地鐵環(huán)控系統(tǒng)控制器接口感應(yīng)電流問題的研究

摘 要：地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對車站的機電設(shè)備，如通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、垂直電梯與自動扶梯、低壓配電照明等進行全面、有效的監(jiān)控及控制。環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中控制器的數(shù)字輸入輸出接口易受到交流感應(yīng)電流串入而影響整個系統(tǒng)的正常工作，本文主要分析環(huán)控系統(tǒng)控制器接口電路產(chǎn)生交流感應(yīng)電流的原因，并給出具體的解決方案與措施。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電流；控制器；環(huán)控系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.129

1 概述

地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（Building Automation System，簡稱BAS系統(tǒng)）是通訊、計算機、工業(yè)控制、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，主要對地鐵的機電設(shè)備進行監(jiān)控與控制，其中對電扶梯只進行監(jiān)控而不控制，對大小風(fēng)機風(fēng)閥、屏蔽門系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)等則既監(jiān)控又控制，使其能夠完成自動化管理，確保設(shè)備在火災(zāi)、水災(zāi)、地震等災(zāi)害或阻塞事故狀態(tài)下，能夠及時迅速地轉(zhuǎn)入災(zāi)害運行模式，保護地鐵站內(nèi)的設(shè)備和人員的安全，所以BAS系統(tǒng)的正常運行對于地鐵運營至關(guān)重要。但是BAS系統(tǒng)在實際運行過程中存在無法控制監(jiān)控風(fēng)機風(fēng)閥設(shè)備等情況，下面將對其故障原因進行分析并且給出解決方法。

2 感應(yīng)電流產(chǎn)生原因分析

2.1 感應(yīng)電流的影響

BAS系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，以下簡稱PLC）對通風(fēng)設(shè)備、低壓配電設(shè)備、給排水設(shè)備等進行監(jiān)控與控制，PLC的I/O模塊通過外部接線采集現(xiàn)場開關(guān)量輸入輸出信號，并且要求輸入輸出信號采用無源干接點形式，與控制設(shè)備之間沒有電源交叉，保證AC220V或AC380V或者其他電源系統(tǒng)不能直接接入PLC的I/O模塊。但是在實際運行過程中，在風(fēng)機風(fēng)閥未啟動時，PLC的輸入輸出線路中存在交流10～50V感應(yīng)電壓，如圖1所示，在風(fēng)機風(fēng)閥等設(shè)備啟動后感應(yīng)電壓會上升至交流70V～120V，PLC無法對風(fēng)機風(fēng)閥等設(shè)備進行正?？刂婆c監(jiān)控，易產(chǎn)生誤報警等錯誤工作狀態(tài)，更嚴(yán)重會使PLC輸入輸出接口燒毀。

2.2 感應(yīng)電流產(chǎn)生的原因

目前，大多數(shù)地鐵公司的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在施工布線過程中，采用PLC的控制電線與風(fēng)機風(fēng)閥的動力電纜采用同一橋架方式，雖然橋架中間有蓋板隔離，但是由于距離過近，并且PLC的控制電路未采取有效屏蔽等措施，導(dǎo)致動力電纜對控制電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，特別是風(fēng)機風(fēng)閥等設(shè)備工作時，動力電纜電流增大，導(dǎo)致感應(yīng)電流增大現(xiàn)象。

3 解決措施

目前，國內(nèi)地鐵行業(yè)感應(yīng)電流對于環(huán)控系統(tǒng)控制器接口方面的影響，仍然沒有好的解決措施。不同的地鐵運營公司對于感應(yīng)電流的處置方式方法不同，下面結(jié)合不同原因分析以及結(jié)合地鐵設(shè)備維護經(jīng)驗，提出以下幾種方法來解決交直流感應(yīng)電流串?dāng)_問題：

3.1 并聯(lián)對地電容

對于強弱電安裝距離過近等引起的交直流感應(yīng)電壓干擾問題，可以采用在反饋信號線中并聯(lián)對地電容的方法來解決，利用電容隔直通交的特性抑制交流電壓的產(chǎn)生，及可將反饋線公共端接電阻一端，電阻另一端接地。

此方法對感應(yīng)電可起到降壓作用，因為電容容抗，會使其有分壓效果。同時電容有充放電的作用，當(dāng)電壓波形往下時，電容會放電。此方法為簡單的降壓措施，施工簡單，成本低，但負(fù)荷性差，安全性低，電容需要定期進行更換。

3.2 端子采用壓敏電阻保護

采用壓敏電阻并聯(lián)PLC輸入端子，形成對PLC接口電路的保護，如圖3所示。

上圖電路采用壓敏電阻來保護電路，如果J2輸入點電壓高于壓敏電阻RV的額定電壓，RV電阻會瞬間變小，當(dāng)電流超過FU1的額定電流FU1熔斷從而保護J1所接的設(shè)備不被串接進來的感應(yīng)交流電所損壞，當(dāng)FU1熔斷器斷路后，D1發(fā)光二極管亮，指示此接口電壓過大，熔斷器斷開，PLC輸入端沒有輸入。

此種方式雖然可以有效保護PLC輸入端點，但是造價昂貴，需要在PLC接線柜內(nèi)進行二次改造，增加隔離電路板。

3.3 PLC+智能控制器總線方式

目前城市軌道交通環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)均采用DCS系統(tǒng)控制方式，機電設(shè)備的控制與監(jiān)控布線方式采用數(shù)字量輸入輸出方式。若采用FCS系統(tǒng)控制方式，現(xiàn)場設(shè)備采用智能裝置控制，不僅可以節(jié)省系統(tǒng)布線價格，簡化系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，而且PLC與智能裝置的通訊采用RS485通訊，通訊電纜采用屏蔽雙絞線，可以大大降低感應(yīng)電流和交流電串入直流控制系統(tǒng)的危險。

4 結(jié)語

本文通過對地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制器接口串入感應(yīng)電流的原因進行分析，總結(jié)出三種可實施的改造解決方案，從而提升地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、安全性，三種方案各有利弊，可根據(jù)不同的環(huán)境、應(yīng)用場合選擇相應(yīng)的解決措施。

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作者簡介：陳宏濤（1982-），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，講師，從事軌道交通機電技術(shù)方面教學(xué)、研究。