發電廠PLC控制系統的抗干擾方法淺談

吳鵬程

摘要：隨著我國經濟建設的快速發展，國內各行業都發生了巨大的改變，其中電力行業的發展是最為迅速的一個。電力行業作為我國的支柱型行業，對我國實現國際一體化經濟建設目標是十分重要的。下面，就一起針對本文所給出的論題對發電廠PLC控制系統的抗干擾方法進行一個簡單的分析與探討。

關鍵詞：發電廠 PLC控制系統 抗干擾

電力行業在我國全球一體化的發展背景下不斷地完善著自身的改革與創新。近幾年來，隨著我國經濟改革發展，為滿足國內企業及用電用戶的需求，國內不斷建設發電廠工程，而在發電廠系統運行中，PLC控制系統是核心部分，也是關系著電力運行安全與否的關鍵。因此，只有保證PLC控制系統的正常運作，才能保證電力生產安全。

1 什么是發電廠PLC控制系統

所謂的PLC主要是指發電廠中可用于編輯的控制器。發電廠中PLC控制器的英文縮寫與計算機系統的PC系統十分容易混淆，因此為了區分開來，以PLC作為發電廠可編程序控制器的縮寫。PLC控制系統是一個以微處理系統為主要核心的依附于數字操作模式下的電子系統。它在工作中主要是利用可編程序系統存儲器來執行各類邏輯運算、定時運算、順序控制以及數字運算等操作的。同時，PLC控制系統通過模擬式或數字式輸入輸出接口來控制各種設備的運行生產整個過程。

PLC控制系統是計算機技術與傳統模式下的繼電系統相結合的新型控制系統。它既解決了傳統模式下繼電器可靠性差、觸點低且容易磨損、對突發情況排除困難等問題，又解決了計算機系統下的局限性。PLC在工用中充分考慮到了操作人員以及電氣維修人員的技術專業性能以及水平，在進行程序設置時無需專業的計算機操作編程語言，而是采用了一種全新的以繼電器為基礎的梯形圖指令形式。使操作維修人員可以更清晰、更直觀地查看設備在動行時的問題，并及時進行維修與護理。

2 PLC的組成

PLC主要由中央處理器、存儲器、接口線路、輸入輸出電路、電源五個部分所組成。如圖1所示。

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中央處理器在PLC中所起到的主要作用是進行邏輯運算以及數字運算，并且在整個系統工作時起到統一協調的目的；存儲器顧名思義，主要是為了存儲系統中各種程序及數據；接口線路主要是PLC與外部設備相連接的主要途徑；輸入輸出電路的主要作用是輸入電路可以對輸入系統中的信號進行轉換與隔離，而輸出電路由將輸入電路所隔離后的電平信號無限放大，以此驅動運行設備開始工作；電源，是設備運行的重要組成部分。

3 發電廠PLC控制系統干擾源

隨著電力行業的發展，發電廠PLC控制系統也進行了多次的改革與創新，使其抗干擾的能力不斷加強。但就實際操作中，仍存在著較多干擾問題。

3.1 電磁干擾問題 一般而言，在發電廠生產過程中，其空間內會釋放出大量的電磁波。而發電廠設備在運作時所輸出的電壓量高達幾十千伏甚至是幾百千伏，電流量通常也會達到幾百安伏以上。這就造成了設備在運行及斷開時由于受高電壓及高電流的影響產生強大的電磁波。這種干擾性的電磁波會使PLC控制系統輸入輸出電路中產生較強的感應電壓及感應電流。同時會造成PLC控制系統中光電控制器中的二級管報警，并會導致光電控制器的抗干擾能力下降，從而造成了PLC控制系統在運行時指令錯誤的情況發生。

3.2 輻射干擾問題 除了電磁波干擾外，外界對PLC控制系統的干擾也是十分多的。例如：空間的輻射干擾主要是由于設備在運行時忽然停止運作、雷電對系統的沖擊或是加熱設備高頻感應所引起的，人們通常將這種干擾形式稱為輻射干擾。一般來講，輻射干擾分為兩個途徑，其一，如果PLC系統中設置于輻射場范圍內的，則PLC系統就會直接將輻射頻率完全接收，并造成電路感應干擾；其二，通過PLC系統通信線路對整個網絡進行輻射，這種干擾主要與設備現場的布置以及設備所產生的電磁波頻率大小有著密切的關聯。

4 發電廠PLC控制系統抗干擾措施

發電廠是保證我國人均用電及企業生產經營用電的重要場所。因此，針對于發電廠PLC控制系統干擾問題，相關部門及電力行業負責人經過多次的總結分析，并結合PLC控制系統實際工作中干擾源問題研究出了幾點可行性較高的發電廠PLC控制系統抗干擾措施。具體內容如下：

4.1 硬件抗干擾措施 對PLC控制系統的硬件進行隔離是抗干擾最有效的辦法。一般來說，PLC控制系統的輸入輸出電路均是由光電藕合器進行信號的傳送，這種信號傳送方式使PLC控制系統與CPU之間沒有任何的電路上的關聯，從而輸入與輸出端之間的信號也不會相互傳遞，也就不存在地線干擾性問題。另外，由于PLC控制系統中輸出端口所用的是二級發光管，其電阻大約為1千歐姆，從而使輸入電阻降低，但就干擾源來講，一般都是阻抗較大的電阻，雖然會產生較大的電壓干擾信號，但是所產生的能量卻是十分有限的，因此可以很有效地抵抗外界干擾源對PLC控制系統的干擾。

除此之外，利用濾波來抵抗外界干擾源也是一個十分有效的辦法。這種濾波抵抗方式主要是在系統VO模板與PLC電路電源之間設置多條濾波電路。因為濾波電路通常對干擾源有著極好的抵抗能力，并且可以通過濾波發出的磁場將PLC控制系統電路與干擾源相隔離，徹底抑制干擾源進入PLC控制系統中。

4.2 選擇正確的接地點 PLC控制系統中，接地點的正確與否直接關系到抗干擾能力的強弱。

因此在以PLC控制系統為發電廠生產運行核心的體系中，首先要設置多個PLC接地點，并且這些接地點都要遵循著零電位基礎原則。另外，就PLC控制系統安全性來講，高頻電路在接地時應采用多點接地方式，而低頻電路在接地時則應采用一點式接地方式。這主要是因為在高頻電路中，各元件間的電磁感應通常都較大，如果此時選擇一點接地會使PLC控制系統在運行時受外界干擾信號的干擾，從而產生PLC控制系統錯誤信號的導入。而當PLC控制系統處于低頻時，所發出的信號及各元件間的電磁感應較弱，此時如果采用多點接地會使環地電流過多，從而產生外界干擾。

除此之外，一般情況下，PLC控制系統所采用的接地方式均與設備的頻率及電阻相關。也就是說，當設備的頻率低于十赫茲時，PLC采用一點接地方式，而當設備頻率高于十赫茲時，則采用多點接地方式。如果當設備所發出的頻率介于一到十赫茲之間時，則要根據具體的實際情況進行接地方式的選擇。另外，在電路接地時，交流地與信號地是不能夠用同一個載體的。因為在交流電壓進行信號傳輸時，間隔一段時間內電路上會產生較強的電壓，而對于低電平也就是信號傳輸時則需要電路電平要保持絕對的零電壓，因此為了防止交流電壓對信號所產生的干擾，就必須在直流電壓電路上加設多個隔離層。同時嚴格禁止交流電壓與信號共用同一根導線。

另外，在PLC控制系統中，為保證抗干擾能力，需要在系統設備的關鍵性部位利用金屬外殼加設隔離網。例如：強磁鐵、大型設備的藕合器、變壓器等，可以在其關鍵性部位的外層采用高導磁材料做一層隔離防護，并將其直接接入大地中，同時用屏蔽地或模擬信號地對系統電路進行保護。

4.3 利用電纜布線方式抗干擾 電纜布線方式對PLC抗干擾也是十分重要的。對于不同型號的信號分別要用不同類型的電纜進行布置，并且在電纜設置時要根據具體的情況及信號傳輸方式不同分層次進行。需要注意的是，在電纜布置中，禁止用同一根電纜對不同信號傳輸方式的導線進行鋪設，同時要保證動力電纜與信號導線不要在同一水平面上，以此來最大限度降低干擾頻率。

5 結語

綜上所述可知，發電廠PLC控制系統抗干擾對信號指令的正確輸入輸出是十分重要的。因此，在抗干擾設計時，首先要針對干擾源的產生制定出解決方案，并從系統硬件及電纜布置等方面入手，徹底排除干擾源。

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