò)有效可行的系統(tǒng)優(yōu)化及采取相對(duì)應(yīng)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(yùn)行。

2 電磁干擾的產(chǎn)生以及對(duì)PLC控制系統(tǒng)的影響

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所使用的PLC控制系統(tǒng)干擾來(lái)源進(jìn)行排查，我們發(fā)現(xiàn)這些干擾大都產(chǎn)生在電荷劇烈變化的部位，這就是干擾源。

（1）按產(chǎn)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(zhì)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(lái)源

3.1 來(lái)自空間的輻射干擾

空間的輻射干擾主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程、雷電、無(wú)線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的。其對(duì)PLC控制系統(tǒng)的影響主要通過(guò)兩條路徑；一是直接作用于PLC 內(nèi)部，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是作用于PLC 通信網(wǎng)絡(luò)，由通信線路感應(yīng)產(chǎn)生干擾。此類干擾我們可以通過(guò)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(lái)消除。

3.2 通過(guò)PLC系統(tǒng)的電源線路和I/O信號(hào)線路，將外部干擾通過(guò)傳導(dǎo)的方式作用于系統(tǒng)內(nèi)部，我們稱之為傳導(dǎo)干擾

3.2.1 來(lái)自電源的干擾

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)不安全事件的分析研究，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)電源回路傳導(dǎo)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(yùn)進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)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(dòng)力設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，這些動(dòng)力設(shè)備的啟停、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)機(jī)運(yùn)行調(diào)整、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)操作等，都會(huì)將產(chǎn)生的干擾通過(guò)母線電源傳導(dǎo)到PLC系統(tǒng)上。

3.2.2 來(lái)自I/O信號(hào)線路的干擾

PLC 控制系統(tǒng)所使用的I/O信號(hào)通過(guò)傳輸線纜，除了將現(xiàn)場(chǎng)的I/O信號(hào)送至PLC系統(tǒng)，同時(shí)會(huì)將干擾信號(hào)通過(guò)線纜侵入。這類干擾的產(chǎn)生主要有兩種原因：一是通過(guò)就地變送器或二次儀表的供電電源串入的干擾，可通過(guò)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(hào)相互無(wú)擾的二次表計(jì)來(lái)加以解決；二是信號(hào)線纜受到線纜敷設(shè)區(qū)域存在的電磁感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這類干擾如不加處理所造成的后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。它主要產(chǎn)生于電纜敷設(shè)區(qū)域存在電氣動(dòng)力電纜或經(jīng)過(guò)大型電氣設(shè)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(xiàng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要安全措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(duì)系統(tǒng)的影響，還可以防止系統(tǒng)對(duì)周圍鄰近設(shè)備造成干擾，它的保護(hù)作用是雙向的。但由于諸多的原因，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)往往使用的接地方式不完全符合規(guī)范，結(jié)果造成系統(tǒng)干擾，導(dǎo)致PLC系統(tǒng)無(wú)法正常工作。作者所在的公司，曾經(jīng)在機(jī)組DCS系統(tǒng)改造過(guò)程中由于PLC控制系統(tǒng)的接地設(shè)置沒(méi)有完全遵守規(guī)范，結(jié)果造成現(xiàn)場(chǎng)諸多設(shè)備自啟停、模擬量信號(hào)亂跳、自動(dòng)調(diào)節(jié)紊亂等故障。

3.2.4 由于PLC 系統(tǒng)內(nèi)部元器件所產(chǎn)生的干擾

PLC系統(tǒng)內(nèi)部使用了各種不同類型、不同電壓等級(jí)的電子設(shè)備，它們之間也會(huì)由于相互的電磁輻射產(chǎn)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(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響。

4 怎樣才能更好、更簡(jiǎn)單解決PLC系統(tǒng)干擾

現(xiàn)場(chǎng)所使用的PLC控制系統(tǒng)大多通過(guò)企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)采用兩套電源，UPS段及保安段電源，再通過(guò)電源切換裝置進(jìn)行無(wú)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(lái)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(gè)要求：一是外部供電電源失去后在一定時(shí)間內(nèi)仍可對(duì)PLC控制系統(tǒng)提供工作電源；而是輸出電壓穩(wěn)定無(wú)擾動(dòng)。無(wú)論任意一路電源出現(xiàn)故障造成電源切換時(shí)，由于不間斷電源裝置仍然在對(duì)PLC系統(tǒng)穩(wěn)定供電，電源切換產(chǎn)生的干擾僅存在于不間斷電源裝置內(nèi)部，而不會(huì)影響到PLC系統(tǒng)運(yùn)行。同時(shí)，如出現(xiàn)兩路電源均故障，不間斷電源裝置內(nèi)部的蓄電池組仍舊可以在一定時(shí)段內(nèi)對(duì)PLC系統(tǒng)穩(wěn)定供電，這就給電路檢修恢復(fù)提供了寶貴的時(shí)間，有效地控制了不安全事件范圍，防止事件擴(kuò)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(shí)際運(yùn)用情況來(lái)看，使用隔離繼電器簡(jiǎn)單方便、可靠；同時(shí)隔離繼電器帶有多路常開或常閉接點(diǎn)，可以更為方便的根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況要求進(jìn)行回路設(shè)計(jì)；再次，隔離繼電器都使用了二極管發(fā)光信號(hào)，當(dāng)輸入、輸出信號(hào)回路出現(xiàn)故障時(shí)，可以更為直觀的判斷故障點(diǎn)產(chǎn)生在PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部還是外部回路，給檢修維護(hù)人員的工作帶來(lái)了便利。同時(shí)，采用隔離繼電器還可以有效地防止現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備高壓電竄入系統(tǒng)造成系統(tǒng)設(shè)備的損壞。

加強(qiáng)PLC控制系統(tǒng)所在電子設(shè)備間或工程師站的安全管理。嚴(yán)格執(zhí)行電子設(shè)備間或工程師站的準(zhǔn)入制度，進(jìn)出電子設(shè)備間或工程師站要做好登記，房間鑰匙必須由專人保管；嚴(yán)禁在電子設(shè)備間或工程師站使用對(duì)講機(jī)、手機(jī)等無(wú)線通訊設(shè)備，以防止無(wú)線信號(hào)對(duì)PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

在設(shè)備安裝或改造期間，如果涉及到敷設(shè)電纜的作業(yè)，必須嚴(yán)格按照電纜敷設(shè)的相關(guān)規(guī)定及規(guī)范要求，對(duì)使用不同電壓的電纜要分層敷設(shè)，絕不可以為圖省事方便而隨意敷設(shè)；尤其要注意敷設(shè)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(hào)電纜，以防止高電壓電纜產(chǎn)生的環(huán)流干擾造成PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)誤發(fā)，從而進(jìn)一步影響到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

采用合格且獨(dú)立的屏蔽地設(shè)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(hù)地等均要獨(dú)立設(shè)置，絕對(duì)禁止混用。同時(shí)，要做好控制系統(tǒng)地線的設(shè)置記錄，詳細(xì)記錄各地線的來(lái)源。在系統(tǒng)停用檢修期間，必須對(duì)控制系統(tǒng)地線進(jìn)行全面核查，檢查各地線絕緣是否符合規(guī)范要求，對(duì)發(fā)現(xiàn)的地線回路故障及時(shí)進(jìn)行排查處理，確?？刂葡到y(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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