淺談大功率低壓變頻器對PLC控制系統(tǒng)干擾的分析及處理

曾韶鋒

摘 要： 本文對大功率低壓變頻設(shè)備對PLC結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響的進(jìn)行分析，并提出了有效的處理辦法。

關(guān)鍵詞： 大功率;低壓變頻器;PLC系統(tǒng);影響分析;處理辦法

某發(fā)電廠投產(chǎn)了一臺330MW亞臨界機(jī)器，其化水系統(tǒng)配備的兩臺工業(yè)水泵采取立式設(shè)計，能在工頻、變頻條件下切換運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵電機(jī)功率是110kW，分別配置一套ABB高功率低壓變頻設(shè)備。穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時工業(yè)水泵保證“一用一備”，當(dāng)工作泵跳閘和水壓小于聯(lián)鎖運(yùn)動值時備用泵通過工頻形式自開啟投運(yùn)，保障工業(yè)水壓符合運(yùn)行需求。工業(yè)水泵遠(yuǎn)程操控與監(jiān)視通過PLC控制系統(tǒng)完成。

1 故障排查與分析

為保證變頻器可以重新投用，借助停機(jī)時間通過測試仔細(xì)檢查整個控制系統(tǒng)。通過排查得知，當(dāng)變頻投用時，PLC控制平臺遠(yuǎn)程I/O模塊將產(chǎn)生間斷性的超大頻ErrorA與ErrorB紅閃，替換A、B線路75Ω終端搭配電阻后故障依舊存在。檢查工業(yè)水泵操控邏輯得知，但產(chǎn)生ErrorA與ErrorB紅閃現(xiàn)象時，“工業(yè)水泵變頻工作反饋信號”及時消失，PLC控制系統(tǒng)判定工業(yè)水泵停止。[1]為避免工業(yè)水泵憋壓，最初邏輯設(shè)計是工業(yè)泵停止聯(lián)關(guān)口電動門。這時出口電動門閉合，備用泵的開啟指令由于受到影響而不能順利傳輸，工業(yè)水停斷。

在邏輯傳出信號后利用RS觸發(fā)裝飾捕捉跳變過程，確定了工業(yè)水泵操控異常是由變頻干擾導(dǎo)致信號跳變。PLC控制平臺PLC遠(yuǎn)距離柜分布于集中水泵室380V配電室中，和工業(yè)水泵變頻管理柜接近;遠(yuǎn)距離柜子站140CRA93100結(jié)構(gòu)和主站140CRP93100之間經(jīng)SYWV75-5（2P）式同軸導(dǎo)線，以Modicon S908 I/O總線預(yù)計交互信息，傳到媒介為模擬信息;同軸導(dǎo)線和工業(yè)水泵動力導(dǎo)線在戶外橋架上分開設(shè)置，但進(jìn)到集中水泵室導(dǎo)線溝后產(chǎn)生了混疊現(xiàn)象。在變頻裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時，變頻裝置PMW電壓調(diào)節(jié)方波竄進(jìn)模擬通訊信號，令波形改變、信息異常。[2]最終判定，變頻裝置的諧波竄進(jìn)了遠(yuǎn)距離站的通訊信號，令信息紊亂，導(dǎo)致工業(yè)泵不能變頻工作。

2 處理方案探究

對于干擾問題制定了幾種處理方案。

方案1：通訊同軸導(dǎo)線外設(shè)置屏蔽接地。原本SYWV75-5（2P）式同軸導(dǎo)線已經(jīng)用鋼網(wǎng)作為防護(hù)與隔離，選擇直徑與防護(hù)等級都滿足設(shè)計需要。為不斷提高屏蔽效果，能采用直徑為20毫米的鍍鋅鋼管設(shè)置在導(dǎo)線溝中的同軸導(dǎo)線外，且用銅線把金屬管端部連接成完整的屏蔽，在遠(yuǎn)距離子站柜側(cè)集中接地。這一方案實(shí)行后，導(dǎo)線溝中空間受限，促使線間電磁感應(yīng)依舊不能避免，鍍鋅鋼管接頭位置比較薄弱，變頻裝置的干擾并無法徹底消除。在試運(yùn)階段了解到，工業(yè)水泵在高負(fù)荷條件下依舊會產(chǎn)生信號紊亂情況，所以這個方案不成功。

方案2：規(guī)避工業(yè)水泵動力導(dǎo)線，重新安裝通訊線纜。同軸導(dǎo)線由戶外橋架進(jìn)到集中水泵室導(dǎo)線溝后，不再同動力導(dǎo)線平行安裝，而是采用貼墻套管，順著集中水泵室外墻穿管安裝，到位后接著穿墻進(jìn)到遠(yuǎn)距離站控制柜下部，避開動力纜線安裝路徑。這個方案實(shí)施早期變頻投用暫時沒有干擾PLC系統(tǒng)，但遠(yuǎn)距離站和變頻柜相鄰很近，遠(yuǎn)距離站下部會被變頻諧波污染;遠(yuǎn)距離I/O系統(tǒng)的ErrorA與ErrorB紅閃問題依舊存在，表示PLC控制系統(tǒng)仍然受到變頻信號的影響。

方案3：調(diào)整信號傳遞模式。光纖通訊具有傳遞頻帶寬、通訊容量大、傳遞損耗小、中繼路徑原，線徑小、重量輕，絕緣、防電磁干擾水平高、防腐蝕、敷設(shè)水平高，可繞性佳，無電火花以及保密性高等優(yōu)勢，能夠在特殊工況下應(yīng)用。由此，以光信號取代原電信號用作信號傳遞介質(zhì)，能徹底解決變頻諧波影響。

3 最終方案的執(zhí)行與成效

通過綜合探究，最終選用調(diào)整信號傳遞模式的處理方案。PLC控制平臺遠(yuǎn)距離I/O通訊采用Modicon S90 RIO總線系統(tǒng)，所以選擇S908 RIO協(xié)議式光纖中繼裝置把遠(yuǎn)距離I/O站模擬信息通過協(xié)議轉(zhuǎn)變成光信號，光信號經(jīng)光纜傳輸?shù)街髡局欣^器，然后轉(zhuǎn)變成電信號用作控制器計算（改造前后結(jié)構(gòu)圖見下圖）。由此，在化水控制房和總水泵室之間重新安裝兩個長度為500米的GYTS-6A1b多模6芯鋼帶縱包層絞式電纜，光纜鋼帶通過尾纖盒和光纖中繼器一同接進(jìn)信號地，消除光纜鋼鎧傳遞諧波，讓信息傳遞更為穩(wěn)定。改造之后，整個通訊結(jié)構(gòu)具備了對等傳遞、突發(fā)信息、總線仲裁等作用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程高速度傳遞、電氣與地線分離、防電磁干擾等特性。

通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)郁.大功率低壓變頻器對PLC控制系統(tǒng)干擾的分析及處理[J].電工技術(shù)，2016（11）：92-93.

[2]尤晟，張燕.我國中低壓變頻器及其在電機(jī)控制應(yīng)用領(lǐng)域的市場分析[J].時代金融，2015（23）：308+310.