發電廠控制系統幾種抗干擾問題研究
的干擾
接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使系統將無法正常工作。
控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對 PLC 系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環路電流,影響系統正常工作。
例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常狀態如雷擊時,地線電流將更大。
此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內有會出現感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流就可能在地線上產生不等電位分布,影響邏輯電路和模擬電路的正常工作。邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響邏輯運算和數據存貯,造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。(例北京平和隔離器也可有效解決信號共地問題)
2.3 來自系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于制造廠對系統內部進行電磁兼容設計的內容,比較復雜,作為應用部門是無法改變,可不必過多考慮,但要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統。
3 工程實施中主要抗干擾措施
為了保證系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾,必須從設計階段開始便采取三個方面抑制措施:抑制干擾源;切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑;提高裝置和系統的抗干擾能力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則。
控制系統的抗干擾是一個系統工程,要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾能力的產品,且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮,并結合具有情況進行綜合設計,才能保證系統的電磁兼容性和運行可靠性。主要考慮來自系統外部的幾種如果抑制措施。主要內容包括:對系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線進行加裝隔離器,特別是原理動力電纜,分層布置,以防通過外引線引入傳導電磁干擾;正確設計接地點和接地裝置,完善接地系統。另外還必須利用軟件手段,進一步提高系統的安全可靠性。
3.1 采用性能優良的電源,抑制電網引入的干擾
在控制系統中,電源占有極重要的地位。電網干擾串入控制系統主要通過PLC系統的供電電源(如CPU 電源、I/O 電源等)、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現在,對于 PLC 系統供電的電源,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大,抑制干擾能力差,經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 系統的干擾。此外,位保證電網饋點不中斷,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 還具有較強的干擾隔離性能,是一種PLC控制系統的理想電源。
3.2 電纜敷設
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的電磁干擾,該工程投產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,信號電纜應按傳輸信號種類與動力電纜分層敖設,嚴禁用同一電纜的不同導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,以減少電磁干擾。另外對于信號電纜及控制電纜應采用屏蔽電纜。
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 控制系統的軟件設計和組態時,還應在軟件方面進行抗
責任編輯:何健
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