淺談PLC信號干擾的處理和預防○1

胡人吉　蘇展翔

摘 要：我隊的轉盤是由交流電機驅動，通過變頻器的整流和逆變過程，實現了由不可控到可控的目的，滿足了轉盤轉速無級調速這個要求。在使用總線控制時，司鉆房與VFD房之間的信號傳遞是通過通訊線完成的。就我個人而言，我覺得PLC信號干擾主要是由于通訊線受干擾引起的，PLC綜合控制柜內的干擾很少發生。通訊線的長期使用容易引起其老化和屏蔽層的效果減弱，導致信號傳遞過程中干擾現象的發生，因此，在日常工作中，對通訊線的保護顯得尤為重要。

關鍵詞：PLC 信號干擾 處理 預防

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

隨著石油行業的發展，以及石油設備的不斷更新，半電動、全電動設備已經大規模地使用在鉆井的日常工作中，逐步取代了機泵組和機械轉盤。江蘇鉆井50767隊配備的是一套轉盤電動、泥漿泵由柴油機通過聯動箱帶動的半電動設備。該套設備使用的ABB變頻器和西門子的PLC控制系統。海南地區光照時間長，太陽光紫外線強，同時，夏季雨水較多，長時間的風吹、日曬和雨淋，對通訊線表層損害較大，因通訊線損傷引起的PLC控制故障在PLC控制系統總故障率中所占的位置居高不下。因此，如何保護好通訊線是在總線控制下，電動轉盤能夠正常運行的關鍵。

1故障概況及經過

在我隊拖井架作業完成后，我和當班司鉆測試轉盤工作情況，測試結果一切正常，轉盤工作時間大約為1min；當一開需要使用轉盤時，轉盤能夠啟動，但工作大約5s后，變頻器報警，轉盤停止工作。

2故障原因及時效機理分析

故障發生后，我立即趕到變頻房，查看PLC控制柜以及變頻器，發現控制柜相關指示燈均正常，變頻器也沒有報故障；于是我通知司鉆重啟轉盤，轉盤仍不能正常工作；接著我重復幾次斷掉、合上PLC控制柜以及變頻器的電源，故障依然存在。

綜合以上現象，我首先排除了轉盤風機與轉盤潤滑油泵存在故障，以及確定了急停按鈕處于旋開狀態。因此，我首先考慮的是轉盤慣剎是否處于“0”位，將轉盤剎死，于是我趕到司鉆房檢查慣剎開關位置，發現慣剎開關位置不在“0”位，說明并不是轉盤慣剎影響了轉盤的正常工作；其次，我考慮是不是因為轉盤扭矩手輪以及轉盤轉速手輪給定信號存在問題，于是我打開司鉆房司鉆操作面板，將萬用表調整到直流電壓測試檔，當緩慢轉動轉盤扭矩與轉盤轉速手輪時，我測得兩個手輪的0∽10V直流電壓是連續變化的，這說明了兩個手輪的信號給定應該是正常的，不會影響轉盤的使用。

經過上述檢查后，轉盤依然不能正常工作，故障仍然存在。此時，我考慮此次故障是不是由于通訊存在問題造成的，于是我首先斷掉PLC控制柜以及變頻器的電源，并分別拔掉變頻房AC盤以及司鉆房內控制柜上的紫色通訊線的插頭，然后完全將紫色通訊線從電纜槽中抽出，在整理紫色通訊線的過程中，我對其外觀進行了檢查，并沒有破損的地方，最后再將其進行單獨鋪設。鋪設完畢后，我合上PLC以及變頻器的電源，重啟轉盤，轉盤正常工作，故障排除。（經過事后了解，我終于發現為什么在剛開始出現故障后，PLC與變頻器均不報故障，那是因為當班司鉆在發現轉盤不能正常工作后，將轉盤扭矩手輪以及轉盤轉速手輪置于“0”位）

3故障原因分類

此次故障造成的結果是轉盤能夠啟動，但是不能長時間正常工作，其根本原因在于PLC通訊存在故障。我覺得此次故障的原因可以從兩方面進行考慮。

3.1影響轉盤正常啟動的原因

3.1.1 轉盤慣剎

在啟動轉盤前，一定要對轉盤慣剎的位置進行檢查，防止因誤操作造成轉盤機械抱死，引起變頻器故障。

3.1.2 轉盤扭矩給定手輪以及轉盤轉速給定手輪

轉盤扭矩手輪和轉盤轉速手輪使用的10V直流電是分別由兩塊24V直流電變10V直流電的電源模塊提供的，在我們緩慢旋轉這兩個手輪的時候，測得這兩個手輪上觸電的電壓是連續變化的。如果手輪和電源模塊出現故障，也會導致轉盤不能正常工作。

3.1.3 轉盤風機以及轉盤油泵

轉盤風機和轉盤油泵是轉盤能夠正常運轉的必要條件，兩者任何一個不能正常工作，都會導致轉盤出現故障。

3.2通訊故障

3.2.1 模塊故障

PLC通訊模塊故障也是電氣故障中出現頻率較高的，在日常工作中，我認為應該控制好通訊模塊工作環境的濕度與清潔度，同時在故障排除過程中禁止帶電作業。

3.2.2 通訊信號干擾

我隊本次故障的根本原因就是通訊信號干擾，因此在以后的工作中，不僅要注意紫色通訊線的鋪設方式，而且要注意做好屏蔽線的有效接地。

4結論

PLC通訊故障在油田電動鉆機的電氣故障里面所占的比例較高，同時也不是很容易被發現，所以這就需要引起我們對PLC通訊故障的足夠重視，防范于未然。通過本次故障，我得到了以下幾點結論：

（1）在以后的拖井架以及搬家作業中，紫色通訊線一定要收好、鋪好，盡量在鋪設過程中與動力電纜分開，同時其他電纜也一定要鋪設整齊，不能來回交叉繞到一起；

（2）控制好變頻房和司鉆房內的濕度與溫度，保證PLC相關模塊以及其他電氣元件的正常工作；特別是在拖井架和搬家作業后，重新啟動PLC與變頻器之前，一定要把房內濕度和溫度控制在一定的范圍內，待溫度與濕度持續保持在該范圍內一段時間過后，再啟動PLC與變頻器；

（3）做好變頻房內的防塵工作，定期打掃房內衛生，并在每次搬家作業后，清理電氣元件上的灰塵；

（4）做好變頻房內的防蟲、防鼠工作，進出變頻房一定做到隨手關門，發現有蟲鼠進入變頻房，一定及時處理；

（5）嚴格執行非操作人員嚴禁進入變頻房的規定；

（6）做好屏蔽線的有效接地，避免被動力電纜干擾。

參考文獻：

[1]趙清.PLC控制系統的硬件抗干擾措施[M].北京：電子工業出版社，2001.

[2]韓兵.PLC編程和故障排除[M].北京：電子工業出版社，2009.

[3]范永勝， 王暇.電氣控制與PLC應用[M]. 北京：中國電力出版社，2005.

[4]周寧.PLC系統設計及抗干擾研究[J].科技創業月刊，2010.