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        影響PLC可靠運行的原因及解決辦法

        2016-05-07 02:48:48劉永猛,瞿繼武,魏忠晉
        小水電 2016年2期
        關(guān)鍵詞:機柜解決辦法接線

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        影響PLC可靠運行的原因及解決辦法

        劉永猛,瞿繼武,魏忠晉

        (河北北恒電氣科技有限公司 河北 保定 071051)

        1概述

        1.1提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的辦法

        PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備,其可靠性較高,抗干擾能力較強;但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣,電磁干擾特別強烈,或安裝使用不當(dāng),就可能造成程序錯誤或運算錯誤,從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出;這將會造成設(shè)備的失控,從而造成相關(guān)設(shè)備的誤動作及人身危險。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,一方面應(yīng)要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力;另一方面應(yīng)要求在設(shè)計、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視,多方配合才能完善解決問題,有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。

        1.2PLC工作環(huán)境的要求及解決辦法

        不能在陽光直曬的地點使用,解決辦法是放在配電柜內(nèi)或者配電室。

        溫度或者濕度超過使用說明書要求的范圍不要使用,解決辦法是增加調(diào)溫調(diào)濕裝置。

        溫度巨變產(chǎn)生冷凝的地點也不要使用,解決辦法是增加防凝露裝置。

        容易遭受腐蝕的環(huán)境也不要使用,解決辦法是增加防護(hù)柜體或保護(hù)罩。

        容易遭受沖擊或震動的地點也不要使用,解決辦法是增加抗震動措施。

        2電磁干擾及其來源

        電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一,所謂治標(biāo)先治本,找出問題所在,才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭。

        2.1強電干擾

        PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)提供,尤其是在水電站系統(tǒng)中,斷路器分合操作的浪涌、發(fā)電機組設(shè)備增速減速和發(fā)電機勵磁設(shè)備引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,都通過輸電線路傳到電源原邊。

        2.2柜內(nèi)干擾

        對于400 V的低壓機組來說,控制柜內(nèi)的高壓電器、大的電感性負(fù)載、混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

        2.3來自信號線引入的干擾

        與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息之外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽視;二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)干擾,這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低,嚴(yán)重時將引起元器件損傷。

        2.4來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾

        接地是提高電子設(shè)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(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地反而會引入嚴(yán)重的干擾信號,使PLC系統(tǒng)無法正常工作。

        3主要抗干擾措施

        3.1電源的合理處理,抑制電網(wǎng)引入的干擾

        對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝1臺帶屏蔽層的變比為1∶1的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾;還可以在電源輸入端串接LC濾波電路(見圖1)。

        圖1變壓器安裝示意

        3.2安裝與布線

        動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線。將PLC的I/O線和大功率線分開走線,如必須在同一線槽內(nèi),應(yīng)分開捆扎交流線、直流線;若條件允許,分槽走線最好,這不僅能使其有盡可能大的空間距離,而且能將干擾降到最低限度(見圖2)。

        圖2配線示意

        PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強干擾源如勵磁設(shè)備、大功率硅整流裝置和調(diào)速設(shè)備,不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動力線(二者之間距離應(yīng)大于200 mm)。與PLC裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負(fù)載,如功率較大的繼電器、接觸器的線圈,應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。

        PLC的輸入與輸出最好分開走線,開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線,屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地,接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。

        交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜,輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動力線,避免并行。

        3.3I/O端的接線

        (1)輸入接線

        輸入接線一般不要太長,但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時,輸入接線可適當(dāng)長些。

        輸入/輸出線不能用同一根電纜,輸入/輸出線要分開。

        盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,便于閱讀。

        (2)輸出連接

        輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中,可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓,但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。

        3.4正確選擇接地點,完善接地系統(tǒng)

        保護(hù)地:機柜里面一般有個地方?jīng)]有漆,然后用導(dǎo)線連出來,這就是機柜本體接地。電源里面的地線(就是黃綠相間的)也是這個作用,它可以防止機柜帶電;如柜體帶電,可從安全接地導(dǎo)入地下,不會對人造成傷害。

        電源地線:這個線一般通過電源來路,回到了變壓器中心線,然后入地。有些地方,這個和保護(hù)地是一個,有些地方不是一個。

        屏蔽接地: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(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時,地線電流將更大?,F(xiàn)場在主控室內(nèi),將幾根電纜的屏蔽線編辮子,然后接到機柜的屏蔽接地端子上(好的機柜都有接地銅條,而且是和機柜絕緣的)。

        系統(tǒng)接地:PLC控制器為了與所控的各個設(shè)備同電位而接地,叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4 Ω,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,作為控制系統(tǒng)地。

        良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常一是為了安全,二是為了抑制干擾,三是對水電站的防雷進(jìn)行了很好的保護(hù)。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

        4結(jié)語

        PLC控制系統(tǒng)只要按照產(chǎn)品使用手冊,進(jìn)行正確的安裝、接線、調(diào)試等,都能夠安全穩(wěn)定可靠地運行;不僅提高了水電站的經(jīng)濟效益,也提高了水電站運行的安全性。

        責(zé)任編輯吳昊

        作者簡介:劉永猛(1976-),男,高級工程師,主要從事水電站自動化系統(tǒng)的研究工作。

        收稿日期:2016-01-05

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