發電廠控制系統幾種抗干擾問題研究

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干擾處理，進一步提高系統的可靠性。常用的一些措施：數字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

　　4、正確選擇接地點，完善接地系統

　　發電廠控制系統的接地對控制系統抗干擾尤為重要，接地方式的好壞將直接影響控制系統的性能。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統是控制系統抗電磁干擾的重要措施之一。系統接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。

　　4.1 PLC 控制系統接地：

　　PLC 控制系統它屬高速低電平控制裝置，應采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于 1MHz，所以 PLC 控制系統接地線采用一點接地和串聯一點接地方式。集中布置的 PLC 系統適于并聯一點接地方式，各裝置的柜體中心接地點以單獨的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應采用串聯一點接地方式。

　　用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于 22mm2 的銅導線，總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。接地極的接地電阻小于 2?，接地極最好埋在距建筑物 10 ~ 15m 遠處，且 PLC 系統接地點必須與強電設備接地點相距 10m 以上。信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當的接地處單點接點。在 PLC 控制系統中，具有多種形式的“地”，主要有：

　　信號地：是輸入端信號元件－傳感器的地

　　交流地：交流供電電源地 N 線，通常是產生主要噪聲的地方

　　屏蔽地：一般為防止靜電、磁場感應而設置的外殼或金屬絲網，通過專門的銅導線將其與地相連。

　　保護地：一般將機器設備外殼或設備內獨立器件的外殼接地，用以保護人身安全和防護設備漏電。

　　以上幾種情況現場沒有解決好可以選適合自己使用的隔離器產品解決共地干擾問題。

　　4.2 DCS 系統的接地：

　　計算機控制系統中的“地”有兩類。其一是設備的外殼及屏蔽層，通常與大地相連。接地的目的一是避免機殼帶電而影響人員及設備的安全，二是保持機殼及屏蔽層與大地等電位，起到屏蔽外部電磁場干擾的作用。另一類是電源或信號的參考地位。在微機控制系統中，即有模擬量信號，又有數字量信號，還有電源（直流）電壓的地端。這些信號的地最終就是直流電源的地。為防止公共阻抗產生的干擾，采用“匯流條分別走線”進行處理，即在電路中把模擬地與數字地分開，采用匯流條分別走線，最終在一點把兩個地接在一起。信號的屏蔽層采用單點接地原則，可以防止不同接地點之間的電位差（Ucm）通過屏蔽層形成電流回路，產生干擾。

　　不同型式的 DCS 系統對接地要求不同，但歸根結底是滿足“一點接地”的要求。整個接地系統最終只有一點接到接地網上，并滿足接地電阻的要求。DCS 系統的接地要求應該是確定的、完整周全的，不能為迎合用戶的不同要求而改變。

　　電廠環境下，要求 DCS 有較強的抗干擾能力，用戶希望接地方式及接地電阻的要求寬松一些。 但只有嚴格按廠家要求實施系統接地，才可保證系統穩定運行，也方便在某些故障情況下盡早排除不良接地因素。

　　5、總結

　　控制系統中的干擾是一個十分復雜的問題，因此抗干擾措施通過合理的設計或電路中加裝隔離器使之更有效地抑制干擾、抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使控制系統正常工作。