淺談火電廠PLC控制系統遠程I/O通信干擾的相關問題及措施

趙日臻

摘要：本文先在控制系統原通信介質電纜不適用和控制系統接地等基礎上，對火電廠PLC控制系統遠程I/O通信出現干擾的問題原因進行分析，并提出相對應的解決措施。

關鍵詞：PLC控制系統；遠程I/O；通信干擾

火電廠是當前生產電力資源的關鍵場所，我國國內的發電機構基本上都是火電廠。輸煤系統是火電廠的重要構成部分，在輸煤系統中主要使用了PLC系統，而在其運行過程中，遠程I/O通信會存在干擾問題，這對輸煤系統的運行形成阻礙，同時也對整個火電廠的生產與運行形成了很大的影響。要想保障輸煤系統的正常運行，需要先分析出遠程I/O通信干擾的原因，然后在產生原因的基礎上執行相應的解決措施，以此確保火電廠的正常運行。

一、火電廠PLC控制系統遠程I/O通信干擾的原因

（一）控制系統原通信介質電纜不適用

在有些火電廠在控制主站與各個分站之間使用了同軸電纜，在長距離的復雜電磁環境中，尤其是同軸電纜與動力電纜若是鋪設在同一個電纜橋架上的時候，如果電纜的整體質量存在問題，則就很容易產生電磁干擾，進而導致遠程I/O通信出現失誤。或者是現場很多設備都使用變頻性質的驅動，這其中的變頻渠道回路若是沒有依據相關的要求設計濾波電抗器，則就會在運行中形成奇次諧波，進而對遠程I/O通信形成一定程度的干擾。

（二） 控制系統接地原因

依據設計和安裝上的規范，PLC輸煤程控系統在設計的時候需要單獨接地，這樣可以防止電氣系統的各種影響會經過接地線傳入到PLC中。因為控制系統在初始施工與投入運行之后對控制系統接地不夠注重，各個遠程分站使用了就近接地的方式，這樣就會致使控制系統各個遠程分站的接地形成電位差，進而對控制系統形成了一定的干擾。

（三）遠程I/O分支器位置不科學

為了能夠預防信號輻射導致的干擾，分支器的安裝需要和柜體間隔一定的距離，并且使用在安裝過程中要使用專門的金屬屏蔽盒。但是在實際安裝過程中，分支器都安裝在各個遠程站PLC柜中，并且沒有使用專門的屏蔽措施，這樣也容易導致I/O通信被干擾。除此之外還有分支器到各個遠程分站的同軸電纜長度不規范。如果太短會讓信號在分支器中形成反射，進而在分站適配器中形成誤差；若是太長則會導致信息較弱，這樣也會導致信息的誤差現象出現。在遠程I/O通信的開端和結尾部分需要裝置終端電阻，這樣才能吸收尾端信息多余的能量，以此來預防信息的反射，但是有些火電廠的控制系統中并沒有依據相關要求進行裝置。

（四）電源的干擾？

PLC輸煤系統的供電電源一般均由電網供電。這其中電網內在的變化，刀開關操作產生的浪涌、較大型電力設備起動停止、交直流傳動裝置造成的諧波、電網短路或放電引起的暫態沖擊等，很多途徑送電線路引入到電源一次側。以上原因極有可能引起錯誤程序或錯誤運算，造成錯誤輸入輸出，從而引起設備失去控制和誤動作，不能保證PLC輸煤系統的穩定運行。

二、防止火電廠PLC控制系統遠程I/O通信干擾的措施

由于遠程I/O連接的是設備層，并且PLC與遠程站之間信息傳輸是在一定時間段中完成的，所以不管是任何干擾都會導致輸出與輸入設備出現問題，影響其狀態與動作指令沒有辦法得到正確有效的傳輸與執行，這樣就會導致系統出現失誤，甚至于發生事故。因此，在火電廠運行過程中，必須要對PLC控制系統遠程I/O通信出現干擾的原因進行分析，這樣才能夠做好針對的解決措施。

（一）使用合適的電纜

在鋪設電纜的時候，需要使用通信光纜替代原來的同軸電纜，并且依據相關的規范進行正確的敷設。在一些電磁干擾影響較為嚴重的地方，通信介質必須要設置金屬管，電纜溝與橋架中的一二次線要進行隔離處理，通過這種方式解決試運行使其遠程分站通信干擾問題。除此之外還要在變頻器輸出端設置濾波電抗器。在對變頻器進行安裝的時候，其設置的位置要盡可能的遠離PLC系統各個遠程分站。特別是一些供油泵變頻調速系統，需要移出遠程分站的控制室，以此方式來徹底解決變頻器對PLC系統通信形成的干擾。

（二）規范PLC控制系統的接地

將PLC輸煤程控系統進行單獨接地是十分重要的，把PLC主站與其他相關的遠程分站分別與同個接地體連接，使用一定規格的接地線，其中的接地點要在PLC主站的側面。在此過程中，接地線要盡可能避開輸煤系統強回電與主回路電線，這樣可以在根本上解決通信干擾問題。在這過程中還需要對PLC控制系統的設備和信息電纜屏蔽層接地進行合理的規范，其中屏蔽層需要使用單端接地的方式，并且控制與信號電纜備用線的一邊也需要進行接地，這樣可以加強屏蔽的作用，預防芯線之間的信息相互影響，同時也可以預防外部的干擾問題出現。

（三）規范電纜終端接頭的制作

依據設備的裝置規范，同軸電纜與處理器、分支器以及適配器之間都需要安裝專用終端接頭，其中接頭的數量比較多。終端接頭質量對整個系統通行有著直接的影響，若是其中一個位置的電纜接頭質量沒有達到標準，則就會對整個系統的通信形成一定的影響，進而導致通信信號出現失誤，或者是通信中斷的現象。因此，為了防止因為電纜終端接頭質量而形成的干擾問題，在敷設電纜與連接各個處理器與分支器的時候 ，需要保障終端接頭的質量，將質量符合標準的接頭運用到其中，以此來保障通信的正常傳輸，保障信息的準確無誤，進而確保火電廠控制系統的正常運行。除此之外，一些手機或者是對講機會形成干擾，所以在火電廠運行的時候要盡量遠離輸煤程控系統。

（四）電源干擾的抑制？

現在PLC控制系統的供電電源，絕大部分都采用具有較好隔離性能的電源，而變送器以及和PLC系統有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒獲得較高重視、隔離性能不高。即使應用了一定的隔離措施，但一般還是不夠，主要原因是采用的隔離變壓器分布參數大，抑制干擾能力不高，再經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以對于變送器和共用信號儀表供電應選擇具有小分布電容小、大抑制帶（例如多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少PLC控制系統的干擾。另外，為保證電網饋電不間斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS不間斷供電電源還具有很強的干擾隔離性能，非常適合為PLC控制系統供電。

結束語：

PLC控制系統已經在各個行業中得到了廣泛應用，其良好的通用性、簡單的操作性和維護性以及強大的可靠性在工業控制方面能夠起到很大的作用。雖然PLC控制系統本身的可靠性就很強，但如果工作環境非常差，強電場、強磁場等會對PLC控制系統造成嚴重的干擾，導致系統無法正常工作。PLC控制系統存在的干擾原因有很多，其中基本是因為施工初期沒有依據規范進行，沒有使用適當的電纜、沒有選用質量好的終端接頭或者是控制系統的接地問題等，這些都會導致干擾問題出現。因此，在施工設計時需要對這些問題進行避免，以此保障火電廠的正常運行。

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