关于PLC控制系统干扰问题的探讨

赵斌锋

摘 要：在电力企业中PLC控制系统多用于辅控车间的程控系统，有的则用于热控保护控制系统，它的稳定性将直接影响到现场设备的安全运行，而它的抗干扰能力则是系统安全稳定的关键。要提高PLC控制系统稳定性，我们首先需要分析干扰产生的原因，认真研究消除干扰的方法，再通过有效可行的系统优化及采取相对应的防干扰措施，才能有效的保证PLC控制系统安全稳定运行。

关键词：PLC干扰；系统控制；安全稳定

1 概述

在电力企业中PLC控制系统多用于辅控车间的程控系统，有的则用于热控保护控制系统，它的稳定性将直接影响到现场设备的安全运行，而它的抗干扰能力则是系统安全稳定的关键。我们现场所使用的PLC控制系统，有的安装在电子设备间或控制间，有的安装在现场盘柜中，有的则直接安装在就地设备上，由于安装地点周围大多设计有电缆沟道、电气设施或就地转动电机等设备，会形成较强的电磁干扰。我们应先分析干扰产生的原因，认真研究消除干扰的方法，再通过有效可行的系统优化及采取相对应的防干扰措施，才能有效的保证PLC控制系统安全稳定运行。

2 电磁干扰的产生以及对PLC控制系统的影响

通过对现场所使用的PLC控制系统干扰来源进行排查，我们发现这些干扰大都产生在电荷剧烈变化的部位，这就是干扰源。

（1）按产生原因不同可分为放电干扰、浪涌干扰、高频振荡干扰等。（2）按性质不同可分为持续干扰、偶发干扰等。（3）按干扰模式不同可分为共模干扰和差模干扰。

3 PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源

3.1 来自空间的辐射干扰

空间的辐射干扰主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的。其对PLC控制系统的影响主要通过两条路径；一是直接作用于PLC 内部，由电路感应产生干扰；二是作用于PLC 通信网络，由通信线路感应产生干扰。此类干扰我们可以通过选用合格的屏蔽电缆、系统屏蔽及选用合适的电容元件来消除。

3.2 通过PLC系统的电源线路和I/O信号线路，将外部干扰通过传导的方式作用于系统内部，我们称之为传导干扰

3.2.1 来自电源的干扰

通过对现场PLC控制系统不安全事件的分析研究，我们发现通过电源回路传导的干扰造成系统出现故障的不安全事件较多，作者所在公司已发生多起由于工作电源故障造成PLC控制系统停运进而导致机组停运的不安全事件。

PLC 系统的工作电源一般由所在企业的UPS段和保安段母线电源提供。各段母线都带有大量的电气动力设备、执行机构及转动机械，这些动力设备的启停、转动机械的转机运行调整、执行机构的开关操作等，都会将产生的干扰通过母线电源传导到PLC系统上。

3.2.2 来自I/O信号线路的干扰

PLC 控制系统所使用的I/O信号通过传输线缆，除了将现场的I/O信号送至PLC系统，同时会将干扰信号通过线缆侵入。这类干扰的产生主要有两种原因：一是通过就地变送器或二次仪表的供电电源串入的干扰，可通过采用PLC控制系统通道提供24V工作电源或选用电源与信号相互无扰的二次表计来加以解决；二是信号线缆受到线缆敷设区域存在的电磁感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这类干扰如不加处理所造成的后果是相当严重的。它主要产生于电缆敷设区域存在电气动力电缆或经过大型电气设备。

3.2.3 由于接地系统混乱造成的干扰

PLC控制系统的接地是一项提高系统稳定运行的重要安全措施。通过现场实际考察我们发现，采用正确的接地方式方法，不仅可以有效的消除外部干扰对系统的影响，还可以防止系统对周围邻近设备造成干扰，它的保护作用是双向的。但由于诸多的原因，我们在现场往往使用的接地方式不完全符合规范，结果造成系统干扰，导致PLC系统无法正常工作。作者所在的公司，曾经在机组DCS系统改造过程中由于PLC控制系统的接地设置没有完全遵守规范，结果造成现场诸多设备自启停、模拟量信号乱跳、自动调节紊乱等故障。

3.2.4 由于PLC 系统内部元器件所产生的干扰

PLC系统内部使用了各种不同类型、不同电压等级的电子设备，它们之间也会由于相互的电磁辐射产生干扰。随着PLC控制系统的更新换代，以及电子元器件性能的提高，此类干扰已基本被消除，不会对系统造成影响。

4 怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰

现场所使用的PLC控制系统大多通过企业内部电网采用两套电源，UPS段及保安段电源，再通过电源切换装置进行无扰切换。我们可以在电源切换装置后加装一套不间断供电装置，由它来给PLC控制系统提供稳定可靠的工作电源。不间断供电装置一般满足两个要求：一是外部供电电源失去后在一定时间内仍可对PLC控制系统提供工作电源；而是输出电压稳定无扰动。无论任意一路电源出现故障造成电源切换时，由于不间断电源装置仍然在对PLC系统稳定供电，电源切换产生的干扰仅存在于不间断电源装置内部，而不会影响到PLC系统运行。同时，如出现两路电源均故障，不间断电源装置内部的蓄电池组仍旧可以在一定时段内对PLC系统稳定供电，这就给电路检修恢复提供了宝贵的时间，有效地控制了不安全事件范围，防止事件扩大化。

在PLC控制系统的模块输入端、输出端加装隔离继电器，以解决干扰。

从实际运用情况来看，使用隔离继电器简单方便、可靠；同时隔离继电器带有多路常开或常闭接点，可以更为方便的根据现场设备的运行状况要求进行回路设计；再次，隔离继电器都使用了二极管发光信号，当输入、输出信号回路出现故障时，可以更为直观的判断故障点产生在PLC控制系统内部还是外部回路，给检修维护人员的工作带来了便利。同时，采用隔离继电器还可以有效地防止现场设备高压电窜入系统造成系统设备的损坏。

加强PLC控制系统所在电子设备间或工程师站的安全管理。严格执行电子设备间或工程师站的准入制度，进出电子设备间或工程师站要做好登记，房间钥匙必须由专人保管；严禁在电子设备间或工程师站使用对讲机、手机等无线通讯设备，以防止无线信号对PLC控制系统产生干扰。

在设备安装或改造期间，如果涉及到敷设电缆的作业，必须严格按照电缆敷设的相关规定及规范要求，对使用不同电压的电缆要分层敷设，绝不可以为图省事方便而随意敷设；尤其要注意敷设使用直流高压电的电缆，要尽量避开PLC控制系统输入、输出信号电缆，以防止高电压电缆产生的环流干扰造成PLC控制系统输入、输出信号误发，从而进一步影响到现场设备的安全稳定运行。

采用合格且独立的屏蔽地设置。PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等均要独立设置，绝对禁止混用。同时，要做好控制系统地线的设置记录，详细记录各地线的来源。在系统停用检修期间，必须对控制系统地线进行全面核查，检查各地线绝缘是否符合规范要求，对发现的地线回路故障及时进行排查处理，确保控制系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]DL/T774-2004.火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程[S].

[2]DL/T5175-2003.火力发电厂热工控制系统设计技术规定[S].

[3]GB9361-88.计算站场地安全要求[S].

[4]电力工业技术监督标准汇编（热工监督）[S].

[5]热工控制系统及设备（600MW火电机组系列培训教材第八分册）[S].

[6]Q/CDT-XGCC-106-01.01-2012.热工仪表及控制装置检修规程[S].