張?jiān)其h（濱州鑫誠熱力有限公司,山東濱州256600）

換熱站自控系統(tǒng)干擾問題分析

張?jiān)其h
（濱州鑫誠熱力有限公司,山東濱州256600）

摘要：本文通過對現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中幾個(gè)干擾問題的分析，重點(diǎn)介紹了供熱系統(tǒng)二級換熱站干擾的原因及處理辦法，從而保證供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變頻器；干擾；PLC；接地

隨著人民生活水平的提高，對城市供熱水平也提出了更高的要求；換熱站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)不但提高供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供熱效果而且節(jié)約了能源，但換熱站干擾問題的存在卻影響著自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。所以為了保證系統(tǒng)可靠安全的運(yùn)行和自控控制的精度監(jiān)測，加強(qiáng)對系統(tǒng)的控制，人們從設(shè)備的選型和安裝，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，調(diào)試和生產(chǎn)維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，已經(jīng)表現(xiàn)出越來越重視自動(dòng)化控制系統(tǒng)的抗干擾能力的趨勢。

本文探討了如何通過各種措施來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1供熱自控系統(tǒng)介紹

供熱系統(tǒng)二級換熱站自控系統(tǒng)包括：壓力測點(diǎn)、溫度測點(diǎn)、溫控閥、電磁閥、流量計(jì)、熱量表、水泵電機(jī)、變頻器、PLC、監(jiān)控平臺等；現(xiàn)場控制以PLC為中心，負(fù)責(zé)采集壓力值、溫度參數(shù)、變頻器頻率、變頻器運(yùn)行狀態(tài)及溫控閥開度等并能根據(jù)“設(shè)定值”自動(dòng)控制電機(jī)頻率和溫控閥開度并能控制電機(jī)的啟停，真正實(shí)現(xiàn)了換熱站自動(dòng)運(yùn)行；在PLC傳輸口連接GPRS傳輸模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控室監(jiān)控平臺連接，監(jiān)控平臺能實(shí)現(xiàn)對二級換熱站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)了二級換熱站的無人值守、自動(dòng)運(yùn)行功能。但以PLC為中心的自控系統(tǒng)卻極易受到干擾，影響了換熱站自控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

換熱站自控系統(tǒng)示意圖

2案例分析

（1）二級換熱站剛開始供暖運(yùn)行時(shí)，由于天氣不是很冷，變頻器運(yùn)行頻率是30HZ，監(jiān)控系統(tǒng)很穩(wěn)定；隨著天氣漸冷，當(dāng)變頻器頻率是46HZ時(shí)，監(jiān)控平臺顯示“二級換熱站信號無法檢測”當(dāng)循環(huán)泵切換至工頻運(yùn)行或頻率降低后又恢復(fù)正常，經(jīng)試驗(yàn)分析確定是由于變頻器引起的干擾。

（3）有一換熱站發(fā)現(xiàn)事故隱患，為不影響居民的正常供暖，在供暖設(shè)施及自控系統(tǒng)運(yùn)行條件下維修；在配電柜接入電焊機(jī)焊接改造，發(fā)現(xiàn)自控系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，忽高忽低，電機(jī)也時(shí)快時(shí)慢，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定；電焊機(jī)關(guān)掉后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。在電焊機(jī)與配電柜間加隔離變壓器后再啟動(dòng)電焊機(jī)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

干擾在我們生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，它不但會(huì)使各種儀表測量不準(zhǔn)確，影響數(shù)據(jù)的通訊，還會(huì)引起系統(tǒng)工作異常，情況嚴(yán)重的話會(huì)損傷元器件，如燒壞PLC系統(tǒng)DI輸入；對于現(xiàn)場隔離性能差的自控系統(tǒng)，有可能會(huì)引起信號相互干擾，從而導(dǎo)致供地系統(tǒng)總線回流，造成系統(tǒng)邏輯數(shù)據(jù)紊亂、進(jìn)行錯(cuò)誤的工作動(dòng)作或者死機(jī)。為了盡可能的減小干擾對我們的危害，供熱工程除了要按設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，還要求我們了解施工過程中易引起干擾的因素及防治措施。

3干擾因素及解決措施

供熱系統(tǒng)中，干擾源一般都發(fā)生在電流或電壓劇烈變化地方，這些部位電荷劇烈移動(dòng)產(chǎn)生磁場的同時(shí)磁場會(huì)改變從而產(chǎn)生電流和電磁波。能夠促使在現(xiàn)場中產(chǎn)生干擾的因素如下：

3.1變頻器干擾

3.1.1?變頻器干擾原因?

逆變電路、整流電路和控制電路是變頻器的主要組成部分。具有非線性特性的電力電子器件組成逆變電路和整流電路。變頻器輸出波形除了基波意外，還會(huì)因?yàn)楫?dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，快速開關(guān)動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生高次諧波。而變頻器產(chǎn)生干擾，無論是何種干擾類型，其主要原因就是這高次諧波。

3.1.2?變頻器干擾防治措施：

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備 ME204電子分析天平(上海恒勤儀器設(shè)備有限公司)，HHS電熱恒溫水浴鍋(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)，AR224CN電子分析天平(奧斯豪儀器有限公司)，S40K酸度計(jì)(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)，SLS-60-100均質(zhì)機(jī)(廊坊通用機(jī)械有限公司)，LC-2P打漿機(jī)(江蘇領(lǐng)潮實(shí)業(yè)有限公司)，DJM-50LA膠體磨(上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠)，阿貝折光儀(上海曉光儀器有限公司)，SQY-DSX—280B手提式不銹鋼壓力滅菌器(上海申安醫(yī)療器械廠)。

（1）增加電抗器。電抗器分進(jìn)線電抗器和出線電抗器。進(jìn)線電抗器在變頻器的一次側(cè)，安裝在電源和變頻器之前，可以改善變頻器的功率因數(shù)，降低輸入電網(wǎng)的諧波電流，最大限度地減少諧波對設(shè)備的影響；變頻器的二次側(cè)安裝的電抗器，叫出線電抗器，接在變頻器與電動(dòng)機(jī)之間，能夠限制與電動(dòng)機(jī)連接的電纜容性充電電流。

（2）使用濾波器。采用濾波器后，滿載時(shí)進(jìn)線中的電壓畸變率可降至5%～10%。同時(shí)還具有防止用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類用電設(shè)備有很多好處。

（3）變頻器合理選型。現(xiàn)在市場上變頻器種類繁多，檔次高低也各不相同。檔次高一些的內(nèi)置濾波器，能較好的凈化電壓，對常規(guī)設(shè)備干擾很小可以忽略不計(jì)。但部分小品牌變頻器由于成本原因（濾波器或電抗器都沒有）及技術(shù)原因（抗干擾技術(shù)不完善），導(dǎo)致產(chǎn)生的干擾較明顯，且干擾極難排除。因此合理選擇變頻器類型也是減小干擾的重要措施。

（4）加隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前，主要是針對來自電源的傳導(dǎo)干擾。

3.2電源干擾

電源是干擾信號PLC控制系統(tǒng)的主要途徑之一。為減小干擾，可采用隔離性能較好電源對PLC系統(tǒng)供電，而對于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，可用分布電容小、抑制帶大的配電器。

此外，為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電；UPS始終向負(fù)載提供高質(zhì)量的交流電源，達(dá)到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、抑制浪涌、尖峰、補(bǔ)償電壓下限長期低壓等干擾因素，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

3.3系統(tǒng)外線路引起的干擾

3.3.1?電纜選型

（1）模擬量信號或開關(guān)量信號線要選用屏蔽電纜，并作良好接地。??（2）PLC之間或PLC與流量計(jì)、熱量表之間的通訊線一般選用廠家提供的電纜，在現(xiàn)場環(huán)境較好的條件下也可選用帶屏蔽的雙絞線電纜。

（3）不同類型的信號應(yīng)由不同電纜傳輸，交流信號、直流信號和模擬量信號不能共用一根電纜。

3.3.2?電纜敷設(shè)

（1）信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分開敖設(shè)，模擬量信號、直流信號不能與交流信號在同一線槽內(nèi)走線；

（2）動(dòng)力電纜和信號電纜分開敷設(shè)，避免信號線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。

3.4接地系統(tǒng)不合理

干擾產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，通過專業(yè)儀表只能確定干擾是否發(fā)生，干擾產(chǎn)生的原因必須根據(jù)實(shí)際情況加以綜合分析和考慮。

（1）PLC控制系統(tǒng)的地線包括屏蔽地、系統(tǒng)地、保護(hù)地和交流地等。接地系統(tǒng)混亂造成各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。

（2）安全地或電源接地：電源漏電或柜體帶電，可從安全接地導(dǎo)入地下，保證了人身安全，避免了安全事故的發(fā)生。

（3）系統(tǒng)接地：為了使PLC控制器與所控的各個(gè)自控設(shè)備同電位而做的接地電阻不大于4Ω接地，稱“系統(tǒng)接地”。一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開關(guān)電源負(fù)端接在一起，稱為“控制系統(tǒng)地”。

（4）信號與屏蔽接地：PLC控制系統(tǒng)信號線必須要有惟一的參考地，防止形成“地環(huán)路”。

合理的接地系統(tǒng)對PLC控制系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確無誤的接地，不僅能保護(hù)人身安全，避免設(shè)備損壞同時(shí)也能對電磁干擾進(jìn)行抑制；若接地錯(cuò)誤，PLC系統(tǒng)就不能正常工作運(yùn)行，引入嚴(yán)重的干擾信號，嚴(yán)重時(shí)還可能危害人身安全和造成財(cái)產(chǎn)損失。

4結(jié)束語

在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中，干擾，尤其是PLC控制系統(tǒng)中的干擾是非常復(fù)雜且重要的問題?，F(xiàn)代企業(yè)越來越關(guān)注供暖系統(tǒng)，尤其是伴隨著自動(dòng)化程度的提高，系統(tǒng)的防干擾及干擾措施也越來越完善。為了保障PLC控制系統(tǒng)正常工作，有效合理的抑制干擾，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中必須綜合考量各方面的因素，才能促使供熱系統(tǒng)能夠穩(wěn)定連續(xù)的工作運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫衛(wèi)星.水泥生產(chǎn)中變頻器產(chǎn)生干擾及PLC防干擾措施[Z]．中國工控網(wǎng).

[2]曹敏玲．PLC現(xiàn)場干擾問題淺析[Z].中國工控網(wǎng).

[3]王秀麗等.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)出版社,2010(02).

[4]張艷兵.PLC控制系統(tǒng)干擾原因及解決措施[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào),2013(10).

[5]曹紅超,陸波.PLC在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用問題分析與研究[J].中國科技投資,2013(17).

作者簡介：張?jiān)其h（1983-），男，山東濱州人，本科，初級助理工程師，研究方向：電氣、自控在供熱系統(tǒng)中應(yīng)用。