換熱站自控系統干擾問題分析

張云鋒（濱州鑫誠熱力有限公司,山東濱州256600）

換熱站自控系統干擾問題分析

張云鋒
（濱州鑫誠熱力有限公司,山東濱州256600）

摘要：本文通過對現實生產中幾個干擾問題的分析，重點介紹了供熱系統二級換熱站干擾的原因及處理辦法，從而保證供熱系統安全穩定運行。

關鍵詞：變頻器；干擾；PLC；接地

隨著人民生活水平的提高，對城市供熱水平也提出了更高的要求；換熱站自動化監控系統的建設不但提高供熱系統的穩定性和供熱效果而且節約了能源，但換熱站干擾問題的存在卻影響著自動化監控系統的運行。所以為了保證系統可靠安全的運行和自控控制的精度監測，加強對系統的控制，人們從設備的選型和安裝，系統的設計，調試和生產維護等各個環節，已經表現出越來越重視自動化控制系統的抗干擾能力的趨勢。

本文探討了如何通過各種措施來提高系統的抗干擾能力，從而實現系統的安全運行。

1供熱自控系統介紹

供熱系統二級換熱站自控系統包括：壓力測點、溫度測點、溫控閥、電磁閥、流量計、熱量表、水泵電機、變頻器、PLC、監控平臺等；現場控制以PLC為中心，負責采集壓力值、溫度參數、變頻器頻率、變頻器運行狀態及溫控閥開度等并能根據“設定值”自動控制電機頻率和溫控閥開度并能控制電機的啟停，真正實現了換熱站自動運行；在PLC傳輸口連接GPRS傳輸模塊通過無線網絡與監控室監控平臺連接，監控平臺能實現對二級換熱站的實時監控，真正實現了二級換熱站的無人值守、自動運行功能。但以PLC為中心的自控系統卻極易受到干擾，影響了換熱站自控系統的穩定運行。

換熱站自控系統示意圖

2案例分析

（1）二級換熱站剛開始供暖運行時，由于天氣不是很冷，變頻器運行頻率是30HZ，監控系統很穩定；隨著天氣漸冷，當變頻器頻率是46HZ時，監控平臺顯示“二級換熱站信號無法檢測”當循環泵切換至工頻運行或頻率降低后又恢復正常，經試驗分析確定是由于變頻器引起的干擾。

（3）有一換熱站發現事故隱患，為不影響居民的正常供暖，在供暖設施及自控系統運行條件下維修；在配電柜接入電焊機焊接改造，發現自控系統監測的數據不穩定，忽高忽低，電機也時快時慢，造成系統不穩定；電焊機關掉后，系統恢復正常。在電焊機與配電柜間加隔離變壓器后再啟動電焊機，系統穩定運行。

干擾在我們生產中經常出現，它不但會使各種儀表測量不準確，影響數據的通訊，還會引起系統工作異常，情況嚴重的話會損傷元器件，如燒壞PLC系統DI輸入；對于現場隔離性能差的自控系統，有可能會引起信號相互干擾，從而導致供地系統總線回流，造成系統邏輯數據紊亂、進行錯誤的工作動作或者死機。為了盡可能的減小干擾對我們的危害，供熱工程除了要按設計規范設計，還要求我們了解施工過程中易引起干擾的因素及防治措施。

3干擾因素及解決措施

供熱系統中，干擾源一般都發生在電流或電壓劇烈變化地方，這些部位電荷劇烈移動產生磁場的同時磁場會改變從而產生電流和電磁波。能夠促使在現場中產生干擾的因素如下：

3.1變頻器干擾

3.1.1?變頻器干擾原因?

逆變電路、整流電路和控制電路是變頻器的主要組成部分。具有非線性特性的電力電子器件組成逆變電路和整流電路。變頻器輸出波形除了基波意外，還會因為當變頻器運行時，快速開關動作會導致產生高次諧波。而變頻器產生干擾，無論是何種干擾類型，其主要原因就是這高次諧波。

3.1.2?變頻器干擾防治措施：

1.2 試驗儀器與設備 ME204電子分析天平(上海恒勤儀器設備有限公司)，HHS電熱恒溫水浴鍋(上海博迅實業有限公司)，AR224CN電子分析天平(奧斯豪儀器有限公司)，S40K酸度計(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)，SLS-60-100均質機(廊坊通用機械有限公司)，LC-2P打漿機(江蘇領潮實業有限公司)，DJM-50LA膠體磨(上海東華高壓均質機廠)，阿貝折光儀(上海曉光儀器有限公司)，SQY-DSX—280B手提式不銹鋼壓力滅菌器(上海申安醫療器械廠)。

（1）增加電抗器。電抗器分進線電抗器和出線電抗器。進線電抗器在變頻器的一次側，安裝在電源和變頻器之前，可以改善變頻器的功率因數，降低輸入電網的諧波電流，最大限度地減少諧波對設備的影響；變頻器的二次側安裝的電抗器，叫出線電抗器，接在變頻器與電動機之間，能夠限制與電動機連接的電纜容性充電電流。

（2）使用濾波器。采用濾波器后，滿載時進線中的電壓畸變率可降至5%～10%。同時還具有防止用電器本身的干擾傳導給電源，還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類用電設備有很多好處。

（3）變頻器合理選型。現在市場上變頻器種類繁多，檔次高低也各不相同。檔次高一些的內置濾波器，能較好的凈化電壓，對常規設備干擾很小可以忽略不計。但部分小品牌變頻器由于成本原因（濾波器或電抗器都沒有）及技術原因（抗干擾技術不完善），導致產生的干擾較明顯，且干擾極難排除。因此合理選擇變頻器類型也是減小干擾的重要措施。

（4）加隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導干擾阻隔在隔離變壓器之前，主要是針對來自電源的傳導干擾。

3.2電源干擾

電源是干擾信號PLC控制系統的主要途徑之一。為減小干擾，可采用隔離性能較好電源對PLC系統供電，而對于變送器供電的電源和PLC系統有直接電氣連接的儀表的供電電源，可用分布電容小、抑制帶大的配電器。

此外，為保證電網饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電；UPS始終向負載提供高質量的交流電源，達到穩壓、穩頻、抑制浪涌、尖峰、補償電壓下限長期低壓等干擾因素，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統的理想電源。

3.3系統外線路引起的干擾

3.3.1?電纜選型

（1）模擬量信號或開關量信號線要選用屏蔽電纜，并作良好接地。??（2）PLC之間或PLC與流量計、熱量表之間的通訊線一般選用廠家提供的電纜，在現場環境較好的條件下也可選用帶屏蔽的雙絞線電纜。

（3）不同類型的信號應由不同電纜傳輸，交流信號、直流信號和模擬量信號不能共用一根電纜。

3.3.2?電纜敷設

（1）信號電纜應按傳輸信號種類分開敖設，模擬量信號、直流信號不能與交流信號在同一線槽內走線；

（2）動力電纜和信號電纜分開敷設，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設，以減少電磁干擾。

3.4接地系統不合理

干擾產生的原因很復雜，通過專業儀表只能確定干擾是否發生，干擾產生的原因必須根據實際情況加以綜合分析和考慮。

（1）PLC控制系統的地線包括屏蔽地、系統地、保護地和交流地等。接地系統混亂造成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。

（2）安全地或電源接地：電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導入地下，保證了人身安全，避免了安全事故的發生。

（3）系統接地：為了使PLC控制器與所控的各個自控設備同電位而做的接地電阻不大于4Ω接地，稱“系統接地”。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，稱為“控制系統地”。

（4）信號與屏蔽接地：PLC控制系統信號線必須要有惟一的參考地，防止形成“地環路”。

合理的接地系統對PLC控制系統中非常重要的環節。準確無誤的接地，不僅能保護人身安全，避免設備損壞同時也能對電磁干擾進行抑制；若接地錯誤，PLC系統就不能正常工作運行，引入嚴重的干擾信號，嚴重時還可能危害人身安全和造成財產損失。

4結束語

在企業的實際生產中，干擾，尤其是PLC控制系統中的干擾是非常復雜且重要的問題。現代企業越來越關注供暖系統，尤其是伴隨著自動化程度的提高，系統的防干擾及干擾措施也越來越完善。為了保障PLC控制系統正常工作，有效合理的抑制干擾，在系統的設計和應用中必須綜合考量各方面的因素，才能促使供熱系統能夠穩定連續的工作運行。

參考文獻：

[1]孫衛星.水泥生產中變頻器產生干擾及PLC防干擾措施[Z]．中國工控網.

[2]曹敏玲．PLC現場干擾問題淺析[Z].中國工控網.

[3]王秀麗等.電機與拖動基礎化學工業出版社,2010(02).

[4]張艷兵.PLC控制系統干擾原因及解決措施[J].通化師范學院學報,2013(10).

[5]曹紅超,陸波.PLC在電氣自動化中的應用問題分析與研究[J].中國科技投資,2013(17).

作者簡介：張云鋒（1983-），男，山東濱州人，本科，初級助理工程師，研究方向：電氣、自控在供熱系統中應用。