軋鋼生產線PLC控制系統的抗干擾問題研究

薛璽亮

摘 要：伴隨工業企業的發展，生產技術不斷改進，這在很大程度上推進了工業生產的全新發展，并朝向更加自動化、智能化方向邁進。作為我國重要經濟支柱的鋼鐵行業，其發展更是迅猛突出，軋鋼生產線PLC控制系統是基于全面有效控制工業生產而研發的高效系統。本文通過對軋鋼生產線PLC控制系統的抗干擾問題的深入解析，并提出了相應的問題解決辦法，以期更好的推進PLC控制系統的系統改進與完善，從而更好的為軋鋼作業服務。

關鍵詞：軋鋼生產線；PLC控制系統；抗干擾問題；研究

1 PLC控制系統干擾的來源

1.1 電源的干擾

軋鋼生產中設備用電負荷電流大，沖擊大，負載不連續，造成供電網絡電壓電流的波動較大，從而干擾到PLC設備電源模塊的正常運行影響控制系統。電源干擾主要包括了開關、接觸器和變頻器的頻繁操作產生浪涌電壓，大電機啟動停止、調速以及負載沖擊對供電網絡產生的瞬時沖擊，另外還有來自電網的諧波分量等。

1.2 空間的電磁輻射干擾

軋鋼的供電系統電壓等級通常為高壓10kv低壓400v，粗軋電機和精軋電機功率較大，采用大傳動交-交SIMADYN D變頻調速控制裝置和西門子6RA70直流調速裝置控制電機，其功率單元采用大容量的晶閘管整流單元控制輸出功率，其他輥道和輔助設備多為變頻控制電機，這些功率單元設備在工作時會產生非常強的電磁輻射，這些電磁輻射不單單干擾了PLC的內部電路同時也對整個自動化網絡造成影響。

1.3 來自信號線的干擾

進人PLC系統的各類通信線、控制電纜受到大功率設備動力電纜的干擾，也包含了來自各個系統的干擾信號，這些干擾信號的攜帶會直接造成PLC輸人輸出單元信號工作異常，測量單元的測量精度下降，甚至可能造成某些元器件的損壞。在隔離單元功能缺失的系統中，來自多個系統的干擾會不斷疊加，造成共地設備總線上的干擾加強，會直接導致某些PLC采樣值變化、邏輯錯誤、發生死機或者誤動，這種來自不同系統之間信號的干擾在PLC系統干擾中比較常見并且發生故障的幾率高。

1.4 接地系統的干擾

PLC系統的接地包含了系統接地、屏蔽接地、交流接地和保護接地，各個接地點的電位分布不均就容易造成電位差，從而產生環流，造成對PLC系統的嚴重影響。特別是一些檢修工作中電焊機的使用，其接地更加不規范，會產生較大的接地電流，大的接地電流會直接導致信號嚴重失真，裝置誤動甚至損壞。

2 抑制干擾的措施

為了杜絕干擾對PLC控制系統的干擾，必須在PLC系統的構建中配套相關抑制干擾的設施，設施的安裝應該本著抑制干擾源、隔離傳播途徑、提高單個設備的抗干擾能力三方面開展。

2.1 現場所有線纜的敷設必須嚴格執行標準

電氣施工規范規定現場線纜敷設中，線纜必須根據傳輸內容進行選型，強電弱電信號線必須分層、分開排布，保持一定間隔。弱電信號線必須采用帶有屏蔽的導線，并且相互之間的間隔要滿足要求，同時設計時應充分考慮位置關系，避免與動力電纜相互交叉和長距離導線的使用。

2.2 選用帶隔離功能的電源

為了杜絕來自外部供電網絡的干擾信號，PLC電源的選擇必須采用帶有強弱電隔離模塊的專用電源或在PLC輸入電壓前加裝隔離變壓器，對于實現重要功能的PLC裝置其電源應該選用UPS供電UPS電源從設計結構上就具備非常強的干擾隔離能力，同時其還具備連續不間斷供電的能力，因此是PLC控制系統電源的首選。

2.3 提高硬件濾波和軟件抗干擾能力

為避免接入PLC裝置的信號線帶有干擾信號，需要在裝置信號回路中設計硬件濾波回路，在信號線與地之間加裝電容可以抑制共模干擾，在兩級信號線之間加裝有源濾波器可以抑制差模干擾。這些硬件抗干擾措施的采用將在很大程度上降低干擾信號的強度，但是并不能徹底的消除干擾，這就需要在系統軟件設計時候增加一些抗干擾功能的程序，作為硬件濾波的補充，其中工頻采樣和數字濾波可以使用定時器濾波時間來消除干擾信號中的周期分量；動態零點通過定時對參考點電位進行校對或清零來實現限制電位漂移；信息冗余通過設置軟件跳轉結構和標志位來阻隔干擾，這些軟件抗干擾措施的應用對硬件抗干擾形成了有效的補充。

2.4 采用規范的接地系統

接地系統對于PLC控制系統的穩定性具有重要的影響，良好的接地系統能夠在很大程度上確保電壓的正常，從而不會出現由于接地不良而導致的電壓浮動，從而造成干擾。系統接地屬于隱蔽工程，接地系統的可靠性需要從設計階段開始就嚴格執行標準，對于PLC控制系統的接地而言，應該選用直接接地的方式。PLC裝置受到所有線纜對地分布電容和濾波的影響，其交換頻率均低于1MHz，所以，其整體應該選擇一點接地的方式。所有分布在不同位置的PLC裝置應該將接地線匯集到中心接地點之后通過單獨的接地線與接地極連接。考慮到一些裝置間隔比較遠，應該在其距離較近的裝置附近設置串聯接地銅排，銅排將附近裝置的接地線匯集后再單獨引向中心接地點。

PLC控制系統應選擇單獨的接地極，決不能于強電系統共享一個接地極，并保持接地極距離建筑物10m～15m同時接地電阻應該小于2歐姆。信號源的接地應該在PLC裝置側進行屏蔽接地，如果遇到信號線有接頭或者多條信號線匯集時，應該將屏蔽線按規定連接后進行絕緣處理，決不允許出現多點接地的現象，只能將所有信號線的屏蔽層匯集到適當的接地點后進行單點接地處理。

3 結束語

PLC控制系統的穩定有效運行是確保工業生產得到有效控制的重要保障，為更好的實現工業生產的穩定有序開展，提高PLC控制系統的抗干擾能力是關鍵，工業企業應對PLC控制系統給予高度重視，并在現有基礎上加強技術研發與升級，以更好的滿足工業生產的需要，相信，隨著科技的不斷進步，PLC系統的抗干擾能力也將得到不斷增強，從而實現控制系統的穩定運行，為工業生產的智能化發展提供更加優質的系統支持。

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