楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030000）

淺議熱力站自動控制系統(tǒng)的電磁干擾問題

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030000）

熱力站自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定直接關(guān)系到熱力站的安全運(yùn)行，來自自動控制系統(tǒng)內(nèi)外的各種電磁干擾是對系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的最大威脅。針對熱力站自動控制系統(tǒng)在設(shè)計、施工和維護(hù)中容易被忽視的電磁干擾問題，從自動控制系統(tǒng)的受干擾源分析出發(fā)對干擾源進(jìn)行分類研究，并在此基礎(chǔ)上提出一些自動化控制系統(tǒng)的抗干擾措施，以減少或避免電磁干擾的影響。主要對熱力站自動化控制系統(tǒng)的抗電磁干擾方法進(jìn)行了分析探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒作用。

熱力站；自動控制系統(tǒng)；電磁干擾；屏蔽技術(shù)

隨著社會的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的提高，生產(chǎn)設(shè)備的自動化控制程度越來越高，大部分企業(yè)都基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化控制。

熱力站也實(shí)現(xiàn)了電氣化自動控制，在熱力站內(nèi)，循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等動力設(shè)備不斷地啟停運(yùn)行，自控設(shè)備和電氣動力設(shè)備相互交叉，使得現(xiàn)場的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，從而導(dǎo)致測量的數(shù)值誤差較大或控制指令、通訊異常等影響自動化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。因此，加強(qiáng)對其工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)的研究就顯得十分重要了。

結(jié)合自身的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計中就要考慮如何避免和減少電磁干擾，并在施工調(diào)試的過程中嚴(yán)格按設(shè)計要求合理布線，可靠接地，盡量減少強(qiáng)弱電的交叉耦合，減少設(shè)備之間的電磁干擾。

1 熱力站自動控制系統(tǒng)受電磁干擾的影響

1.1 熱力站自動控制系統(tǒng)的簡單介紹

熱力站自動控制系統(tǒng)主要設(shè)備有現(xiàn)場PLC控制器、現(xiàn)場總線、通訊設(shè)備、溫度傳感器、壓力傳感器、流量計、電動調(diào)節(jié)閥、電子遠(yuǎn)程水表、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的變頻控制柜等設(shè)備，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.2 自動控制系統(tǒng)受電磁干擾的主要影響

熱力站自動控制系統(tǒng)受電磁干擾的主要影響有：傳感器采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大偏差，數(shù)據(jù)傳輸過程引起數(shù)值的波動，PLC控制器受電磁干擾不能穩(wěn)定工作發(fā)出錯誤指令，通訊不暢不能正常傳輸數(shù)據(jù)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥、變頻器、電氣控制柜）異常動作等。

當(dāng)熱力站自動控制系統(tǒng)受到電磁干擾引起上述現(xiàn)象時，整個熱力站將受到干擾不能正常工作，從而影響到供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。所以在現(xiàn)實(shí)控制中，如何減少和避免電磁干擾顯得尤為重要。

圖1 熱力站自動控制系統(tǒng)示意圖

2 如何減少或避免電磁干擾

要想減少或避免電磁干擾，就得弄清楚電磁干擾是如何產(chǎn)生的。從電磁干擾原理得知，構(gòu)成電磁干擾必須有干擾源、干擾耦合的途徑和受干擾設(shè)備三要素，減少或避免電磁干擾的技術(shù)就是圍繞這三要素所采取的各種措施。只有弄清了電磁干擾是怎樣產(chǎn)生的，主要的干擾源又是什么，哪些設(shè)備容易受到電磁干擾的影響，如何減少電磁干擾進(jìn)入系統(tǒng)的途徑，才能針對不同電磁干擾問題采取不同的處理措施，從而有效地減少或避免電磁干擾問題。

2.1 熱力站自動控制系統(tǒng)的主要電磁干擾

熱力站自動控制系統(tǒng)的主要電磁干擾有強(qiáng)電設(shè)備循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、變頻器的啟停、調(diào)速產(chǎn)生的電磁干擾對弱電設(shè)備傳感器、PLC控制器、通訊設(shè)備、傳輸線路的輻射干擾，以及各種傳感器、控制器等弱電設(shè)備之間的電磁相互傳導(dǎo)干擾等。主要干擾源有電機(jī)、變頻器、電動閥、傳感器、PLC控制器等。

2.2 減少或避免電磁干擾的方法和措施

2.2.1 合理的空間布置及布線

根據(jù)熱力站的空間布局，合理安排設(shè)備的安裝位置，綜合考慮器件或設(shè)備的布置及布線，將強(qiáng)電設(shè)備間和弱電設(shè)備間分開布置在房間的兩側(cè)，強(qiáng)電電纜入地走地溝，弱電電纜架空走橋架，各自控設(shè)備間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，綜合考慮場地空間大小和大型設(shè)備的布局，合理安排布置各設(shè)備的位置，盡可能地增大干擾源與受擾電路之間的距離。增大空間距離能有效地減弱電磁輻射干擾的傳播，從而降低了設(shè)備受干擾的概率，降低整個系統(tǒng)故障的風(fēng)險。

2.2.2 屏蔽技術(shù)

給主要的干擾源及受擾設(shè)備都安裝屏蔽保護(hù)外殼。屏蔽外殼通常是由導(dǎo)電良好的金屬材料做成屏蔽罩、屏蔽殼等，將被保護(hù)的設(shè)備電路放置在其中。將變頻器放置在變頻柜中，PLC控制器放置在自控柜中，其他設(shè)備都有金屬保護(hù)外殼，這樣既可以使屏蔽罩、屏蔽殼內(nèi)的設(shè)備不受外部電磁干擾，又不讓其電磁干擾外泄。

系統(tǒng)連接的數(shù)據(jù)線、信號線必須采用屏蔽電纜線，這樣能避免數(shù)據(jù)信號傳輸時受到電磁干擾。屏蔽線的屏蔽層必須可靠接地，并與主電路線及控制線完全分離。屏蔽一般分為靜電屏蔽、低頻磁場屏蔽和電磁屏蔽。

2.2.3 接地技術(shù)

接地有保證安全和抑制干擾2個作用。正確的接地方式是保證人身和設(shè)備安全及抑制干擾的一種有效方法。設(shè)備的金屬外殼接地是安全保護(hù)接地，是為了防止人身觸電和保證設(shè)備安全；系統(tǒng)連接的數(shù)據(jù)線、信號線的屏蔽層接地是屏蔽接地，干擾電壓對地形成低阻通路，干擾電流通過接地線導(dǎo)流入地，以防止干擾其他電子設(shè)備。

自動化控制系統(tǒng)是由多臺自動化電氣設(shè)備和各類傳感器構(gòu)成，整個系統(tǒng)必須只能在一處接地，如果多點(diǎn)接地，就會在電路中形成多個接地回路，當(dāng)?shù)皖l信號或脈沖磁場經(jīng)過這些回路時，就會引起電磁感應(yīng)噪聲，形成電磁干擾，影響系統(tǒng)運(yùn)行。

2.2.4 隔離措施

隔離的作用是破壞電磁干擾傳播的途徑、切斷電磁耦合的通道，從而達(dá)到抑制電磁干擾的目的，包括變壓器隔離、光電耦合器隔離、繼電器隔離等。在熱力站變頻柜和自控柜中都使用了單獨(dú)的24 V電源開關(guān)將強(qiáng)電信號和弱電信號隔離開來，減少了相互之間的干擾；在控制回路中使用了大量的繼電器將控制回路的電氣連接阻斷，切斷了電磁干擾的傳播途徑；在變頻器和控制器接收傳輸信號端加裝光電耦合器隔離，保證了輸入回路和輸出回路的電氣隔離，能很好地解決不同電位、不同邏輯電路之間的信號傳輸和電氣隔離，從而減少了電磁干擾。

2.2.5 濾波技術(shù)

濾波技術(shù)就是將相應(yīng)頻帶的濾波器接入信號傳輸通道中濾除或盡可能衰減干擾信號，使信號傳輸過程中不受外部電磁干擾的影響，以達(dá)到提高信噪比、抑制干擾的目的。在變頻器的輸入電流端安裝交流電源濾波器和電抗器，能有效地抑制外來的高頻干擾和電源的低頻諧波電流干擾對變頻器控制信號及其他電子設(shè)備的電磁干擾。在自動檢測系統(tǒng)中，傳感器的直流電源是共用的一個開關(guān)電源，為了避免在同一電源內(nèi)造成幾個電路之間的相互干擾問題，應(yīng)在每個傳感器電路中加上RC或LC退耦濾波器。

3 總結(jié)

熱力站自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定與否直接關(guān)系到熱力站能否安全運(yùn)行，盡可能地減少自控系統(tǒng)內(nèi)外的各種干擾是非常重要的事情。在熱力站自控系統(tǒng)設(shè)計之初就應(yīng)充分考慮，要根據(jù)場地空間的大小、設(shè)備設(shè)施的種類、主要干擾源和受干擾設(shè)備及干擾的途徑等具體情況，采用與之相適應(yīng)的各種抗干擾措施，盡可能地減少和避免電磁干擾，保證自控系統(tǒng)能可靠、穩(wěn)定地工作。在施工和維護(hù)過程中，要嚴(yán)格按設(shè)計要求和規(guī)范進(jìn)行，保證每項(xiàng)措施都能起到應(yīng)有的作用。此外，在選用電子元器件、傳感器等設(shè)備時，必須選用性能參數(shù)穩(wěn)定、可靠，能適應(yīng)工作現(xiàn)場條件的器件和設(shè)備，從而保證系統(tǒng)組成后能安全、穩(wěn)定地工作。

〔編輯：劉曉芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.137

2095－6835（2017）18－0137－02