水電站PLC控制系統的抗干擾措施

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

水電站是我國電能生產的一個重要方式，其運動的穩定性、安全性、可靠性甚至和經濟體系的發展有著間接的聯系，由此可以明顯的看出水電站運行穩定的重要性。本篇文章主要針對水電站的PLC控制系統抗干擾措施進行了全面詳細的探討，以期為我國的水電站PLC控制系統抗干擾措施發展做出貢獻。

PLC；控制系統；干擾源

1.概述

在我國當前科技技術持續發展的情況下，我國的水電站自動化水平也得到了大幅度的提升，尤其是通過PLC控制系統來運行的水電站數量在不斷的增多，雖然說PLC控制系統的應用極大的提升了水電站生產電能效率，降低了勞動力需求。但是由于PLC控制系統集成了對于整個水電站的全方位控制，那么如果說PLC控制系統在受到了輻射、電磁等方面的干擾后，其系統自身的穩定性也就必然會受到影響。下文主要針對某水電站的水電機組優雅泵控制柜的設計，來對于造成PLC控制系統受干擾的源頭進行深入分析，并且提出了相應的抗干擾措施。

2.機組油壓泵控制柜的主要配置

機組油壓泵控制柜的主要任務是完成2臺油壓泵的啟/停控制及補氣控制。因廠房面積的限制，把啟動設備與控制回路放在同一柜中。柜內主要配置了PLC、負荷開關、電機軟起動器及相應的接觸器、熱繼電器，還有開出控制繼電器、電源裝置及有關輔助器件。面板上設有指示各種故障的顯示器、設備運行狀態監視燈、電源指示燈、油泵操作切換開關、自動補氣裝置電磁閥切換開關、油泵手動啟停按鈕及故障信號總清按鈕。

根據現場的運行條件，柜內還設置了用于溫濕度調節的通風、加熱器及柜內照明裝置，以適應水電站的環境要求。

3.PLC的主要干擾源

PLC作為機組油壓泵控制系統中的核心，其所處的環境干擾源主要有：

(1)PLC系統內部的干擾：來源于系統內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在系統中產生的靜電感應或電磁感應。

(3)系統外引線的干擾：通過電源線或信號線而將外部干擾引入系統。

(4)接地系統混亂引起的干擾。

4.PLC的抗干擾措施

PLC控制系統所具備的可靠性提升措施，需要直接在施工、水電站設計等環節中加以處理，并且要使用科學合理的抑制措施，來保證PLC的運行穩定性得以提升。在進行PLC控制系統安裝期間，需要對于以下幾個方面的抗干擾措施加以重視：

4.1 柜內元件布置及抗干擾措施

在針對PLC系統進行選擇的過程中，為了保證運行穩定性、可靠性，使用了TWDLCAA40DRF型號的產品，該系統所具備的抗干擾能力極強，并且電磁兼容性也較為優秀。在實際對于控制柜展開布置工作的過程中，應當要把容易遭受到其他因素影響的開關、PLC直接放置在控制柜內部的頂部位置，而在內部的中間位置則是安裝接觸器、負荷開關、熱繼電器、軟起動器等設備。而直接承受電源的加熱器以及開出繼電器以及其他部件，則需要放置在柜體內的底部。

直接將柜體擺放在電廠的廠房內部，保證與高壓電源線、電動機、加熱器等多個輻射源頭的干擾影響，最大限度的減少電磁干擾現象，這能夠切實有效的提升各個方面的抗干擾性能。此外，PLC柜體本身也要采取屏蔽性能極為良好的結構，如此才能夠有效的避免外部電磁干擾現象對于控制系統柜內部產生電流、電壓感應的可能性。

4.2 電源的抗干擾措施

在PLC控制系統體系之中，電源實際上上在其中占有了至關重要的地位。PLC系統本身的正常持續供電電源都是通過電網來進行供電的，但是在這一過程中會由于電網內部所存在的干擾，例如頻率波動、電壓波動等，同樣對于PLC系統的是穩定性、可靠性帶來直接影響。因此，在針對PLC控制系統的電源進行良好處理的過程中，應當要使用供電電源、控制電源能夠進行隔離，也就是在電源體系之中增加一個相應的隔離變壓器。除此之外，為了能夠最大限度的保證供電不會出現中斷現象，還應當要使用兩路供電電源輸入的形式，如此在任何一個電源出現了故障之后，都能夠采取相應的內部無擾動全自動化切換措施，來確保PLC控制系統能夠處在一個穩定可靠的電源供應狀態下。

在電源進行實際安裝的過程中，必須要針對變壓器、PLC控制系統、I/O電源等幾個部分加以隔離，同時可以通過雙絞線連接的形式，來避免電源供給過程中，外部竄入外來信號影響的可能性。

4.3 輸入輸出及布線

為了抑制來自系統外引線的干擾，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、動力線及其它控制線分開，并由不同電纜傳輸，按種類分層鋪設。

(3)柜內交流線與直流線、輸入線與輸出線也要按種類分開走線。

4.4 正確的接地

(1)控制柜要用絕緣板與地面隔開，工作接地要與保護接地嚴格分離。

(2)PLC要采用單獨接地方式，遠離動力設備的接地點，接地線的截面積要采用2mm2以上，接地點盡量靠近PLC，距離要在50米內。

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

4.5 軟件抗干擾措施

由于電磁干擾現象本身的形成就有著較大的復雜性，那么要完全對于干擾影響進行消除，實際上并不是一個現實的問題。所以，在針對硬件進行抗干擾處理的過程中，務必要在軟件方面針對抗干擾進行相應的補充，最大限度的提升PLC系統運行過程中所具備的可靠性。軟件抗干擾設計實際上涉及到了兩種模式：一種就是直接通過模擬量輸入的形式，有效的避免尖峰干擾現象。而另外一種，就是針對模擬量進行輸出，也可以采取開關量輸出的軟體抗干擾設計，這方面的抗干擾思路，實際上就是重復進行查詢。

5.結語

綜上所述，隨著我國水電行業對于水電自動化生產的高度重視，PLC的應用規模必然會大幅度提升，而如何針對PLC使用可靠性進行強化，也成為了至關重要的一個問題。PLC控制系統本身在運行過程中的干擾，實際上是一個極為復雜的問題所在，這需要從多個方面來加以解決，利用綜合性的措施控制干擾現象，如此才能夠最大限度的保證自動化設備本身能夠維持在一個較為穩定的狀態下，這對于我國的水電站自動化生產發展來說，起到了至關重要的作用。

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