王猛

摘要：文章結(jié)合謝橋選煤廠自動控制系統(tǒng)實(shí)際，從采用優(yōu)良電源、電纜選擇與敷設(shè)、完善的接地系統(tǒng)、高端的PLC選型、冗余網(wǎng)絡(luò)和利用PLC軟件來減少干擾的五個方面介紹現(xiàn)場干擾的處理措施。

關(guān)鍵詞：PLC;冗余;干擾;選煤廠;

中圖分類號：TP 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1009-914x（2014）43-01-01

0 引言

謝橋選煤一廠自2010年10月份建成以來，其控制系統(tǒng)分為原煤系統(tǒng)、主廠房系統(tǒng)、煤泥水處理系統(tǒng)、儲裝運(yùn)系統(tǒng)4部分，其采用美國GE公司的第4套PACSystem RX7I系列PLC完成全廠的控制，工藝連接通過皮帶棧橋或管道相銜接，而其生產(chǎn)性質(zhì)，又是一個按時序分段作業(yè)的有機(jī)結(jié)合體系統(tǒng)采用分布式集中控制，CPU 框架在中央控制室內(nèi)， 各控制I/O遠(yuǎn)程框架集中分布在主廠房35PD、36PD、濃縮PD、原煤倉下配電室、新壓濾配電室，各配電室分布分散，數(shù)量又多，不可避免地遇到各種纜線接地、空間磁場、大型設(shè)備啟停、脈沖信號、變頻設(shè)備諧波等一系列干擾。在一年多的現(xiàn)場調(diào)試中，采用了如下幾種方法來避免或減少現(xiàn)場對PLC控制系統(tǒng)的干擾。

1 ?采用優(yōu)良電源抑制電網(wǎng)干擾

PLC 系統(tǒng)的正常電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，會受到所有空間電磁干擾而在線路上產(chǎn)生電壓和電流，尤其電網(wǎng)內(nèi)部的變化，開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳輸。因此從改善電源質(zhì)量的角度來配備高質(zhì)量的UPS和凈化電源時十分必要的。

（1）寬輸入電壓及輸入頻率范圍。當(dāng)電網(wǎng)電壓（頻率）超出UPS的輸入電壓（頻率）范圍時， UPS會自動轉(zhuǎn)由蓄電池供電。這樣，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動較大時輸入電壓（頻率）范圍窄的UPS將會經(jīng)常起動電池， 降低蓄電池的使用壽命。故應(yīng)選擇允許輸入電壓（頻率）大的UPS。

（2）具有頻率相位自動同步功能。頻率相位自動同步， 能保證UPS的輸出與市場電輸入在頻率及相上的同步，避免UPS系統(tǒng)逆變供電與旁路供電的轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生環(huán)流，造成UPS逆變器損壞。

（3）過載能力強(qiáng)，可短路保護(hù)。由于計(jì)算機(jī)等負(fù)載屬于整流型負(fù)載， 起動時 往往有較大的瞬態(tài)沖擊電流。因此選擇過載能力強(qiáng)的UPS。

（4）在各配電室控制電源采用APC交流凈化穩(wěn)壓電源。電源進(jìn)線端來自本配電室一饋出回路，與控制設(shè)備采用同一變壓器，同一接地系統(tǒng)。大大提高了制制電源的供電質(zhì)量， 提高了PLC模塊的可靠性。

2 ?通過選擇與敷設(shè)電纜降低電磁干擾

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，總會有外部干擾信號侵入。此類干擾主要有兩種途徑：通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視;信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，往往非常嚴(yán)重，選用電纜時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1） 開關(guān)量信號不容易受外界干擾，可以用普通控制電纜傳輸。

（2）數(shù)字脈沖信號頻率較高，傳輸過程中易受外界干擾，應(yīng)選用屏蔽控制電纜傳。

（3）模擬量信號是連續(xù)變化的信號，外界的各種干擾都會迭加在模擬信號上而造成干擾，因而要選蔽線或帶防護(hù)的雙絞線。如果模擬量信號離PLC較遠(yuǎn)，則應(yīng)采用電流傳輸方式。

（4）PLC的輸入輸出線要與動力線分開，距在200mm以上。如果不能保證上述最小距離，可以將這部分動力線穿鋼管，并將其接地，絕不允許將PLC輸入、輸出線與動力線高壓線捆扎在一起。

（5）應(yīng)盡量減少動力線與信號線平行敷設(shè)的長度否則應(yīng)增大兩者間的距離以減小噪聲干擾。一般兩線間距離為200mm。當(dāng)兩平線敷設(shè)的長度100-200m時， 兩線間距離應(yīng)在 400mm 以上;平行敷設(shè)長在200-300m 時候，兩線間距離應(yīng)在 600mm 以上。PLC的輸入輸出線最好單獨(dú)敷設(shè)在封閉的電纜橋架內(nèi)，橋架外殼要良好接地，不同類型的信號，如不同電壓不同電流類型的輸入輸出線，不能安排在同一根多芯屏蔽電纜內(nèi)，而且在橋架內(nèi)應(yīng)隔開一定距離安放屏蔽層應(yīng)接地。在電纜敷設(shè)方面，采用了雙電纜橋架敷設(shè)法，將動力電纜和控制電纜分開，避免了動力電纜對信號的影響。

3 ?完善接地系統(tǒng)

對PLC控制系統(tǒng)而言，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝間的信號交換頻率一般都低于1 MHz。所以PLC控制系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式，用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后接地母線直接連接接地極。接地線采用截面>22mm的銅導(dǎo)線，總母線使用截面>60mm的銅排。接地極的接地電阻小于1，接地極最好埋在距建筑物 10-15m 遠(yuǎn)處，而且PLC系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接信號源接地點(diǎn)相距10m以上時，信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地;不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地;信號線中間有接頭時，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。多個測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適的接地處單點(diǎn)接地。

4 ?高端的PLC選型

作為控制系統(tǒng)的核心部分，合理的PLC選型對系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。RX7i 的單一控制引擎和通用編程環(huán)境能提供在多個硬件平臺上的應(yīng)用可移植性，專門針對中、高檔OEM、集成商和終端用戶設(shè)計(jì)非常適合于需要開放式結(jié)構(gòu)、龐大的 內(nèi)存、分布式I/O和高性能的集成解決方案。

（1） 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。

（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間數(shù)一般為10-20ms。

（3）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。

（4）對采用的器件嚴(yán)格篩選。

（5）良好的自診斷功能。一旦電源或其它軟、硬件發(fā)生異常，CPU立即采用有效措施，以防故障擴(kuò)大。

5 ?利用PLC軟件減少干擾

（1）數(shù)字濾波法。軟件數(shù)字濾波是針對工作信號的某些特征， 設(shè)定一些判斷參數(shù)， 并對輸入的待處理信號判斷處理。把不符合正常工作信號特征的信號剔除，從而達(dá)到濾波目的。

謝橋選煤廠的倉位、料位、水位控制系統(tǒng)，就是采用這樣的方法。由于料位探測裝置受電磁干擾，總會在倉位空或者滿的時候發(fā)出錯誤信號。通過軟件的比較模塊，將輸入信號與平時經(jīng)驗(yàn)得出的上下限信號比較， 把范圍之外的數(shù)值剔除， 減少了料位的誤差。

（2）PID控制法。PID控制長期以來一直被廣泛應(yīng)于溫度、液位、張力、壓力、速度等過程控制系統(tǒng)PID 控制是比例（Proport ional）、積分（Integral）和微分（Derivative）3種動作的合成作用，其作用是使被控制對象達(dá)到并保持于設(shè)定值（SV）。當(dāng)SV發(fā)生變化時能使受控對象快速達(dá)到新的目標(biāo)值。謝橋選煤廠的自動水閥就是采用PID 控制。

6 ?結(jié)語

PLC 控制系統(tǒng)的干擾是一個十分復(fù)雜的問題?？垢蓴_設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮各方面因素，對有些干擾還需做具體分析，對癥下藥，才能使PLC 控制系統(tǒng)正常工作，保證工業(yè)設(shè)備安全高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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