火電廠PLC控制系統(tǒng)的抗干擾分析

摘要：隨著可編程邏輯器（PLC）逐漸成熟，其在控制領域發(fā)揮出重大的作用，實現(xiàn)了火電廠輸煤的半自動化控制，為智能控制系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。PLC控制系統(tǒng)在抗干擾方面受到內(nèi)部和外部因素的影響。文章對火電廠PLC控制系統(tǒng)的抗干擾進行了分析。

關鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；抗干擾；火電廠；可編程邏輯器；半自動化控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM571 文章編號：1009-2374（2015）31-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.077

1 概述

可編程邏輯控制器主要用于不同機械設備的半自動化操作和生產(chǎn)過程，通過存儲編入的控制代碼，執(zhí)行運行指令，借助數(shù)字模擬信號的輸出來實現(xiàn)，是一種可以編程的存儲器。目前，大多數(shù)火電廠都是采用PLC來控制不同的運行分系統(tǒng)，對于主系統(tǒng)的控制則采用DSC，這就大大提高了操作和產(chǎn)電效率，節(jié)約了人工操作成本。然而，隨著發(fā)電機組控制容量的增加，火電廠的控制環(huán)境和占地面積都在不斷增加，這就增加了PLC的干擾問題。本文淺析了火電廠PLC的控制流程，針對火電廠干擾PLC控制的原因進行了分析，提出了提高PLC抗干擾能力的有效措施。

2 火電廠PLC的控制流程

2.1 原煤傳輸系統(tǒng)軟件控制流程

PLC對于火電廠系統(tǒng)軟件的控制主要針對原煤傳輸?shù)墓こ炭刂疲詫崿F(xiàn)對皮帶傳送機的自動化控制。火電廠對于原煤的傳輸具體可以分為上煤和卸煤，二者在PLC控制過程中存在一些公共的控制系統(tǒng)程序。除此之外，卸煤還包含自動控制和人為手動操作，以便更好地保障原煤的燃燒發(fā)電效率。系統(tǒng)軟件對此的控制流程主要分為三部分：

首先是啟動控制。PLC控制系統(tǒng)為了實現(xiàn)對原煤傳輸用量的科學設計，避免煤料因堆集而引發(fā)的火電廠事故，在開啟時會讓后面的設備進行逆運轉(zhuǎn)，保障煤料在逆運轉(zhuǎn)的過程中可以間歇傳輸，當前面設備開始運轉(zhuǎn)后，方可開啟傳輸原煤的連續(xù)控制指令。

其次是故障控制。為了充分保障控制安全，傳輸原煤一旦出現(xiàn)異常情況，會根據(jù)控制停止指令的自動檢測并識別、判斷，進而立即停止傳輸源端設備的運行，根據(jù)具體情況再逐漸停止關聯(lián)的傳輸設備，同時會發(fā)出警報，人為地快速響應并實施應急方案。

最后是停止控制。一個是PLC按照火電廠的發(fā)電需煤量進行停止控制，一旦傳輸?shù)脑鹤銐蚧痣姀S持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，將會立刻切斷所有傳輸設備的電源；另一個是針對突發(fā)狀況或設備檢修時的停止控制。每個控制流程都有手動停止操作方式，以預防PLC系統(tǒng)故障而帶來的控制風險。

2.2 壓力除塵PLC系統(tǒng)控制流程

壓力除塵PLC控制系統(tǒng)主要包含對于編程初始代碼的匹配性控制、模擬信號控制處理、廢氣源流量的控制部分、不同處理環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)控制部分、氣鎖閥組的多重控制部分、總輸灰管氣量與質(zhì)量控制部分、灰?guī)炜刂撇糠帧⒒叶窔饣瘑谓M設施控制部分以及氣源灰分吹堵控制部分。

目前，火電廠選用的壓力除塵PLC控制設備，都在不同程度上納入了PLC控制開關量（如下面表1所示）的信號模擬指令，根據(jù)火電廠的占地面積和產(chǎn)電配送電的具體規(guī)模，對于除塵能力以及PLC信號控制的數(shù)量存在一定的差異。

對于氣鎖閥的控制流程又可以分為獨立方式控制和循環(huán)方式控制。在PLC獨立控制方式下，可以針對不同除灰氣鎖閥的位置和所實現(xiàn)的控制目標，進行完全獨立精確的操作過程控制，然而由于受廢氣源的影響，采用獨立方式的控制最多可以實現(xiàn)15個氣鎖閥的單獨完全控制。在PLC循環(huán)控制方式下，同一個電場中的鄰近的氣鎖閥可以實現(xiàn)以此進行除灰操作控制，根據(jù)廢氣源的進入方向，當前一個氣鎖閥除灰工作完成后，會自動切換至下一個氣鎖閥的除灰流程，根據(jù)電場可容納的強度容量不同，又可以分為8h除灰周期、16h除灰周期和24h除灰周期。循環(huán)控制可以最大程度地提高除塵效率，保障PLC控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

3 干擾火電廠PLC控制系統(tǒng)的原因

3.1 火電廠電源干擾

火電廠在實際配送電的過程中，會在廠區(qū)建立電源變電站。由于電源功率波動較大可以引發(fā)電磁場的改變，而電磁場直接干擾電磁波的傳輸，這就會引來許多由于電源波動而產(chǎn)生的PLC控制的系統(tǒng)故障。在實際的工作現(xiàn)場，電網(wǎng)內(nèi)部也在不斷變化，會對PLC的供電穩(wěn)定性造成沖擊，這些也會對傳輸電線產(chǎn)生影響，進而破壞PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

3.2 信號傳輸電纜的干擾

對于PLC信號的采集常見的有兩種方式：一種是對現(xiàn)場控制信號直接嵌入到PLC的信號納入I/O模塊中；另一種是通過中間的繼電器采用間接的信號嵌入到PLC可納入的I/O模塊中。光電隔離信號主要借助有線電纜來進行信息交換與指令執(zhí)行，當繼電器中間采用的是AC220V電源時，電纜內(nèi)部產(chǎn)生的電容耦合很難消除，進而對PLC控制造成極大的干擾。

3.3 來自接地后的干擾

一般而言，采用PLC來控制工業(yè)設備時，需要對系統(tǒng)進行接地，具體又可以分為系統(tǒng)安全控制接地、屏蔽干擾信號接地、邏輯接地和保護電路接地等。然而不同接地環(huán)節(jié)的接地電位存在很大的差異，分布不夠均勻，這就為PLC的控制帶來極大的難度，不同接地點引起的接地電位差，會產(chǎn)生閉路環(huán)形電流，進而干擾PLC控制系統(tǒng)的正常工作。

3.4 外部檢測點抖動帶來的干擾

外部檢測點抖動帶來的干擾主要是針對具體的原煤傳輸PLC控制系統(tǒng)來說的，對于在火電廠原煤傳輸控制系統(tǒng)中拉繩、跑偏和打滑等重要的停止運行信號，如果設備在當時發(fā)生抖動的話，將會無法準確識別出PLC發(fā)出的指令，很有可能執(zhí)行錯誤的控制信號，這就大大增加了PLC控制的危險性，對于一些突發(fā)的故障，由于受到的干擾極有可能造成重大的損失。

4 提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施

4.1 采用穩(wěn)定電源

對于PLC系統(tǒng)的供電電源選用UPS電源，即可以實現(xiàn)對其獨立自主控制，由于UPS電源的功率不是很大，在供電過程中表現(xiàn)出很好的輸出穩(wěn)定性。盡量減少其他配套控制系統(tǒng)所需電源對PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，在PLC電源柜附近安裝穩(wěn)壓器和信號干擾屏蔽器，通過隔離其他電源產(chǎn)生的直流感應電流，形成一定的緩沖作用，以保證可靠、安全、穩(wěn)定地給PLC系統(tǒng)供電。

4.2 遵循接地原則

為了降低電纜對PLC系統(tǒng)的干擾，在電纜的外部應當包裹一定厚度的屏蔽材料，并且嚴格遵循一點接地的原則。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)不同的接地環(huán)節(jié)和內(nèi)容，合理控制并辨別接地排和零排區(qū)分，對于模擬地、屏蔽信號地和安全保護地及時采用一點式接地配置，接入地網(wǎng)。

4.3 PLC控制程序的設計

由于PLC可以存儲編寫的控制程序代碼，要想從根本上抑制其他因素對PLC控制的干擾，需要對PLC進行功能模塊的優(yōu)化。通過內(nèi)部植入屏蔽干擾信號電容、電阻零件和外部涂覆信號吸收材料，可以將電纜和其他抖動產(chǎn)生的干擾信號進行直接屏蔽或吸收，進而保障PLC控制系統(tǒng)安全控制的持續(xù)進行。

5 結(jié)語

在火電廠PLC的應用中可以發(fā)現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)中的干擾來源錯綜復雜，不同的內(nèi)部和外部環(huán)境均有可能為PLC的正常運行帶來很大沖擊，本文重要針對外部原因的干擾分析，提出了有效的解決措施。

參考文獻

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作者簡介：郝宏偉（1983-），男，陜西神木人，神華陜西國華錦界能源有限責任公司助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠熱工。

（責任編輯：蔣建華）endprint