基于軋鋼產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)干擾問(wèn)題的研究

陳鵬

摘? 要：現(xiàn)階段各行各業(yè)都在積極進(jìn)行智能化和自動(dòng)化建設(shè)，越來(lái)越多的自動(dòng)化控制技術(shù)被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)之中。鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，更需要強(qiáng)化在自動(dòng)化和智能化方面的建設(shè)，通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)促進(jìn)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的提升。在現(xiàn)階段軋鋼產(chǎn)線中都會(huì)通過(guò)PLC控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制，但是PLC控制系統(tǒng)在投入使用中也會(huì)因?yàn)槟承┮蛩赜绊懚霈F(xiàn)干擾問(wèn)題，這就會(huì)嚴(yán)重影響軋鋼生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。基于此文章就分析了甲方產(chǎn)線中，影響PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)干擾因素并提出了相應(yīng)的抗干擾措施，以期促進(jìn)PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性的提升，。

關(guān)鍵詞：軋鋼生產(chǎn)線;PLC;控制系統(tǒng);抗干擾問(wèn)題;對(duì)策

引 言

在具體的軋鋼生產(chǎn)中，如果干擾因素對(duì)PLC控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響較大，就會(huì)嚴(yán)重影響控制過(guò)程的開(kāi)展和信息指令傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和及時(shí)性，進(jìn)而導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題、安全事故等的出現(xiàn)。所以在軋鋼生產(chǎn)中，需要通過(guò)應(yīng)用合理科學(xué)的抗干擾措施，來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)PLC系統(tǒng)抗干擾能力的提升，降低干擾因素的影響，為軋鋼生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升提供有效保障。

1PLC概述以及在軋鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

PLC也就是可編程邏輯控制器，其是專門用于工業(yè)控制的一種電子操作系統(tǒng)。在PLC應(yīng)用過(guò)程中，可以利用其內(nèi)部存儲(chǔ)來(lái)完成對(duì)相關(guān)指令的控制、運(yùn)算和儲(chǔ)存，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)節(jié)的有效控制。在軋鋼生產(chǎn)控制中，PLC系統(tǒng)屬于具備數(shù)據(jù)協(xié)議的結(jié)構(gòu)模式，通過(guò)該結(jié)構(gòu)模式就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)牙膏生產(chǎn)的遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)自動(dòng)完成對(duì)相關(guān)信息的分析、處理和輸出，這樣就能夠完成對(duì)相關(guān)扎鋼生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后再通過(guò)后臺(tái)操作，就可以及時(shí)幫助操作人員掌握整個(gè)生產(chǎn)線的工作情況，明確各相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，這樣在某設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)運(yùn)行異常時(shí)，PLC系統(tǒng)就會(huì)迅速做出故障指令，提醒操作人員注意，有效實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)軋鋼生產(chǎn)以及故障監(jiān)聽(tīng)處理過(guò)程的自動(dòng)化控制，通過(guò)數(shù)據(jù)電纜和PLC控制裝備就可以代替以往扎鋼生產(chǎn)中所用的各種軟硬件設(shè)備，不僅縮減了控制成本，并且大大促進(jìn)了控制效率的提升。因此在當(dāng)下軋鋼生產(chǎn)中，PLC控制系統(tǒng)所發(fā)揮的作用是極其重要的。但是，為了更好保證標(biāo)的控制系統(tǒng)作用和功能的實(shí)現(xiàn)，必須做好相關(guān)抗干擾措施，為PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行營(yíng)造一個(gè)更加良好的環(huán)境和條件[1]。

2 PLC控制系統(tǒng)干擾的來(lái)源

2.1電源的干擾

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中，會(huì)使用到各種各樣的電源，比如變電器電源、CPU電源等等，這些電源就會(huì)對(duì)PLC控制系統(tǒng)帶來(lái)干擾影響。尤其在軋鋼生產(chǎn)中，電流沖擊性較強(qiáng)，比如在精煉爐精煉環(huán)節(jié)，電源干擾影響非常大，會(huì)直接影響PLC系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2空間輻射干擾

在扎鋼生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)用到各種高低壓設(shè)備，不同設(shè)備對(duì)電壓的要求是有所不同的，因此各種設(shè)備在運(yùn)行中就會(huì)產(chǎn)生空間輻射干擾，比如粗軋電機(jī)和精軋電機(jī)一般會(huì)使用變頻調(diào)速和直流調(diào)速來(lái)進(jìn)行控制，由于其功率較大，所以會(huì)利用大容量晶閘管整流單元來(lái)完成對(duì)輸出功率的有效控制，在此過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生非常大的電磁輻射，進(jìn)而就會(huì)對(duì)PLC系統(tǒng)電路的運(yùn)行帶來(lái)較大影響。

2.3信號(hào)線引入的干擾

在PLC 控制系統(tǒng)中會(huì)應(yīng)用到各種各樣的執(zhí)行器和輸入輸出裝置，比如變頻器、信號(hào)燈、傳感器、伺服驅(qū)動(dòng)器、電磁閥等等，這樣才可以保證整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行中信息數(shù)據(jù)傳遞的高效及時(shí)。但是由于信號(hào)線自身長(zhǎng)度、質(zhì)量以及抗輻射性能等方面因素的影響，所以打破信號(hào)干擾問(wèn)題比較嚴(yán)重，尤其會(huì)嚴(yán)重影響高變頻信號(hào)，進(jìn)而對(duì)腰椎控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，無(wú)法保證系統(tǒng)中信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，最終影響軋鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定高效[2]。

2.4接地系統(tǒng)的干擾

在PLC系統(tǒng)中由多個(gè)不同接地系統(tǒng)，如果各接地的電位分布不平，就會(huì)產(chǎn)生電位差和環(huán)流，這就會(huì)對(duì)PLC系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。特別是在電焊機(jī)設(shè)備工作時(shí)，PLC系統(tǒng)的接地系統(tǒng)性能會(huì)大大降低，接地電流非常大，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)失真或者設(shè)備損壞等問(wèn)題出現(xiàn)。

3PLC系統(tǒng)抗干擾的措施分析

3.1采用性能優(yōu)良的電源，降低干擾影響

電源在PLC控制系統(tǒng)那極其關(guān)鍵，在具體軋鋼生產(chǎn)中，電網(wǎng)會(huì)利用PLC內(nèi)CPU、I/O、變壓器以及其他相關(guān)電器儀表等電源竄入控制系統(tǒng)，對(duì)PLC運(yùn)行帶來(lái)干擾影響。雖然在現(xiàn)階段用于PLC系統(tǒng)供電的電源隔離性能都非常好，但是變壓器和其他相關(guān)的電氣儀表設(shè)備所用電源并不具備相應(yīng)的隔離性能，即便通過(guò)應(yīng)用相關(guān)隔離措施，也無(wú)法獲得相應(yīng)的隔離效果，這是因?yàn)楦綦x變壓器分布參數(shù)大，抗干擾能力相對(duì)較弱，在運(yùn)行中會(huì)因?yàn)殡娫瘩詈隙霈F(xiàn)共模或者差模干擾?所以對(duì)于以上類型的電源供電則需要從配電器方面入手，盡可能選擇分布電容小?抑制帶大配電器類型。除此以外，還可以采用UPS電源來(lái)進(jìn)行供電，以此來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)電源供電穩(wěn)定性和干擾隔離性的提升[3]。

3.2使用屏蔽線

在PLC系統(tǒng)構(gòu)建中可以通過(guò)使用屏蔽線信息傳輸來(lái)有效解決該方面的問(wèn)題。屏蔽線與一般通訊數(shù)據(jù)線相比，不僅在傳輸穩(wěn)定性和效率方面相對(duì)較高，并且具備非常好的抗干擾能力，有效抵御各種干擾信號(hào)的影響。這是因?yàn)樵谄帘尉€內(nèi)會(huì)設(shè)置雙股金屬線，這樣就能夠起到屏蔽電磁信號(hào)，穩(wěn)定信號(hào)傳輸?shù)淖饔茫_保PLC指令能夠準(zhǔn)確快速的傳遞到下位機(jī)，有效保證二者之間信息交換的穩(wěn)定高效。

3.3 提高硬件濾波和軟件抗干擾能力

為了將信號(hào)線干擾影響降至最小，需要額外添加硬件濾波回路在信號(hào)回路內(nèi)，比如信號(hào)線與地間安裝電容，以實(shí)現(xiàn)對(duì)共模干擾的有效防御;兩級(jí)信號(hào)線間可以利用有源濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)差模干擾的防御。然后為了進(jìn)一步降低干擾影響，還需要從軟件方面入手設(shè)計(jì)相關(guān)抗干擾程序，比如利用工頻采樣、數(shù)字濾波就能夠通過(guò)定時(shí)器濾波時(shí)間來(lái)完成對(duì)干擾的抑制;再者，利用軟件跳轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和標(biāo)志位來(lái)消除信息冗余干擾。

3.4 采用規(guī)范的接地系統(tǒng)

為了進(jìn)一步降低接地系統(tǒng)方面所產(chǎn)生的干擾，在接地設(shè)計(jì)階段就需要完全依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)接地系統(tǒng)可靠性的增強(qiáng)。在PLC 控制系統(tǒng)中，需要采用直接接地。PLC 裝置在對(duì)地分布電容的影響下，交換頻率不會(huì)超過(guò)1MHz， 因此應(yīng)該設(shè)置為一點(diǎn)接地。所有單獨(dú)PLC裝置都需要把接地線集中于中心接地點(diǎn)，然后單獨(dú)與接地極連接。由于部分裝置距離遠(yuǎn)，所以可以通過(guò)串聯(lián)接地銅排，在完成對(duì)附近接地線的集中后，再統(tǒng)一接入中心接地點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)和強(qiáng)電系統(tǒng)應(yīng)該分別設(shè)置接地極，同時(shí)還需要與建筑物之間距離控制在10～15米，電阻最大不能超過(guò)2Ω。此外，PLC側(cè)信號(hào)源接地需要做好屏蔽接地，并且只能采用單點(diǎn)接地，杜絕多點(diǎn)接地[4]。

結(jié)語(yǔ)

在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性非常重要，因此必須有效掌握PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行中可能受到的各方面干擾因素，明確干擾因素的產(chǎn)生原因，并以此為基礎(chǔ)采取相應(yīng)的抗干擾措施，為PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行營(yíng)造一個(gè)安全穩(wěn)定的環(huán)境，確保軋鋼生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 張根偉.淺談PLC系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)控制中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，（23）：45.

[2] 趙艷麗 .PLC 控制系統(tǒng)的干擾源分析與抗干擾策略 [J]. 通訊世界，2016（19）：275-276.

[3]董佳倩，王磊.淺論軋鋼生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題[J].電子制作，2014（01）：285.

[4]鄭溢輝. PLC控制應(yīng)用系統(tǒng)的干擾源分析及抗干擾措施探究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2016（4）：84-84.