發(fā)電廠控制系統(tǒng)幾種抗干擾問題研究

3.1 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾

　　在控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU 電源、I/O 電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在，對于 PLC 系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和 PLC 系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)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(yīng)選擇分布電容小、抑制帶（如:使用北京平和公司隔離配電器)，可以減少 PLC 系統(tǒng)的干擾。此外，位保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，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 還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

　　3.2 電纜敷設(shè)

　　為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)后取得了滿意的效果。不同類型的信號及控制電纜分別由不同電纜傳輸，信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類與動力電纜分層敖設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。另外對于信號電纜及控制電纜應(yīng)采用屏蔽電纜 。

　　3.3 硬件濾波及軟件抗干擾措施

　　信號在接入計算機(jī)前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和組態(tài)時，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點(diǎn)電位，并采用動態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。

　　4、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

　　發(fā)電廠控制系統(tǒng)的接地對控制系統(tǒng)抗干擾尤為重要，接地方式的好壞將直接影響控制系統(tǒng)的性能。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。

　　4.1 PLC 控制系統(tǒng)接地：

　　PLC 控制系統(tǒng)它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于 1MHz，所以 PLC 控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的 PLC 系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。

　　用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于 22mm2 的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。接地極的接地電阻小于 2?，接地極最好埋在距建筑物 10 ~ 15m 遠(yuǎn)處，且 PLC 系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距 10m 以上。信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。在 PLC 控制系統(tǒng)中，具有多種形式的“地”，主要有：

　　信號地：是輸入端信號元件－傳感器的地

　　交流地：交流供電電源地 N 線，通常是產(chǎn)生主要噪聲的地方

　　屏蔽地：一般為防止靜電、磁場感應(yīng)而設(shè)置的外殼或金屬絲網(wǎng)，通過專門的銅導(dǎo)線將其與地相連。

　　保護(hù)地：一般將機(jī)器設(shè)備外殼或設(shè)備內(nèi)獨(dú)立器件的外殼接地，用以保護(hù)人身安全和防護(hù)設(shè)備漏電。

　　以上幾種情況現(xiàn)場沒有解決好可以選適合自己使用的隔離器產(chǎn)品解決共地干擾問題。

　　4.2 DCS 系統(tǒng)的接地：

　　計算機(jī)控制系統(tǒng)中的“地”有兩類。其一是設(shè)備的外殼及屏蔽層，通常與大地相連。接地的目的一是避免機(jī)殼帶電而影響人員及設(shè)備的安全，二是保持機(jī)殼及屏蔽層與大地等電位，起到屏蔽外部電磁場干擾的作用。另一類是電源或信號的參考地位。在微機(jī)控制系統(tǒng)中，即有模擬量信號，又有數(shù)字量信號，還有電源（直流）電壓的地端。這些信號的地最終就是直流電源的地。為防止公共阻抗產(chǎn)生的干擾，采用“匯流條分別走線”進(jìn)行處理，即在電路中把模擬地與數(shù)字地分開，采用匯流條分別走線，最終在一點(diǎn)把兩個地接在一起。信號的屏蔽層采用單點(diǎn)接地原則，可以防止不同接地點(diǎn)之間的電位差（Ucm）通過屏蔽層形成電流回路，產(chǎn)生干擾。

　　不同型式的 DCS 系統(tǒng)對接地要求不同，但歸根結(jié)底是滿足“一點(diǎn)接地”的要求。整個接地系統(tǒng)最終只有一點(diǎn)接到接地網(wǎng)上，并滿足接地電阻的要求。DCS 系統(tǒng)的接地要求應(yīng)該是確定的、完整周全的，不能為迎合用戶的不同要求而改變。

　　電廠環(huán)境下，要求 DCS 有較強(qiáng)的抗干擾能力，用戶希望接地方式及接地電阻的要求寬松一些。 但只有嚴(yán)格按廠家要求實施系統(tǒng)接地，才可保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，也方便在某些故障情況下盡早排除不良接地因素。

　　5、總結(jié)

　　控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題，因此抗干擾措施通過合理的設(shè)計或電路中加裝隔離器使之更有效地抑制干擾、抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使控制系統(tǒng)正常工作。