PLC在选煤厂应用中的抗干扰及防范措施 -.pdf

2 0 1 1年第 2期 煤炭工程 P L C在选煤厂应 用 中的抗干扰及 防范措施 孙 亭勋 中煤 国际工程设计研究 总院 北 京华 宇工程有限公司 ，北京1 0 0 1 2 0 摘要 文章对 P L C控制 系统在 选煤厂应 用中受到的干扰进行 了分析，详细讨论 了电磁 干 扰 问题的防范措施。并通过优化 电源 系统、P L C系统可靠接地等措施 ，有效地抑制 了干扰 ，确保 P L C控制 系统稳定运行。对从事选煤厂设计、施工调试及运行人 员有一定借鉴作用。 关 键词 P L C；选煤厂 ；抗 干扰 ；控制 系统 中图分 类号 T N 9 7 3 ． 3 文 献标识 码 B 文章编 号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 1 0 2 - 0 0 1 5 - 0 2 随 着 网络 通 讯 技 术 的 发 展 ，P L C P r o g r a m m a b l e L o g i c C o n t r o l l e r 在选煤厂生产运行 中获得 了广泛 的应 用 ，但它 的 可靠性关系到选煤 厂的安全 、经 济运行 。因此对 P L C控制 系统产生 的干 扰 ，如何采 取有效 的 防范措施 ，便 成 为选煤 厂设计 、施工调试及运行人员思考和解决的问题。 1问题的提出 为 了节约能源 ，选 煤厂 的大功 率设 备 ，诸如 合格 介质 泵 、混料泵等 ，均采用 变频 器进行 控制 。大 功率 变频 器 的 使用 ，使得生产 车间存在 较强 的 电磁 场。同时 ，由于受 空 间的限制，电力电缆和信号电缆有时在同一桥架或电缆沟 内敷设 ，二者不能 有效地 分开 。这 样 ，高 电压 、大 电流通 断时产生的强电干扰会在 P L C输 入线路 上产生感 应 电压 和 感应电流 。这种干扰 轻则会 造成测 量数 据不 准确 ，重则 足 以使 P L C的输入 、输 出产生误 动作 。如开滦煤 业集 团赵 各庄矿选煤厂生产控制 系统 采用 了带有上位 机 的 P L C控 制 系统 ，调试 过程 中屡 次出现 合格介 质泵 启动运 行后 ，合 格 介质桶液位不准。霍 州煤业 集团李雅庄 选煤 厂原煤 P L C程 控系统 ，曾出现 原煤胶 带输送 机误 启动 的现象 ，检 查发 现 其输入 、输 出回路各有 高达 4 4 V的感应 电压 ，使其 输入 光 电隔离器 D C 2 4 V驱动 动作 ，致使 接触 器吸合将胶 带输送 机启 动。随后调试 人员 采取 了抗干 扰措施 ，使 问题 得 以顺 利解决。 2 采 取 的措 施 2 ． 1 防止 电磁 干扰 的措 施 P L C内部采用光 电耦 合 器 、小型继 电器 和光 电可控 硅 等器件来实现开关量信号的隔离，P L C的模拟量模块一般 也采取 了光 电耦合 器 隔离措施 。这 些措 施不仅 能减 少或 消 除外部干扰对系统 的影 响 ，还可 以保 护 C P U模块 ，使之免 受外部侵入 的高电压的危 害 ，因此一般不 需要 在 P L C外部 再设置 干扰 隔离器件 。 但是 ，如果 P L C内部的隔离措施不能有效地抵抗干扰 ， 对 于开关量信号 通常在 其输入 、输 出 回路 外加 中间继 电器 来 隔离干扰信 号 ，另外 还可 以采 用 以下几种 措施 ，有效 地 防止干扰 。 1 防止感应 电压 。感应 电压主要是通过输入信 号线之 间以及输入信号与其它线路之间的电气耦合产生的。应尽 量避免输人信号线 与 电源线平行 敷设 。在 长距离 配线 和大 电流 的场合 ，其 感应 电压大 ，可用 继 电器 转换 ；也 可在 输 入端并接涌浪 吸收器 ；如果可 能的话 ，可 在感应 电压大 的 场合改交流输人为直流输入。 2 防止外部配线干扰。①交流输入、输出信号与直流 输人、输出信号不要使用同一根电缆；②在较长距离配线 时，输入信号线和输出信号线应分别使用各 自的电缆；③ 输入、输出信号线与高电压、大电流的动力线应分开配线； ④控制器的接地线与电源线或动力线应分开；⑤集成电路 或晶体管设备 的输入 、输 出信 号线 ，使用 屏蔽 电缆 ，屏蔽 层在输入 、输出端悬 空 ，而在控制器端接地 。 3 防止输入信号干扰 。当信号输 入端 有感 性负 载时 ， 为了防止信号变化时感应电势损坏输人模块，应在信号输 入端进 行必 要的处理。对于交 流输入 信号应 并接 电容 C和 电阻 R 。电容 C和电阻 R的选择 要适 当，一般参数 容量应 为 负荷容 量如 在 1 0 V A 以下 时 ，可 选 用 0 ． 1 1 0 0 1 ； 负荷容量如 在 1 0 V A 以上 时，选用 0 ． 4 7 tx F4 7 n。对 于直 流输入 信号 ，应并接续 流二极管 。 4 防止输出信号干扰。当输出模块驱动感性负载时， 输 出信 号由 “ O N ” 变成 “ O F F ” 时产 生反 向感 应 电势 。在 调 试李 雅庄 选煤 厂时 ，曾 出现大功 率 的刮 板机停 车时 ，产 生反向感应 电势 烧坏 P L C输 出模 块。另外 ，大电流 电磁接 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 2 0 作者 简介 孙亭勋 1 9 6 7一 ，男 ，河南许 昌人 ，高级工程师 ，现在北京华宇 工程有限公 司主要从事选煤 厂生产系统控 制 、火 电厂热工控制设计 ，并参加 了国内多个大型选煤厂控制系统 的调试工作 。 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 1年第 2期 触器的触点动作时会产生电弧，也可能对 P L C系统产生 干扰。 对于输出信号由 “ O N ”变成 “ O F F ”时产生反向感应 电势烧坏 P L C输 出模块 的解决 办法是 在接触器线 圈的两 端并接 R C涌浪吸收器。R C涌 浪吸收器 的电容 和电阻应选 用 0 ． 1 w F1 0 o Q，如 图 l所示 。R C涌浪 吸收器 越 靠近 负 载，其抗干扰效果越好。对于交流接触器触点在启、停时 产生的电弧干扰 ，可 在触点 的两端 连接 R C涌浪 吸收器 电 路 ，效果较好 。 A 0 ． 1 p F 1 O 0 6 0 0 V 2W 图 l 接触器线圈的两端并接 R C涌浪 吸收器 N 2 ． 2优 化 电源 系统 P L E系统的供电电源是 P L C可靠工作的重要保障，为 了尽量避免因电源故障引起 P L C系统失控，各个制造厂家 对电源部分十分重视 。选煤 厂 P L C控制 系统 常用 的供 电方 式有 两种 一是 使 用 隔离变 压 器 的供 电系统 ，二是 使用 U P S供电系统 。 电源系统对 P L C整个控制系统来讲至关重要，所以， 应及时对出现 的问题进 行整改 ，并加强技 术管理 ，以确保 供电的可靠性。可以采用的抗电源干扰措施如下 1 将电缆屏蔽层 良好接地，以抑制电网中的干扰信 号；二次接线使用双绞线，以减少电源问的干扰。 2 分离供电系统主控制器与I ／ O通道作为P L C的主 要设备，若与其它外部设备 诸如仪表、胶带机保护装置 等的电源混合使用，外部设备若产生电源故障，将会对 P L C产生严重影响 ，将主控制器 、I ／ 0通道和其他设备 的供 电分 离开来 ，也有助于抗电网干扰 ，如图 2 、图 3所示 。 ， l 堡f 4 4 1 ／ O电源 其它外部 设备电源 图 2隔离变压器供 电 2 ． 3 可靠 的接 地 P L C系统严格可靠接地的目的是为了保证系统正常、 稳定 、可靠地运行 和保证人身及设备 的安全。 在系统设计正确 、实验室模 拟调试成 功 的情况下 ，现 场安装调试过程 中经常出问题 ，有 时很难 找} _} _{ 原因。这 时 ， 1 6 2 20 V AC J- 1 一 ， 图 3 蓁 圃冀 l 薰 B I 羹 B I∈ 豢 就要检查一下 P L C控制系统 的接地 是否正确 、良好 。控制 器和控制柜盘 与大地之 间存在着 电位差 ，正确 、良好 的接 地可以减小此电位差 和 由此 电位 差引起 的干扰电流 。混入 电源和输入、输出电路的干扰信号，可通过接地线引入大 地 ，从而减小干扰 的影 响。正确 、良好 的接地可 以有效地 防止干扰信号造成的误动作。接地时应特别注意以下几点 1 P L C应单独接地。严禁设备采用水管、避雷线、动 力设备的地线接地。严禁与电动机、变压器等动力设备串 联接地 。P L C控制系统的接地形式如图 4所示。 圈圆 图圆圆 ， _ 1- ． a 独立接地 b 串联接地 图 4 P L C控 制系统的接地形式 2 接地点应尽量靠近控制器 。 3 不允许同一根电缆屏蔽层在两端都接地。 4 接地线应尽量避开强 电回路和主回路 的电线 ，不能 避开时应垂直相交 ，尽量缩短平行走线 长度 。 3结语 提高 P L C应用的可靠性，不仅需要分析 P L C运行过程 中产生 的干扰类 型 ，而 且必须针 对不 同的干扰，采取 相应 的防范了措施。只有这样 ，才能确保 P L C控制系统不受干 扰地可靠运行。文章针对 P L C控制系统在选煤厂应用中的 电磁干扰问题 ，提 出了具体 的防 止电磁干扰 的措施 ，并给 出了优化电源系统和 P L C可靠接地的建议。现场应用表明， 这些措施可有效地抑制干扰。 参考文献 [ 1 ] 樊金荣．欧姆龙C J 1系列 P L C原理及应用 [ M] ．北京 机 械工业 出版社 ，2 0 0 8 ． [ 2 ] 徐应麟． 电线电缆手册 第 2版[ M] ．北京 机械工业出 版社 ，2 0 0 8 ． [ 3 j 龚顺镒．工业控制自动化实用技术手册 [ M] ．北京机械 工业 出版社 ，2 0 0 8 ． 责任编辑赵巧芝 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m