淺談大功率低壓變頻器對PLC控制系統干擾的分析及處理

曾韶鋒

摘 要： 本文對大功率低壓變頻設備對PLC結構產生的影響的進行分析，并提出了有效的處理辦法。

關鍵詞： 大功率;低壓變頻器;PLC系統;影響分析;處理辦法

某發電廠投產了一臺330MW亞臨界機器，其化水系統配備的兩臺工業水泵采取立式設計，能在工頻、變頻條件下切換運轉，水泵電機功率是110kW，分別配置一套ABB高功率低壓變頻設備。穩定運轉時工業水泵保證“一用一備”，當工作泵跳閘和水壓小于聯鎖運動值時備用泵通過工頻形式自開啟投運，保障工業水壓符合運行需求。工業水泵遠程操控與監視通過PLC控制系統完成。

1 故障排查與分析

為保證變頻器可以重新投用，借助停機時間通過測試仔細檢查整個控制系統。通過排查得知，當變頻投用時，PLC控制平臺遠程I/O模塊將產生間斷性的超大頻ErrorA與ErrorB紅閃，替換A、B線路75Ω終端搭配電阻后故障依舊存在。檢查工業水泵操控邏輯得知，但產生ErrorA與ErrorB紅閃現象時，“工業水泵變頻工作反饋信號”及時消失，PLC控制系統判定工業水泵停止。[1]為避免工業水泵憋壓，最初邏輯設計是工業泵停止聯關口電動門。這時出口電動門閉合，備用泵的開啟指令由于受到影響而不能順利傳輸，工業水停斷。

在邏輯傳出信號后利用RS觸發裝飾捕捉跳變過程，確定了工業水泵操控異常是由變頻干擾導致信號跳變。PLC控制平臺PLC遠距離柜分布于集中水泵室380V配電室中，和工業水泵變頻管理柜接近;遠距離柜子站140CRA93100結構和主站140CRP93100之間經SYWV75-5（2P）式同軸導線，以Modicon S908 I/O總線預計交互信息，傳到媒介為模擬信息;同軸導線和工業水泵動力導線在戶外橋架上分開設置，但進到集中水泵室導線溝后產生了混疊現象。在變頻裝置運轉時，變頻裝置PMW電壓調節方波竄進模擬通訊信號，令波形改變、信息異常。[2]最終判定，變頻裝置的諧波竄進了遠距離站的通訊信號，令信息紊亂，導致工業泵不能變頻工作。

2 處理方案探究

對于干擾問題制定了幾種處理方案。

方案1：通訊同軸導線外設置屏蔽接地。原本SYWV75-5（2P）式同軸導線已經用鋼網作為防護與隔離，選擇直徑與防護等級都滿足設計需要。為不斷提高屏蔽效果，能采用直徑為20毫米的鍍鋅鋼管設置在導線溝中的同軸導線外，且用銅線把金屬管端部連接成完整的屏蔽，在遠距離子站柜側集中接地。這一方案實行后，導線溝中空間受限，促使線間電磁感應依舊不能避免，鍍鋅鋼管接頭位置比較薄弱，變頻裝置的干擾并無法徹底消除。在試運階段了解到，工業水泵在高負荷條件下依舊會產生信號紊亂情況，所以這個方案不成功。

方案2：規避工業水泵動力導線，重新安裝通訊線纜。同軸導線由戶外橋架進到集中水泵室導線溝后，不再同動力導線平行安裝，而是采用貼墻套管，順著集中水泵室外墻穿管安裝，到位后接著穿墻進到遠距離站控制柜下部，避開動力纜線安裝路徑。這個方案實施早期變頻投用暫時沒有干擾PLC系統，但遠距離站和變頻柜相鄰很近，遠距離站下部會被變頻諧波污染;遠距離I/O系統的ErrorA與ErrorB紅閃問題依舊存在，表示PLC控制系統仍然受到變頻信號的影響。

方案3：調整信號傳遞模式。光纖通訊具有傳遞頻帶寬、通訊容量大、傳遞損耗小、中繼路徑原，線徑小、重量輕，絕緣、防電磁干擾水平高、防腐蝕、敷設水平高，可繞性佳，無電火花以及保密性高等優勢，能夠在特殊工況下應用。由此，以光信號取代原電信號用作信號傳遞介質，能徹底解決變頻諧波影響。

3 最終方案的執行與成效

通過綜合探究，最終選用調整信號傳遞模式的處理方案。PLC控制平臺遠距離I/O通訊采用Modicon S90 RIO總線系統，所以選擇S908 RIO協議式光纖中繼裝置把遠距離I/O站模擬信息通過協議轉變成光信號，光信號經光纜傳輸到主站中繼器，然后轉變成電信號用作控制器計算（改造前后結構圖見下圖）。由此，在化水控制房和總水泵室之間重新安裝兩個長度為500米的GYTS-6A1b多模6芯鋼帶縱包層絞式電纜，光纜鋼帶通過尾纖盒和光纖中繼器一同接進信號地，消除光纜鋼鎧傳遞諧波，讓信息傳遞更為穩定。改造之后，整個通訊結構具備了對等傳遞、突發信息、總線仲裁等作用，實現了遠程高速度傳遞、電氣與地線分離、防電磁干擾等特性。

通訊系統結構圖

參考文獻：

[1]嚴郁.大功率低壓變頻器對PLC控制系統干擾的分析及處理[J].電工技術，2016（11）：92-93.

[2]尤晟，張燕.我國中低壓變頻器及其在電機控制應用領域的市場分析[J].時代金融，2015（23）：308+310.