隋東旭

中國電建集團長春發(fā)電設備有限公司 吉林長春 130033

斗輪機中經(jīng)常應用的PLC控制系統(tǒng)的生產(chǎn)廠商主要有：西門子、施耐德、羅斯威爾自動化等等。這幾個廠商生產(chǎn)的設備還是比較安全可靠的，易產(chǎn)生故障的原因不是由于技術(shù)含量不足，而是外界的擾動因素太多導致的。PLC是整個設備的核心控制系統(tǒng)，一旦產(chǎn)生一點故障造成的影響都是難以預計的[1]。干擾因素有可能會導致PLC系統(tǒng)內(nèi)存儲的大量數(shù)據(jù)不翼而飛，核心控制系統(tǒng)出了毛病，斗輪機就會很容易發(fā)生無原因的跳閘，通訊發(fā)生故障等等，下面將對斗輪機 PLC 控制系統(tǒng)通訊干擾現(xiàn)象及檢查做一個詳細的論述。

1 PLC 控制系統(tǒng)通訊干擾現(xiàn)象及檢查

斗輪機通訊系統(tǒng)受到干擾時，經(jīng)常會出現(xiàn)無故跳閘的現(xiàn)象。而正常情況下的跳閘原因主要有兩種：一是司機人為的按了急停系統(tǒng)，二是由于斗輪機不斷的發(fā)出報警信號而引起的跳閘。斗輪機的通訊系統(tǒng)發(fā)生故障時，就會完全沒有上述兩個原因沒有緣故的就跳閘了。經(jīng)過后續(xù)的檢查設備按鈕、接線回路也均無異常。經(jīng)過尋找跳閘信號的產(chǎn)生源頭，發(fā)現(xiàn)信號是由司機室遠程站發(fā)出的。但是經(jīng)過調(diào)查此區(qū)域并未發(fā)生過誤發(fā)跳閘信號現(xiàn)象，基本可以斷定，斗輪機的通訊系統(tǒng)很有可能發(fā)生了故障。筆者對上述現(xiàn)象做了相關(guān)檢查以驗證猜測：

此次試驗用的斗輪機均采用西門子PLC S7-300控制系統(tǒng)，對其內(nèi)部的通訊電纜及通訊模塊進行檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。電纜的接頭緊固，通訊狀態(tài)也正常。于是采用PLC 控制系統(tǒng)的檢測軟件觀察其設備的運行實時狀況，發(fā)現(xiàn)了兩點異常的問題。第一，當斗輪機停運時，通訊正常；當斗輪機司機室遠程站有數(shù)據(jù)交換異常的情況出現(xiàn)時，如果數(shù)據(jù)的傳輸錯誤率超過一定值時，PLC控制系統(tǒng)就會有運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象發(fā)生。第二，跟斗輪機電機啟動的設備數(shù)有關(guān)。我們都知道電機在工作的過程中由于變頻與電流的雙重作用下，多少會產(chǎn)生一定量的電磁干擾。而對于PLC 通訊系統(tǒng)，則是一類信號傳輸?shù)母蓴_源。經(jīng)筆者測試研究發(fā)現(xiàn)，但一臺電機啟動時，數(shù)據(jù)包的交換錯誤率很低，僅在個位數(shù)之內(nèi)浮動；當啟動兩臺電機時，數(shù)據(jù)包的交換錯誤率明顯上升，但是在容錯范圍之內(nèi)；啟動三臺電機時，波動的幅度更大；當啟動四臺電機時，PLC控制系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)包錯誤率達到了十位數(shù)[2]。由上可以推出，啟動的電機越多，對通訊系統(tǒng)造成的干擾越多。當發(fā)電廠需要大量進行運煤工作時，必然會啟動多臺電機，所以會經(jīng)常出現(xiàn)無緣跳閘的情況發(fā)生。

2 產(chǎn)生干擾的因素分析

2.1 變頻器干擾

由于電機啟動時，產(chǎn)生的電磁輻射會干擾到PLC控制系統(tǒng)的信號傳輸，從而影響到通訊的質(zhì)量受到干擾。

2.2 通訊電纜鋪設問題

通訊電纜與動力電纜之間相隔較近，與遠程站連接的分支器、終端器等也沒有進行專門的屏蔽處理。所以會產(chǎn)生變頻器在工作中所產(chǎn)生的強高次諧波會干擾到遠程 I/O 系統(tǒng)引起通訊錯誤的現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 分站電纜的長度不符合技術(shù)規(guī)范

做好將分站電纜的長度設為300mm。因為過長的電纜長度會造成信號衰減，影響到通訊的質(zhì)量；過短的電纜長度信號在在分支器處發(fā)生反射，同樣會影響到通訊質(zhì)量。

2.4 系統(tǒng)接地

要想保證PLC系統(tǒng)信號高質(zhì)量的傳輸，就要單獨的將PLC系統(tǒng)的通訊電纜接地。而在實際的生產(chǎn)工作過程中，斗輪機的各式系統(tǒng)也均接地。所以這也是產(chǎn)生信號干擾的原因之一。

2.5 信號反射

在遠程 I/O 的始端和末端會接收到多余的信號，在為加裝電阻的情況下，就會發(fā)生信號的反射，使通訊的質(zhì)量受到干擾。

3 通訊系統(tǒng)的干擾與防治

3.1 隔離供電法

在司機的遠程控制站內(nèi)安裝UPS 電源系統(tǒng)，走單獨的供電網(wǎng)絡。傳統(tǒng)的方法是多個電源公用，但單用就可能很好地解決信號干擾問題。由于UPS電源自身就具有優(yōu)越的干擾隔離性能，可以間接的提高斗輪機的通訊穩(wěn)定性。

3.2 重新布線

我們重新鋪設了歐姆龍專用通訊電纜，新的布線方式能很好地將三種線路區(qū)分開來。同軸電纜，電力電纜，控制電纜三者間的鋪設位置要相隔一定距離。三者間均要穿管敷設，在施工鋪設的過程中嚴格按照規(guī)范設計施工，使用的原廠的專業(yè)設備進行終端接頭的制作。注意此時鋪設的過程中可以將分站電纜的長度統(tǒng)一設定為300mm。

這些只是基礎上的改造工作，只能將現(xiàn)象姑息一段時間。不久還會舊事重提。所以為了從根本上解決問題，我們需要對通訊電纜進行改造。

雖然同軸電纜有著應用的優(yōu)勢，但是其也有一個致命的弱點就是它對電纜敷設有較大依賴。本身材質(zhì)上得抗輻射干擾能力也極為一般。所以我們可以將通訊電纜改用為光纖電纜。這種材料也是目前寬帶上網(wǎng)的主要信號載體，究其原因是由于光纜有著優(yōu)越的防接地環(huán)流干擾能力，明顯由于其他信號傳輸載體，值得廣泛推廣應用。

4 結(jié)語

我們都知道斗輪機的應用場景比較惡劣，通訊系統(tǒng)在這種環(huán)境下也極容易受到擾動。產(chǎn)生擾動的原因各種各樣，故障的表現(xiàn)形式也是花樣繁多。上述現(xiàn)象經(jīng)過人為干預還是可以改善許多的，例如我們應該在設備運行之前嚴格按照規(guī)范設計施工，減少接地系統(tǒng)產(chǎn)生的強高次諧波干擾問題等等方式來避免。只有我們了解了設備的工作原理，產(chǎn)生故障的機制，在解決問題的時候就會信手拈來，少走彎路，快速的有針對性的解決問題。