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发电厂Plc程控系统干扰问题研究

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：杨川伟

[导读] 摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，发电厂建设越来越多。

        四川中电福溪电力开发有限公司四川宜宾 645154
        摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，发电厂建设越来越多。在现代发电厂中，分散控制系统、可编程控制系统和总线控制系统在生产控制中应用越来越广泛，有效地推动了发电厂控制技术的发展。当前PLC程控系统在电厂中应用较为普遍，并取得了较好的应用效果。但由于PLC程控系统抗干扰能力直接关系到整个系统运行的安全性和可靠性，因此需要重视PLC程控系统抗干扰能力的提升，确保电厂生产运营的安全。
        关键词：发电厂；PLC程控系统；干扰问题；消除措施
        引言
        自进入21世纪以来，我国科技高速发展，火力发电厂自动化控制水平有了广泛提升，为了实现我国火力发电厂的进一步发展，需要不断加大对自动化控制的分析与研究。PLC技术作为工业自动化控制中的重要组成部分，相比于传统的技术，不仅能够实现对火力发电厂的自动化控制需求，还能够实现生产效率和生产稳定性的提升，利用PLC技术有效满足了火力发电厂辅助生产系统自动化的生产需求。
        1PLC程控系统
        PLC是一种较为常见的逻辑控制器，一般被应用于新型工业控制中。PLC将自动控制技术与微电子技术相结合，为工业控制装置发展奠定了基础。PLC程控系统是能为工业生产提供自动化服务的控制装置，能为环境恶劣的工业建设带来便利，因此在工业建设领域得到了广泛应用。PLC程控系统的优点主要表现在以下三个方面：首先，在速度方面，PLC程控系统相较于传统的控制系统占有较为突出的优势，在处理工业控制装置时所用时间较短；其次，在系统信号处理方面具有较强的能力，在工业生产过程中能实现高度的自动化，极大程度地满足了工业生产的需求；最后，该系统所涉及的编程较为简单，能为工业控制带来更好的发展空间。但PLC系统也存在一定的不足，其中干扰问题较为突出，这也是PLC程控系统需要解决的重要问题。
        2PLC程控系统干扰问题的成因分析
        PLC程控系统的干扰因素可分为三大类：空间的辐射干扰；外部因素产生的干扰；内部因素产生的干扰。（1）空间的辐射干扰。PLC程控系统的辐射干扰是由于无线广播、电力电路、雷电和电气设备的暂稳过程等产生的辐射电磁场，辐射干扰其分布较为复杂。当PLC程控系统位于磁场内时就会受到辐射干扰。可直接辐射热工内部，使电路感应产生干扰；或者辐射热工通信网络，使通信线路的感应产生干扰；空间辐射干扰跟现场产生的磁场大小、磁场的频率和设备布置有关。（2）外部因素产生的干扰。PLC程控系统的外部因素产生的干扰主要是由于信号线与电源的引入所产生的干扰，一般称为传导干扰。PLC程控系统的电源干扰主要是由于PLC程控系统引入电源造成的故障，PLC程控系统供电都是由电网提供。由于电网范围较广，容易受到电磁场的干扰，引起电路和感应电压还有电网内部的发生变化。PLC程控系统的信号线干扰主要是由于PLC程控系统与各种信号线相连接，除了之间进行信息传导之外，还产生外部信号对其进行干扰。干扰的主要有两种路径：一是空间电磁辐射感应对信号线进行干扰，二是由于其他设备的供电电源串联进入电网引起干扰，此类干扰对PLC程控系统的损害要小于第一种。I/O信号由于信号引入干扰导致运行异常和测量精度降低。还会引起信号间的干扰，产生系统回流现象，造成设备死机。接地系统混乱也会导致干扰，接地能有效提高子设备电磁兼容性，但是错误的接地方式，会严重的引起干扰信号的产生。（3）内部因素产生的干扰。PLC程控系统内部因素产生的干扰主要是系统组成的元器件与电路相互作用产生的电磁辐射所造成的。例如模拟电路相互辐射同时对模拟电路的影响，系统内部使用的元器件不匹配等情况。以上情况都是属于PLC程控系统制造商的设计内容，不同品牌的制造商干扰情况也不相同。

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        3发电厂PLC程控系统抗干扰技术
        3.1信号继电器隔离
        继电器隔离是将I/O模块与设备之间的开关量信号进行隔离。发电厂在程控系统中对继电器的使用存在着两种观点，一种观点认为不需要使用继电器隔离，原因是模块本身具有抗干扰能力，已经采用了隔离器和阻容滤波电路，简化继电器，系统接线相对简单，能有效减少故障。根据以往经验，认为PLC程控系统具有抗干扰性能，但是采用继电器隔离是必不可少的，原因如下：（1）在耐电流、耐电压冲击的能力方面继电器比输入模块更加优越，能有效避免由于过压、过流损坏模块。继电器相比输出模块能增加系统的输出接点容量，方便接点接入控制回路中。（2）使用继电器可隔离I/O信号在PLC系统在电路上分开，隔断信号的传输，防止接地回路一起电压差，也可作为控制内外的系统，便于维护。
        3.2软件容错
        PLC程控系统干扰问题的规避可以从软件的容错方面展开研究。在PLC程控系统运行中，受环境等因素的影响，信号传输往往容易出现错误。因此，为避免系统出现信号传输的错误应该在程序的编写过程中加入更多容错技术。软件容错技术的结合，应该考虑系统运行的信号故障问题，在程序中编写提供信号传输故障的动作，规避系统运行产生的干扰。在软件容错程序编写时，应该充分考虑信号传输错误与组合逻辑之间的关系，避免系统因为其中一处错误造成整个系统逻辑判断的错误。
        3.3PLC程控系统输入信号中增加隔离转换继电器装置
        为了能够进一步消除PLC程控系统干扰问题，可以将隔离置换继电器设置在PLC程控系统中，这是当前消除PLC程控系统干扰问题的最有效方法。在当前电厂实际运营过程中，通常会将一组隔离转换继电器装置增设在各输入信号的箱柜内，这样能够最大限度地保证PLC程控系统输入信号运行的安全性和可靠性。这样在实际运行过程中，输入信号动作到继电器，然后将继电器的节点向输入模块中传送，以此来减弱外部对输入模块信号所带来的干扰。由于各信号输入箱柜中都增加了继电器装置，有效的减少了扩展节点的铺设。通过合理设置系统中继电器装置的动作电压和动作电流，实现了对PLC程控系统运行中感应电流强度的有效控制，感应电流数值会远远低于继电器可动作数值，有效的保证了采集到的数据信号的准确性。
        3.4数字滤波
        PLC程控系统模拟量信号的信噪比较低，由于发电厂现场的产生的瞬时干扰产生波动，如果采样值应用瞬时数据进行控制计算，将会导致误差较大。因此PLC程控系统一般采用数字滤波的方式。将生产过程产生的模拟量信号通过A/D转换为数字量信号，然后数字滤波程序去除干扰。
        结语
        总而言之，PLC技术在火力发电厂辅助生产系统及其自动化控制中应用发挥着巨大优势。而且PLC技术的应用范围也非常广，比如说顺序控制、闭环控制、开关量控制等等，通过这些方面的良好分析能够有效保障PLC技术发挥巨大作用和价值，有效推进我国火力发电厂辅助生产系统的进一步完善。
        参考文献：
        [1]张明．PLC控制系统在火力发电厂的应用及注意事项［J］．现代电子技术，2010（23）．
        [2]葛修军．PLC在电厂输煤程控系统中的应用［J］．煤炭技术，2009，28（8）：25-27．
        [3]章亮．论PLC在火电厂输煤系统中的应用［J］．中国科技财富，2012（11）：14．
        [4]张明.PLC控制系统在火力发电厂的应用及注意事项[J].现代电子技术，2010（23）.
        [5]葛修军.PLC在电厂输煤程控系统中的应用[J].煤炭技术，2009，28（8）：25-27.