鼓风机PLC控制系统抗干扰技术.pdf

A u t o ma t ic C o n t r o l 自动化控制 鼓风机 P L C控制系统抗干扰技术 鼓 风 机是 高炉 冶炼 工艺 中的 一 个 重要 设备 。鼓 风机 控 制 系统 的核 心 部 件 是 可 编 程 控 器 P L C ， 通过变送器、传感器采集现场信 号，经过一系列模拟运 算和逻辑 运算来显示工艺状态、监控机组 的运行 。 当外 界 某种 干扰 影 响到 P L C控 制 系统 ，会造 成误报警 、误 动作 、甚至停机 。因此 ，保证 P L C 控 制 系统 不 受干扰 和 及 时排 除 干 扰 显得 尤 为 重要 。本 文 结合 自己 多年的工作实践，着重从现场安 装调 试维护 的角度探 讨鼓风机 P L C 控 制系统的抗干扰 问题 。 键词 】P L C控制 风机 抗干扰 豉风机P L C 控制系统易受外界干扰的原 子 析 1 选 用电动机 驱动 的鼓风机 机组 ，由 i 机 电压 等级高 1 0 K V 或 6 K V，P L C控 统信号线受空 间强电磁辐射感应干扰 ，外 扰通过信号线 窜入控 制系统，叠加在检测 } 上，将导致信 号间互相干扰，引起共地 系 线回流 ， 造成逻 辑数 据变化、误动和死机 。 2 施 工设计 或安装方 式不合 理。例如 的选型 电缆桥架 和电缆的敷设 ；检测元 装位置或安装方法不妥 当等 。 3 接 地系统 不完善 、不合理 。错误 的 h ，会 引入严 重 的干扰 信号 ，使 P L C系 统 j 法正常工作 。 4 国 内、外 仪 表 包 括 P L C或 DCS 混用 时，由于设计标准 、要求不 同 例 } 地 ，仪表和 设备之间的信号参考点之 间 E 电势差 ，因而 形成 “ 接地环路 ”造成不共 扰。 在安装调试中，如何提高P L C 控制系统 亢 干扰能力 P L C控制 系 统 的干扰 不 可 能完全 消 除， 面在软件 设计和组态编程时进行抗干扰 处 另一方面是有 针对性地抑制干扰 ，将干 扰 制系统 的影 响降低到最低程度 ，从而相 对 控制系统 的可靠性 。 基本原则 1 找 到干扰 源，有针对 性地采 取防护 E ； 2 减小 、抑 制干扰烈度 ； 3 通过 的安装方式 ，降低干 扰源对控制系统 的影 或采取隔离措施 ， 将干扰信 号“ 拒 之门外” ； 增强控制系统 自身 的抗干扰 能力 具体措 施方法 文／ 牛军 2 ．2 ． 1铺设 电缆桥架时应注意 的问题 P L C控 制 系统 的信 号通 过 导线与 现场 各 种变送器、传感器一次检测元件及执行器相连 接 。在 信号传输过程 中，电缆桥架 上的平行线 之间互感、强 电场会通过 电缆 间的分布电容相 互产生窜扰 ，从而对系 统形成 干扰 。采取 以下 措 施可 以避免或减小这种干扰 。 1 高 、低 压、仪 表 电缆要 分桥架 ，各 自用专用桥架敷设 ；避 免信 号线与动力电缆靠 近 平行敖设， 以减少 电磁干扰 。 2 仪表 系统 电缆 桥架和敷 设强 电电缆 的桥 架之 间 的距 离 一般应 大于 2 0 0 mm， 防止 辐 射干扰。 3 电缆桥 架相 交时尽可 能保持水平 直 角或垂直交叉 。 2 ．2 ．2正确选用 电缆 以及正确 的接线方式 1 选用 屏蔽 电缆，尤其 是模拟量 、脉 冲 量 例如转速 信号一定要采用 单信号单电 缆 ，不能采用多芯 电缆 。 2 2 2 0 V交流 电压等级信号不能与 2 4 V 直流等级信号 包括供 电，不能共用一多芯 电缆。 3 长距 离信号 的传递 ，应 选用较 大截 面的导线 ，避免信号衰减 ，尤 其是 电压信号、 mv信号 。 4 屏蔽电缆的屏蔽层不可多点接地， 多个测点信号 的屏蔽双 绞线 与多芯对绞总屏 电 缆连接时 ，各屏蔽层应 相互连接好，并经绝缘 处理 。选择适 当的接地 处单点接地 ，避免形成 环流 。 5 电缆 中不 用的多余 线芯 ，应 该将室 外端悬空 ，用绝缘胶 布包好，另一端在仪表盘 内牢固地接在专用接地铜排上 。 6 信 号 电缆 的屏蔽层 要接在专 用接地 铜排上 ，使用独 立的专用接地体，不与其它性 质 的接地体共用接地体 。 7 现场来 的电缆，若 现场未接 一次元 件 ， 另一端也不应接在仪表盘 的二次仪表 P L C 或 DC S上。 2 ． 2 _ 3具有 完 整、 良好 的接 地系 统，并 能在施 工 中正确 、可靠接地 接地 系统 是 P L C控制 系统抗 电磁干 扰 的 重要措施 ， 目前在控制系统接地方面存在 3个 突 出问题 1 接地 网制作成本 高 ，难度 大，很难 满 足阻值要 求 ，因而接地 网数量 不够 ； 2 对控制系统缺 乏全面了解，无法确定正确 的接 地方 法； 3 对 接地 的重要性 缺乏 认识 ，不 能做到可靠接地 。 接地是一个很复杂的技术专题，由于人 们对它缺 乏足够 的认识和了解，所 以往往忽视 了它的重要性和危 害性。要保证系统稳定和可 靠的运行 ， “ 接地环路 ”问题是在系统信号处 理过程 中必须解 决的问题。限于篇幅，这里不 做深入讨论 ，下面仅介绍具体做法 。 1 对控 制系统而言， 应制作 3个接地风 保护地、系统地 、屏蔽地 。 保护 地 又称 电气 地 ，专 门用 于连 接 仪表盘和盘 内各种仪表 包括 P L C、 D CS设备 的外壳 。 系 统地 又称 信 号地 、逻 辑地 ，连 接 2 4 V DC电源的负端和信号的负端 俗称冷端 。 屏 蔽地 ，专 门用于 连接 屏蔽 电缆 的屏 蔽 层 。 严格按上述要求做到分类接地 。 2 2 2 0 V信号线的屏蔽层应接到保护地 上 ，而不是屏蔽地 。 3 如 果 没 有 屏 蔽地 接 地 网，只 可 将 2 4 VDC信号屏蔽线接到信号地上 。 4 注 意接地连 接的可 靠性 。连接 件应 采用导 电性 能好 、不 易生锈 的黄 铜件，可靠牢 固连接 ，并进行防护处理 ，以防 以后锈蚀 。 5 对 分别具有 系统地 和悬浮零 或称 悬浮地 的仪表之 间的连接 ，应使 用信 号隔离 器过渡 ，以防形成环流 、抬高悬浮零点的电位， 损坏具有悬浮零的仪表 。 6 对具 有特殊 要求 的仪表 ，特别 是国 外仪表要严格按照该仪表 的接地要 求进 行接地 连接 ，例如 BE NT L Y 系列轴 运动 监 测仪 ，要 求屏 蔽线 连接 在它 的 “ C OM”端，就 不能 按 常规接到屏蔽地上 。另外 ，还要注 意站 在控制 系统的整体角度 ，考虑仪表 之间的连接 关系， 以及可能造成 的相互影响 。 7 接地 体埋设 时，一定要 注意与 防雷 接地体的距离保持在 5 米以上，防止发生反击 现象 。 8 对于 P L C控制系统 ，接地极 的接地 电阻小于 2 Q，接地极 埋在距建筑 物 1 0～1 5 m 远 处，而且 P L C系 统接地 点必 须与 强 电设 备 接地点相距 l O m 以上 。 9 当选 择测量 装置各个 部分与大 地浮 置起来 ，要注意全机 与地 的绝缘 电阻不能小于 5 O MQ，也能有效 的抗除干扰 。 2 ． 2 ． 4在输 入信 号 出现 波动 时，干扰 主要来 自 以下三方面 1 不 同仪 表设 备使 用独立 电源 ， 因接 地形成 电位差 引起 的地 电流 。 2 自然干扰 ，如 雷电。 3 人为干扰 ，如对讲 机 电磁波 、 电机 电流形成 的电磁场等 。 在 各个 过程 环路 中使用信 号 隔离 方法 ， 加一个信 号隔离器后就可解决 问题 ，隔离器能 对干扰进行有 效抑 制。断开过程环路 ，同时又 不影 响过程信 号的正常传 输，从而彻底解决接 地环路 问题 。 3结 束语 鼓风机 P L C控制系统 中的干扰随机性 强， 在设计施工调试维护时要考虑各方面的因素抑 制干扰 ，对干 扰情 况需做具体分析 ，准确地排 除干扰 故障 ，使 P L C控 制 系统正 常工 作，保 证机组长期安全可靠地稳定运行 。 作者单位 西安 陕鼓动 力股份 有 限公 司 陕西省 西安市 7 1 0 0 7 5 E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y S o f t wa r e E n g i n e e r i n g 电子技术与软件工程 1 7 3