淺談在火電廠程序控制系統中PLC的應用

邵 瑞

（新疆華電西黑山發電有限公司，830000）

1 PLC的在我公司的應用

可編程控制器由它的英文名稱縮寫被我們習慣的稱為PLC。PLC的產生實現了硬接線邏輯到存儲邏輯的飛躍。PLC的出現取代了傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，其功能從弱到強，應用領域從小到大，今天的PLC在處理模擬量運算、數字量運算、人機接口和網絡處理等各方面能力都已大幅提高，成為工業控制領域的主流控制設備，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保等各個行業。

PLC在設計使用中以可靠性高、價格低、功能完善，易學易用、運算速度快等優點在火電廠有著廣泛的應用，例如輸煤程控系統、氣力輸灰控制系統、ETS保護控制系統、吹灰程控系統、化學水處理程控系統、循環水控制系統、制氫控制系統、熱網首站綜合控制系統都使用了PLC作為控制核心。

2 PLC在實際應用中體現的優點

2.1 可靠性高

規范的PLC產品都是采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，其內部電路各元件選取十分嚴格，電容電阻等常用元件都選用高品質的產品，電路板設計合理，制作規范，具有很高的可靠性。同時使用PLC構成的控制系統和接觸器組成的控制系統相比，電氣接線及開關接點都大量減少，中間環節減少，故障率也就大大降低，而高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。

2.2 功能完善，易學易用

PLC目前都形成了系列化產品，有各種型號的PLC可供選用，適用于各種規模的工業控制場合。現在的PLC編程軟件已經集合了多種功能塊，對于工業上所需要的一些應用例如流量統計，PID調節等都可以直接選用功能塊來實現功能。此外PLC編程軟件還提供用戶自定義功能塊的功能，方便了程序編制。火電廠應用較多的Concept軟件、Unity軟件都具有這些功能。同時，這些軟件還提供電子幫助文件，在應用某種功能或者某個功能塊是可以隨時打開說明文件來了解如何使用，深受工程技術人員歡迎。

PLC多用梯形圖語言來編制程序，梯形圖的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只要能看懂繼電器電路圖的人員都可以看懂和設計PLC梯形圖程序，入口門檻很低。

3 PLC在實際應用中應注意的問題

3.1 電纜及接線的注意事項

1）動力線與控制線和信號線最好分開布置，減少感應電的干擾。

2）PLC控制柜附近不應有干擾源，比如大功率的動力設備、電焊機、無線電臺等，尤其不能在柜內安裝高壓電器。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應有良好的接地。

3）輸入輸出信號最好使用不同的電纜，不要在一根電纜內既有輸入信號又有輸出信號。

4）信號最好采用隔離繼電器進行隔離。一般我們使用的PLC都是使用低壓直流電源，通過隔離繼電器來與220VAC信號進行轉換，通常是采用24VDC隔離繼電器來隔離220VAC電路，使得PLC低壓輸出可以控制高壓設備；用220VAC隔離繼電器來隔離24VDC電路，使得外界高壓輸入信號轉換為低壓24VDC信號進入PLC，避免強電沖擊，保護PLC模塊可靠工作。現在也有直接驅動220VAC的PLC繼電器輸出模塊，但是個人認為還是24VDC的模塊加隔離繼電器的組合更安全可靠，設備故障率也會更低。

3.2 干擾問題

1）強電干擾

PLC系統的正常供電電源均由電網供電。電網內部的變化，刀開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路傳到PLC電源產生干擾。

控制柜內的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

2） 接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統將無法正常工作。對此，我們應該做好各種抗干擾措施。

1）正確選擇接地點，完善接地系統

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀態如雷擊時，地線電流將更大。

此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內又會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂，所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂、程序死機。

PLC控制器為了與所控的各個設備同電位而接地，叫系統接地。接地電阻值不得大于4Ω，一般需將PLC設備系統地和控制柜內開關電源負端接在一起，作為控制系統地。

屏蔽電纜遇到有可能產生傳導干擾的場合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環路”。信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏蔽電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理，選擇適當的接地處單點接點。

3.3 PLC常見故障處理

1）輸入輸出通道故障

遇到輸入輸出通道故障，一般都是采用更換備用通道的方法。首先進入程序，將故障通道的點號更換為備用通道的點號，然后將外部接線也更換到相應的通道即可。如果還使用了上位機，則應將上位機相應的標記點也進行更換，使操作或者反饋正確。對于一些微型PLC，比如三菱微型PLC，其輸出在內部使用了隔離繼電器，如果輸出通道故障，有可能是內部的繼電器損壞，可以拆開PLC，更換小型繼電器即可。需要注意的是使用電烙鐵時應將電烙鐵加熱后斷開電源再進行焊接，以防止感應電損壞電路板。

2）模塊故障

這種故障只能采用更換備件的方法來處理。

3）程序異常

可以嘗試重新啟動PLC，或者重新下傳程序，如果還不行，有可能是存儲器故障。可以更換存儲器重新下傳程序。或者直接更換CPU模塊。

4）熱備CPU不能切換

這種情況首先要檢查熱備方式，如果是使用了獨立的熱備模塊，應檢查熱備模塊工作是否正常，連線是否正確。很多情況下都是由于主、備CPU程序不一致導致不能切換，可以嘗試重新導入程序使兩邊程序一致后再試驗切換。

隨著PLC應用領域的不斷拓寬， PLC產品的品種會更豐富、規格更齊全，通過完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求，PLC作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業控制領域發揮越來越大的作用。

[1]金波.ASIC-PLC全數字式水輪機調速器[J]，浙江大學學報(工學版).2007，41（4）.

[2]鄧慧，張明，吳永存等.大型火電廠現場總線網絡設計[J]，中國電力.2009，42