火電廠PLC控制系統(tǒng)的抗干擾分析

摘要：隨著可編程邏輯器（PLC）逐漸成熟，其在控制領(lǐng)域發(fā)揮出重大的作用，實(shí)現(xiàn)了火電廠輸煤的半自動(dòng)化控制，為智能控制系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。PLC控制系統(tǒng)在抗干擾方面受到內(nèi)部和外部因素的影響。文章對(duì)火電廠PLC控制系統(tǒng)的抗干擾進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；抗干擾；火電廠；可編程邏輯器；半自動(dòng)化控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM571 文章編號(hào)：1009-2374（2015）31-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.077

1 概述

可編程邏輯控制器主要用于不同機(jī)械設(shè)備的半自動(dòng)化操作和生產(chǎn)過程，通過存儲(chǔ)編入的控制代碼，執(zhí)行運(yùn)行指令，借助數(shù)字模擬信號(hào)的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)，是一種可以編程的存儲(chǔ)器。目前，大多數(shù)火電廠都是采用PLC來(lái)控制不同的運(yùn)行分系統(tǒng)，對(duì)于主系統(tǒng)的控制則采用DSC，這就大大提高了操作和產(chǎn)電效率，節(jié)約了人工操作成本。然而，隨著發(fā)電機(jī)組控制容量的增加，火電廠的控制環(huán)境和占地面積都在不斷增加，這就增加了PLC的干擾問題。本文淺析了火電廠PLC的控制流程，針對(duì)火電廠干擾PLC控制的原因進(jìn)行了分析，提出了提高PLC抗干擾能力的有效措施。

2 火電廠PLC的控制流程

2.1 原煤傳輸系統(tǒng)軟件控制流程

PLC對(duì)于火電廠系統(tǒng)軟件的控制主要針對(duì)原煤傳輸?shù)墓こ炭刂疲詫?shí)現(xiàn)對(duì)皮帶傳送機(jī)的自動(dòng)化控制。火電廠對(duì)于原煤的傳輸具體可以分為上煤和卸煤，二者在PLC控制過程中存在一些公共的控制系統(tǒng)程序。除此之外，卸煤還包含自動(dòng)控制和人為手動(dòng)操作，以便更好地保障原煤的燃燒發(fā)電效率。系統(tǒng)軟件對(duì)此的控制流程主要分為三部分：

首先是啟動(dòng)控制。PLC控制系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)原煤傳輸用量的科學(xué)設(shè)計(jì)，避免煤料因堆集而引發(fā)的火電廠事故，在開啟時(shí)會(huì)讓后面的設(shè)備進(jìn)行逆運(yùn)轉(zhuǎn)，保障煤料在逆運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中可以間歇傳輸，當(dāng)前面設(shè)備開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，方可開啟傳輸原煤的連續(xù)控制指令。

其次是故障控制。為了充分保障控制安全，傳輸原煤一旦出現(xiàn)異常情況，會(huì)根據(jù)控制停止指令的自動(dòng)檢測(cè)并識(shí)別、判斷，進(jìn)而立即停止傳輸源端設(shè)備的運(yùn)行，根據(jù)具體情況再逐漸停止關(guān)聯(lián)的傳輸設(shè)備，同時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)，人為地快速響應(yīng)并實(shí)施應(yīng)急方案。

最后是停止控制。一個(gè)是PLC按照火電廠的發(fā)電需煤量進(jìn)行停止控制，一旦傳輸?shù)脑鹤銐蚧痣姀S持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，將會(huì)立刻切斷所有傳輸設(shè)備的電源；另一個(gè)是針對(duì)突發(fā)狀況或設(shè)備檢修時(shí)的停止控制。每個(gè)控制流程都有手動(dòng)停止操作方式，以預(yù)防PLC系統(tǒng)故障而帶來(lái)的控制風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 壓力除塵PLC系統(tǒng)控制流程

壓力除塵PLC控制系統(tǒng)主要包含對(duì)于編程初始代碼的匹配性控制、模擬信號(hào)控制處理、廢氣源流量的控制部分、不同處理環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)控制部分、氣鎖閥組的多重控制部分、總輸灰管氣量與質(zhì)量控制部分、灰?guī)炜刂撇糠帧⒒叶窔饣瘑谓M設(shè)施控制部分以及氣源灰分吹堵控制部分。

目前，火電廠選用的壓力除塵PLC控制設(shè)備，都在不同程度上納入了PLC控制開關(guān)量（如下面表1所示）的信號(hào)模擬指令，根據(jù)火電廠的占地面積和產(chǎn)電配送電的具體規(guī)模，對(duì)于除塵能力以及PLC信號(hào)控制的數(shù)量存在一定的差異。

對(duì)于氣鎖閥的控制流程又可以分為獨(dú)立方式控制和循環(huán)方式控制。在PLC獨(dú)立控制方式下，可以針對(duì)不同除灰氣鎖閥的位置和所實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)，進(jìn)行完全獨(dú)立精確的操作過程控制，然而由于受廢氣源的影響，采用獨(dú)立方式的控制最多可以實(shí)現(xiàn)15個(gè)氣鎖閥的單獨(dú)完全控制。在PLC循環(huán)控制方式下，同一個(gè)電場(chǎng)中的鄰近的氣鎖閥可以實(shí)現(xiàn)以此進(jìn)行除灰操作控制，根據(jù)廢氣源的進(jìn)入方向，當(dāng)前一個(gè)氣鎖閥除灰工作完成后，會(huì)自動(dòng)切換至下一個(gè)氣鎖閥的除灰流程，根據(jù)電場(chǎng)可容納的強(qiáng)度容量不同，又可以分為8h除灰周期、16h除灰周期和24h除灰周期。循環(huán)控制可以最大程度地提高除塵效率，保障PLC控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 干擾火電廠PLC控制系統(tǒng)的原因

3.1 火電廠電源干擾

火電廠在實(shí)際配送電的過程中，會(huì)在廠區(qū)建立電源變電站。由于電源功率波動(dòng)較大可以引發(fā)電磁場(chǎng)的改變，而電磁場(chǎng)直接干擾電磁波的傳輸，這就會(huì)引來(lái)許多由于電源波動(dòng)而產(chǎn)生的PLC控制的系統(tǒng)故障。在實(shí)際的工作現(xiàn)場(chǎng)，電網(wǎng)內(nèi)部也在不斷變化，會(huì)對(duì)PLC的供電穩(wěn)定性造成沖擊，這些也會(huì)對(duì)傳輸電線產(chǎn)生影響，進(jìn)而破壞PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

3.2 信號(hào)傳輸電纜的干擾

對(duì)于PLC信號(hào)的采集常見的有兩種方式：一種是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)直接嵌入到PLC的信號(hào)納入I/O模塊中；另一種是通過中間的繼電器采用間接的信號(hào)嵌入到PLC可納入的I/O模塊中。光電隔離信號(hào)主要借助有線電纜來(lái)進(jìn)行信息交換與指令執(zhí)行，當(dāng)繼電器中間采用的是AC220V電源時(shí)，電纜內(nèi)部產(chǎn)生的電容耦合很難消除，進(jìn)而對(duì)PLC控制造成極大的干擾。

3.3 來(lái)自接地后的干擾

一般而言，采用PLC來(lái)控制工業(yè)設(shè)備時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行接地，具體又可以分為系統(tǒng)安全控制接地、屏蔽干擾信號(hào)接地、邏輯接地和保護(hù)電路接地等。然而不同接地環(huán)節(jié)的接地電位存在很大的差異，分布不夠均勻，這就為PLC的控制帶來(lái)極大的難度，不同接地點(diǎn)引起的接地電位差，會(huì)產(chǎn)生閉路環(huán)形電流，進(jìn)而干擾PLC控制系統(tǒng)的正常工作。

3.4 外部檢測(cè)點(diǎn)抖動(dòng)帶來(lái)的干擾

外部檢測(cè)點(diǎn)抖動(dòng)帶來(lái)的干擾主要是針對(duì)具體的原煤傳輸PLC控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)的，對(duì)于在火電廠原煤傳輸控制系統(tǒng)中拉繩、跑偏和打滑等重要的停止運(yùn)行信號(hào)，如果設(shè)備在當(dāng)時(shí)發(fā)生抖動(dòng)的話，將會(huì)無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出PLC發(fā)出的指令，很有可能執(zhí)行錯(cuò)誤的控制信號(hào)，這就大大增加了PLC控制的危險(xiǎn)性，對(duì)于一些突發(fā)的故障，由于受到的干擾極有可能造成重大的損失。

4 提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施

4.1 采用穩(wěn)定電源

對(duì)于PLC系統(tǒng)的供電電源選用UPS電源，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其獨(dú)立自主控制，由于UPS電源的功率不是很大，在供電過程中表現(xiàn)出很好的輸出穩(wěn)定性。盡量減少其他配套控制系統(tǒng)所需電源對(duì)PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，在PLC電源柜附近安裝穩(wěn)壓器和信號(hào)干擾屏蔽器，通過隔離其他電源產(chǎn)生的直流感應(yīng)電流，形成一定的緩沖作用，以保證可靠、安全、穩(wěn)定地給PLC系統(tǒng)供電。

4.2 遵循接地原則

為了降低電纜對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾，在電纜的外部應(yīng)當(dāng)包裹一定厚度的屏蔽材料，并且嚴(yán)格遵循一點(diǎn)接地的原則。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)不同的接地環(huán)節(jié)和內(nèi)容，合理控制并辨別接地排和零排區(qū)分，對(duì)于模擬地、屏蔽信號(hào)地和安全保護(hù)地及時(shí)采用一點(diǎn)式接地配置，接入地網(wǎng)。

4.3 PLC控制程序的設(shè)計(jì)

由于PLC可以存儲(chǔ)編寫的控制程序代碼，要想從根本上抑制其他因素對(duì)PLC控制的干擾，需要對(duì)PLC進(jìn)行功能模塊的優(yōu)化。通過內(nèi)部植入屏蔽干擾信號(hào)電容、電阻零件和外部涂覆信號(hào)吸收材料，可以將電纜和其他抖動(dòng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)進(jìn)行直接屏蔽或吸收，進(jìn)而保障PLC控制系統(tǒng)安全控制的持續(xù)進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

在火電廠PLC的應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)中的干擾來(lái)源錯(cuò)綜復(fù)雜，不同的內(nèi)部和外部環(huán)境均有可能為PLC的正常運(yùn)行帶來(lái)很大沖擊，本文重要針對(duì)外部原因的干擾分析，提出了有效的解決措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 王利恩.火力發(fā)電廠傳輸煤PLC控制系統(tǒng)的抗干擾問題[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2013，（33）.

[2] 祁文杰.淺談PLC在燃料輸煤環(huán)境中的抗干擾措施

[J].中國(guó)科技縱橫，2014，（12）.

[3] 劉秉哲.淺議火電廠基于PLC的輸煤系統(tǒng)控制[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2013，（10）.

作者簡(jiǎn)介：郝宏偉（1983-），男，陜西神木人，神華陜西國(guó)華錦界能源有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠熱工。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint