1安徽理工大学电气与信息工程学院 2中煤新集利辛发电有限公司 3中国建材国际工程有限公司 4安徽省电力公司寿县供电公司 5中煤新集刘庄煤矿 232001
摘要:随着PLC系统研究力度的不断加大，PLC系统在工业、企业中得到了广泛地推广与使用。然而，其能否安全、高效运行将会带来巨大的影响。只有不断地提高PLC系统的抗干扰能力，明确干扰源的类型，从而采取针对性的抗干扰策略，才能维护PLC系统的安全运用，确保其功能与作用得到有效发挥。本文针对电力系统中PLC控制系统的抗干扰相关问题进行了探究。
关键词:电力系统；PLC控制系统；抗干扰
智能电力系统的发展引进PLC控制系统,PLC控制系统以微处理器为基础,综合运用计算机技术、通信技术、自动控制技术实现电力系统的控制和优良运行。电力系统中存在极强的电磁场和高压电流,这些电磁干扰对PLC的良好运行影响严重。文章根据PLC的运行原理和电力系统的工作环境进行分析,寻找电力系统中对PLC的电磁干扰源,针对干扰源制定有效的抗干扰措施,实现电力系统中PLC的良好运行。
1 PLC控制系统概述
PLC是ProgrammableLogicController的简写，即可编程逻辑控制器，以计算机技术作为基础，用于执行面向用户的指令，包括执行逻辑运算、定时、计数、算数操作以及顺序控制等。然后通过数字式输入/输出或者模拟式输入/输出控制生产过程。所以企业的生产安全性和经济运行的节省性都直接受这种PLC控制系统的影响，而整个PLC系统的抗干扰能力与整个系统的稳定可靠运行息息相关。
PLC控制系统工作过程可以划分为三个阶段，包括输入采样、执行用户程序和刷新输出。每将这三个阶段完成一遍即完成一个扫描周期，整个PLC控制系统的运行就是PLC逻辑控制器的CPU按照一定的扫面速度反复执行这三个工作阶段的过程。该控制系统具有构成灵活、扩展简单、操作便捷等特点。由于PLC控制系统的应用领域越来越广泛，使用环境越来越复杂，该系统经受的干扰也是避无可避的越来越多。
2电力系统中PLC控制系统的干扰源分析
2.1辐射干扰
电力系统中的发电机、变压器、高压线、传感器等都是强大的电磁场，电站设计方面的原因和设备老化等问题导致强电不能与PLC控制系统的信号电缆有效隔离。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆部分电厂由于各种原因将PLC控制系统的信号电缆与高压线路铺设在同一电缆桥架内，造成强电干扰，在PLC控制系统的输入线路上产生强烈的感应电压和感应电流，影响PLC控制系统的光电耦合器的抗干扰性能，导致PLC系统的数据混乱，发生错误动作的执行、内置程序的紊乱及控制系统无法启动的严重后果。
2.2传导干扰
电力系统的设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等都能形成脉冲干扰，脉冲干扰严重时损坏PLC半导体器件，并且大量的谐波可以通过半导体线路中的绝缘电阻和分布电容侵入逻辑电路，导致错误指令、错误动作的发生。
2.3地电位点的分布干扰
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。各个结点的不同分布会产生干扰，结点之间存在的电位差也会产生一定的干扰，这些干扰都会影响PLC系统内部逻辑电路和模拟电路的正常工作，使得其发生一定的差错。
2.4PLC系统本身的干扰
PLC系统的构成以电子元件和电子线路为主，电子元件工作时产生辐射并通过线路传播和辐射；模拟电路与逻辑电路的相互影响会造成系统数据的错乱和错误传输。
3发电厂PLC控制系统的抗干扰措施
3.1硬件抗干扰措施
对PLC控制系统的硬件进行隔离是抗干扰最有效的办法。一般来说，PLC控制系统的输入输出电路均是由光电耦合器进行信号的传送，这种信号传送方式使PLC控制系统与CPU之间没有任何的电路上的关联，从而输入与输出端之间的信号也不会相互传递，也就不存在地线干扰性问题。另外，由于PLC控制系统中输出端口所用的是二级发光管，其电阻大约为1千欧姆，从而使输入电阻降低，但就干扰源来讲，一般都是阻抗较大的电阻，虽然会产生较大的电压干扰信号，但是所产生的能量却是十分有限的，因此可以很有效地抵抗外界干扰源对PLC控制系统的干扰。除此之外，利用滤波来抵抗外界干扰源也是一个十分有效的办法。这种滤波抵抗方式主要是在系统IO模块与PLC电路电源之间设置多条滤波电路。因为滤波电路通常对干扰源有着极好的抵抗能力，并且可以通过滤波发出的磁场将PLC控制系统电路与干扰源相隔离，彻底抑制干扰源进入PLC控制系统中。
3.2选择正确的接地点
PLC控制系统中，接地点的正确与否直接关系到抗干扰能力的强弱。因此在以PLC控制系统为发电厂生产运行核心的体系中，首先要设置多个PLC接地点，并且这些接地点都要遵循着零电位的基础原则。另外，就PLC控制系统安全性来讲，高频电路在接地时应采用多点接地方式，而低频电路在接地时则应采用一点式接地方式。这主要是因为在高频电路中，各元件间的电磁感应通常都较大，如果此时选择一点接地会使PLC控制系统在运行时受外界干扰信号的干扰，从而产生PLC控制系统错误信号的导入。而当PLC控制系统处于低频时，所发出的信号及各元件间的电磁感应较弱，此时如果采用多点接地会使环地电流过多，从而产生外界干扰。
除此之外，一般情况下，PLC控制系统所采用的接地方式均与设备的频率及电阻相关。也就是说，当设备的频率低于十赫兹时，PLC采用一点接地方式，而当设备频率高于十赫兹时，则采用多点接地方式。如果当设备所发出的频率介于一到十赫兹之间时，则要根据具体的实际情况进行接地方式的选择。另外，在电路接地时，交流地与信号地是不能够用同一个载体的。因为在交流电压进行信号传输时，间隔一段时间内电路上会产生较强的电压，而对于低电平也就是信号传输时则需要电路电平要保持绝对的零电压，因此为了防止交流电压对信号所产生的干扰，就必须在直流电压电路上加设多个隔离层。同时严格禁止交流电压与信号共用同一根导线。
另外，在PLC控制系统中，为保证抗干扰能力，需要在系统设备的关键性部位利用金属外壳加设隔离网。例如：强磁铁、大型设备的耦合器、变压器等，可以在其关键性部位的外层采用高导磁材料做一层隔离防护，并将其直接接入大地中，同时用屏蔽地或模拟信号地对系统电路进行保护。
3.3利用电缆布线方式抗干扰
电缆布线方式对PLC抗干扰也是十分重要的。对于不同型号的信号分别要用不同类型的电缆进行布置，并且在电缆布置时要根据具体的情况及信号传输方式不同分层次进行。需要注意的是，在电缆布置中，禁止用同一根电缆对不同信号传输方式的导线进行铺设，同时要保证动力电缆与信号导线不要在同一水平面上，以此来最大限度降低干扰频率。
结语
由于PLC控制系统运行环境复杂，受到的干扰因素较多。因此，PLC控制系统的抗干扰研究需要多方面考虑。不同环境下的PLC控制系统受到的干扰数量以及干扰强度各不相同，在对自身PLC控制系统进行抗干扰提升时，需要具体问题具体分析，这样才能够有效地确保PLC控制系统的正常运行，保证各行业的安全生产以及设备的高效运行。
参考文献
[1]杜豪杰.自动化电力系统中PLC的抗干扰分析[J].北京电力高等专科学院学报，2011.
[2]李图楷.发电厂PLC控制系统的抗干扰措施[J].四川水利,2010(3).
论文作者:赵冰洁1 2,葛莹莹1 3,刘鹏1 4,米君良1 5
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/26
标签：控制系统论文; 干扰论文; 抗干扰论文; 电路论文; 信号论文; 电力系统论文; 系统论文; 《防护工程》2017年第7期论文;