水電站PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施

袁成林

黑河象山水電廠 黑龍江黑河 164300

水電站PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施

袁成林

黑河象山水電廠 黑龍江黑河 164300

水電站是我國(guó)電能生產(chǎn)的一個(gè)重要方式，其運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性甚至和經(jīng)濟(jì)體系的發(fā)展有著間接的聯(lián)系，由此可以明顯的看出水電站運(yùn)行穩(wěn)定的重要性。本篇文章主要針對(duì)水電站的PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討，以期為我國(guó)的水電站PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

PLC；控制系統(tǒng)；干擾源

1.概述

在我國(guó)當(dāng)前科技技術(shù)持續(xù)發(fā)展的情況下，我國(guó)的水電站自動(dòng)化水平也得到了大幅度的提升，尤其是通過(guò)PLC控制系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行的水電站數(shù)量在不斷的增多，雖然說(shuō)PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用極大的提升了水電站生產(chǎn)電能效率，降低了勞動(dòng)力需求。但是由于PLC控制系統(tǒng)集成了對(duì)于整個(gè)水電站的全方位控制，那么如果說(shuō)PLC控制系統(tǒng)在受到了輻射、電磁等方面的干擾后，其系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性也就必然會(huì)受到影響。下文主要針對(duì)某水電站的水電機(jī)組優(yōu)雅泵控制柜的設(shè)計(jì)，來(lái)對(duì)于造成PLC控制系統(tǒng)受干擾的源頭進(jìn)行深入分析，并且提出了相應(yīng)的抗干擾措施。

2.機(jī)組油壓泵控制柜的主要配置

機(jī)組油壓泵控制柜的主要任務(wù)是完成2臺(tái)油壓泵的啟/停控制及補(bǔ)氣控制。因廠房面積的限制，把啟動(dòng)設(shè)備與控制回路放在同一柜中。柜內(nèi)主要配置了PLC、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、電機(jī)軟起動(dòng)器及相應(yīng)的接觸器、熱繼電器，還有開(kāi)出控制繼電器、電源裝置及有關(guān)輔助器件。面板上設(shè)有指示各種故障的顯示器、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視燈、電源指示燈、油泵操作切換開(kāi)關(guān)、自動(dòng)補(bǔ)氣裝置電磁閥切換開(kāi)關(guān)、油泵手動(dòng)啟停按鈕及故障信號(hào)總清按鈕。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行條件，柜內(nèi)還設(shè)置了用于溫濕度調(diào)節(jié)的通風(fēng)、加熱器及柜內(nèi)照明裝置，以適應(yīng)水電站的環(huán)境要求。

3.PLC的主要干擾源

PLC作為機(jī)組油壓泵控制系統(tǒng)中的核心，其所處的環(huán)境干擾源主要有：

(1)PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾：來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部各元器件及電路間的相互電磁輻射。

(2)空間的輻射干擾：主要空間的輻射形成電磁場(chǎng)在系統(tǒng)中產(chǎn)生的靜電感應(yīng)或電磁感應(yīng)。

(3)系統(tǒng)外引線的干擾：通過(guò)電源線或信號(hào)線而將外部干擾引入系統(tǒng)。

(4)接地系統(tǒng)混亂引起的干擾。

4.PLC的抗干擾措施

PLC控制系統(tǒng)所具備的可靠性提升措施，需要直接在施工、水電站設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)中加以處理，并且要使用科學(xué)合理的抑制措施，來(lái)保證PLC的運(yùn)行穩(wěn)定性得以提升。在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)安裝期間，需要對(duì)于以下幾個(gè)方面的抗干擾措施加以重視：

4.1 柜內(nèi)元件布置及抗干擾措施

在針對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行選擇的過(guò)程中，為了保證運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性，使用了TWDLCAA40DRF型號(hào)的產(chǎn)品，該系統(tǒng)所具備的抗干擾能力極強(qiáng)，并且電磁兼容性也較為優(yōu)秀。在實(shí)際對(duì)于控制柜展開(kāi)布置工作的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)要把容易遭受到其他因素影響的開(kāi)關(guān)、PLC直接放置在控制柜內(nèi)部的頂部位置，而在內(nèi)部的中間位置則是安裝接觸器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熱繼電器、軟起動(dòng)器等設(shè)備。而直接承受電源的加熱器以及開(kāi)出繼電器以及其他部件，則需要放置在柜體內(nèi)的底部。

直接將柜體擺放在電廠的廠房?jī)?nèi)部，保證與高壓電源線、電動(dòng)機(jī)、加熱器等多個(gè)輻射源頭的干擾影響，最大限度的減少電磁干擾現(xiàn)象，這能夠切實(shí)有效的提升各個(gè)方面的抗干擾性能。此外，PLC柜體本身也要采取屏蔽性能極為良好的結(jié)構(gòu)，如此才能夠有效的避免外部電磁干擾現(xiàn)象對(duì)于控制系統(tǒng)柜內(nèi)部產(chǎn)生電流、電壓感應(yīng)的可能性。

4.2 電源的抗干擾措施

在PLC控制系統(tǒng)體系之中，電源實(shí)際上上在其中占有了至關(guān)重要的地位。PLC系統(tǒng)本身的正常持續(xù)供電電源都是通過(guò)電網(wǎng)來(lái)進(jìn)行供電的，但是在這一過(guò)程中會(huì)由于電網(wǎng)內(nèi)部所存在的干擾，例如頻率波動(dòng)、電壓波動(dòng)等，同樣對(duì)于PLC系統(tǒng)的是穩(wěn)定性、可靠性帶來(lái)直接影響。因此，在針對(duì)PLC控制系統(tǒng)的電源進(jìn)行良好處理的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)要使用供電電源、控制電源能夠進(jìn)行隔離，也就是在電源體系之中增加一個(gè)相應(yīng)的隔離變壓器。除此之外，為了能夠最大限度的保證供電不會(huì)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，還應(yīng)當(dāng)要使用兩路供電電源輸入的形式，如此在任何一個(gè)電源出現(xiàn)了故障之后，都能夠采取相應(yīng)的內(nèi)部無(wú)擾動(dòng)全自動(dòng)化切換措施，來(lái)確保PLC控制系統(tǒng)能夠處在一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)狀態(tài)下。

在電源進(jìn)行實(shí)際安裝的過(guò)程中，必須要針對(duì)變壓器、PLC控制系統(tǒng)、I/O電源等幾個(gè)部分加以隔離，同時(shí)可以通過(guò)雙絞線連接的形式，來(lái)避免電源供給過(guò)程中，外部竄入外來(lái)信號(hào)影響的可能性。

4.3 輸入輸出及布線

為了抑制來(lái)自系統(tǒng)外引線的干擾，一方面選用抗干擾性能良好的輸入輸出模塊，另一方面要合理地進(jìn)行布線。主要抗干擾措施如下：

(1)選用TWDLCAA40DRF的I/O電路具有濾波、隔離功能，能有效抑制外部干擾。

(2)PLC的I/O線、動(dòng)力線及其它控制線分開(kāi)，并由不同電纜傳輸，按種類(lèi)分層鋪設(shè)。

(3)柜內(nèi)交流線與直流線、輸入線與輸出線也要按種類(lèi)分開(kāi)走線。

4.4 正確的接地

(1)控制柜要用絕緣板與地面隔開(kāi)，工作接地要與保護(hù)接地嚴(yán)格分離。

(2)PLC要采用單獨(dú)接地方式，遠(yuǎn)離動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)，接地線的截面積要采用2mm2以上，接地點(diǎn)盡量靠近PLC，距離要在50米內(nèi)。

(3)PLC的CPU單元必須接地。在機(jī)組油壓泵控制系統(tǒng)中，PLC還擴(kuò)展了模擬量單元，CPU單元應(yīng)與模擬量單元具有共同的接地體，而且從任一單元的保護(hù)接地端到地的電阻都要小于5Ω。

4.5 軟件抗干擾措施

由于電磁干擾現(xiàn)象本身的形成就有著較大的復(fù)雜性，那么要完全對(duì)于干擾影響進(jìn)行消除，實(shí)際上并不是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。所以，在針對(duì)硬件進(jìn)行抗干擾處理的過(guò)程中，務(wù)必要在軟件方面針對(duì)抗干擾進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充，最大限度的提升PLC系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所具備的可靠性。軟件抗干擾設(shè)計(jì)實(shí)際上涉及到了兩種模式：一種就是直接通過(guò)模擬量輸入的形式，有效的避免尖峰干擾現(xiàn)象。而另外一種，就是針對(duì)模擬量進(jìn)行輸出，也可以采取開(kāi)關(guān)量輸出的軟體抗干擾設(shè)計(jì)，這方面的抗干擾思路，實(shí)際上就是重復(fù)進(jìn)行查詢。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)水電行業(yè)對(duì)于水電自動(dòng)化生產(chǎn)的高度重視，PLC的應(yīng)用規(guī)模必然會(huì)大幅度提升，而如何針對(duì)PLC使用可靠性進(jìn)行強(qiáng)化，也成為了至關(guān)重要的一個(gè)問(wèn)題。PLC控制系統(tǒng)本身在運(yùn)行過(guò)程中的干擾，實(shí)際上是一個(gè)極為復(fù)雜的問(wèn)題所在，這需要從多個(gè)方面來(lái)加以解決，利用綜合性的措施控制干擾現(xiàn)象，如此才能夠最大限度的保證自動(dòng)化設(shè)備本身能夠維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)下，這對(duì)于我國(guó)的水電站自動(dòng)化生產(chǎn)發(fā)展來(lái)說(shuō)，起到了至關(guān)重要的作用。

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