淺議熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的電磁干擾問(wèn)題

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030000）

淺議熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的電磁干擾問(wèn)題

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030000）

熱力站自動(dòng)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(lái)自自動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)外的各種電磁干擾是對(duì)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的最大威脅。針對(duì)熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)中容易被忽視的電磁干擾問(wèn)題，從自動(dòng)控制系統(tǒng)的受干擾源分析出發(fā)對(duì)干擾源進(jìn)行分類(lèi)研究，并在此基礎(chǔ)上提出一些自動(dòng)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(duì)熱力站自動(dòng)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(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒作用。

熱力站；自動(dòng)控制系統(tǒng)；電磁干擾；屏蔽技術(shù)

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

熱力站也實(shí)現(xiàn)了電氣化自動(dòng)控制，在熱力站內(nèi)，循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等動(dòng)力設(shè)備不斷地啟停運(yùn)行，自控設(shè)備和電氣動(dòng)力設(shè)備相互交叉，使得現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，從而導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)值誤差較大或控制指令、通訊異常等影響自動(dòng)化控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。因此，加強(qiáng)對(duì)其工業(yè)自動(dòng)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(jì)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(guò)程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求合理布線(xiàn)，可靠接地，盡量減少?gòu)?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(dòng)控制系統(tǒng)受電磁干擾的影響

1.1 熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹

熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)主要設(shè)備有現(xiàn)場(chǎng)PLC控制器、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、通訊設(shè)備、溫度傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、電動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)受電磁干擾的主要影響

熱力站自動(dòng)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(guò)程引起數(shù)值的波動(dòng)，PLC控制器受電磁干擾不能穩(wěn)定工作發(fā)出錯(cuò)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(dòng)作等。

當(dāng)熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)受到電磁干擾引起上述現(xiàn)象時(shí)，整個(gè)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(dòng)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(duì)不同電磁干擾問(wèn)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(wèn)題。

2.1 熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要電磁干擾

熱力站自動(dòng)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(duì)弱電設(shè)備傳感器、PLC控制器、通訊設(shè)備、傳輸線(xiàn)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(dòng)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(xiàn)

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(xiàn)，將強(qiáng)電設(shè)備間和弱電設(shè)備間分開(kāi)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(chǎng)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(gè)系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。

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(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)必須采用屏蔽電纜線(xiàn)，這樣能避免數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸時(shí)受到電磁干擾。屏蔽線(xiàn)的屏蔽層必須可靠接地，并與主電路線(xiàn)及控制線(xiàn)完全分離。屏蔽一般分為靜電屏蔽、低頻磁場(chǎng)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(gè)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(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)的屏蔽層接地是屏蔽接地，干擾電壓對(duì)地形成低阻通路，干擾電流通過(guò)接地線(xiàn)導(dǎo)流入地，以防止干擾其他電子設(shè)備。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是由多臺(tái)自動(dòng)化電氣設(shè)備和各類(lèi)傳感器構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)必須只能在一處接地，如果多點(diǎn)接地，就會(huì)在電路中形成多個(gè)接地回路，當(dāng)?shù)皖l信號(hào)或脈沖磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)這些回路時(shí)，就會(huì)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(kāi)關(guān)將強(qiáng)電信號(hào)和弱電信號(hào)隔離開(kāi)來(lái)，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(hào)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(hào)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(hào)傳輸通道中濾除或盡可能衰減干擾信號(hào)，使信號(hào)傳輸過(guò)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(lái)的高頻干擾和電源的低頻諧波電流干擾對(duì)變頻器控制信號(hào)及其他電子設(shè)備的電磁干擾。在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器的直流電源是共用的一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，為了避免在同一電源內(nèi)造成幾個(gè)電路之間的相互干擾問(wèn)題，應(yīng)在每個(gè)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(dòng)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(jì)之初就應(yīng)充分考慮，要根據(jù)場(chǎng)地空間的大小、設(shè)備設(shè)施的種類(lèi)、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(guò)程中，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)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(shí)，必須選用性能參數(shù)穩(wěn)定、可靠，能適應(yīng)工作現(xiàn)場(chǎng)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〕

TU995

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.137

2095－6835（2017）18－0137－02