隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，PLC（Programmable Logic Contmller）可編程邏輯控制器）以其強(qiáng)大的功能和高度的可靠性在火電廠控制系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用，它的可靠性關(guān)系到火電廠各大系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至影響到機(jī)組和電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。隨著使用年限的增加，在機(jī)組運(yùn)行期間所發(fā)生的各類事故中，因PLC系統(tǒng)故障引起的機(jī)組事故已占一定的比例，因此PLC控制系統(tǒng)故障及其防范便成為目前需要思考和解決的問題。
1、存在問題
發(fā)電站的環(huán)境空間存在極強(qiáng)的電磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)的電壓高達(dá)數(shù)千伏、電流高達(dá)數(shù)百安，開關(guān)站的輸出電壓高達(dá)數(shù)十千伏或數(shù)百千伏。由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，有時(shí)某段數(shù)百米長(zhǎng)的強(qiáng)電電纜和信號(hào)線不能有效的分開，甚至只能在同一電纜溝內(nèi)。這樣，高電壓、大電流接通和通斷時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電干擾可能會(huì)在PLC輸入線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，這種干擾輕則會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)顯示不準(zhǔn)，重則足以使PLC的光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，導(dǎo)致PLC產(chǎn)生誤動(dòng)作。這種現(xiàn)象在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生，如：陜西金泰氯堿化工自備電站為3×130t/h+2×25MW火電機(jī)組，其中輸煤系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、水源井系統(tǒng)均應(yīng)用了帶有上位機(jī)的PLC控制系統(tǒng)，而在鍋爐吹灰系統(tǒng)、除灰、靜電除塵、磨煤機(jī)稀油站、汽機(jī)膠球清洗系統(tǒng)等應(yīng)用了小型PLC控制系統(tǒng)。輸煤PLC程控系統(tǒng)，曾多次出現(xiàn)2號(hào)A皮帶白啟動(dòng)，檢查發(fā)現(xiàn)其輸入、輸出回路各有高達(dá)57V的感應(yīng)電壓，使其輸入光電隔離器（DC24V驅(qū)動(dòng)）動(dòng)作，致使
接觸器吸合將2號(hào)A皮帶啟動(dòng)。隨后該電站采取了抗干擾措施，在負(fù)載兩端并接了RC涌浪吸收器，到目前為止再未發(fā)生過類似現(xiàn)象。
2、防范措施
2.1 防止干擾的措施
PLC內(nèi)部用光電耦合器、小型繼電器和光電可控硅等器件來實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)的隔離，PLC的模擬量模塊一般也采取了光電耦合器隔離措施。這些措施不僅能減少或消除外部干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，還可以保護(hù)CPU模塊，使之免受外部來的高電壓的危害，因此一般沒有必要在PLC外部再設(shè)置干擾隔離器件。
但如果PLC內(nèi)部的隔離措施不能有效地抵抗干擾，對(duì)于開關(guān)量信號(hào)通常在其輸入、輸出回路外加中間繼電器來隔離干擾信號(hào)。另外，PLC輸出模塊內(nèi)部的小型繼電器的觸點(diǎn)容量較小，不能驅(qū)動(dòng)電流較大的負(fù)載，需用中間繼電器，另外還可以采用以下幾種措施，有效的防止干擾。
(1) 防止輸入信號(hào)干擾
當(dāng)信號(hào)輸入端有感性負(fù)載時(shí)，為了防止信號(hào)變化時(shí)感應(yīng)電勢(shì)損壞輸入模塊，應(yīng)在信號(hào)輸入端進(jìn)行必要的處理。對(duì)于交流輸入信號(hào)應(yīng)并接電容C和電阻R，電容c和電阻R的選擇要適當(dāng)，一般參數(shù)容量應(yīng)為：負(fù)荷容量如在10 VA以下時(shí)，可選用0.1μF+120Ω；負(fù)荷容量如在10 VA以上時(shí)，選用0.47μF +47Ω。對(duì)于直流輸入信號(hào)，應(yīng)并接續(xù)流二極管。如果與輸入信號(hào)并接的電感性負(fù)荷大，RC濾波效果不好，可使用中問繼電器隔離緩沖，這樣效果更好。
(2) 防止感應(yīng)電壓
感應(yīng)電壓主要是通過輸入信號(hào)線之間以及輸入信號(hào)與其它線路之間的電氣耦合產(chǎn)生的。應(yīng)盡量避免輸人信號(hào)線與電源線平行走線。在長(zhǎng)距離配線和大電流的場(chǎng)合，其感應(yīng)電壓大，可用繼電器轉(zhuǎn)換；也可在輸入端并接涌浪吸收器；如果可能的話，可在感應(yīng)電壓大的場(chǎng)合改變交流輸人為直流輸入。
(3) 防止輸出信號(hào)干擾
當(dāng)輸出模塊驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，輸出信號(hào)電平由OFF變成ON時(shí)產(chǎn)生突變電流，由ON變成OFF時(shí)產(chǎn)生反向感應(yīng)電勢(shì)。另外，大電流電磁接觸器的觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，這些都可能對(duì)PLC系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。
對(duì)于直流負(fù)載場(chǎng)合，可在負(fù)載的兩端并接續(xù)流二極管，二極管也要靠近負(fù)載，二極管的反向耐壓應(yīng)是負(fù)載電壓的4倍。續(xù)流二極管與開關(guān)二極管相比，動(dòng)作有延時(shí)，如果這個(gè)延時(shí)是不允許的，則可在負(fù)載的兩端并接RC涌浪吸收器。
對(duì)于交流感性負(fù)載的場(chǎng)合，在負(fù)載的兩端并接RC涌浪吸收器。如果是交流100 V、200 V電壓而功率為400 VA左右時(shí)，RC涌浪吸收器的電容和電阻應(yīng)選用0.47μF +47Ω。RC涌浪吸收器越靠近負(fù)載，其抗干擾效果越好。對(duì)于交流接觸器觸點(diǎn)在開、閉時(shí)產(chǎn)生的電弧干擾，可在觸點(diǎn)的兩端連接RC涌浪吸收器電路，效果較好。在開、關(guān)時(shí)產(chǎn)生干擾較大的場(chǎng)合，對(duì)于交流負(fù)載可改用雙向晶閘管輸出模塊或選用帶有涌浪吸收電路的輸出模塊。
(4) 防止外部配線干擾
交流輸入、輸出信號(hào)與直流輸人、輸出信號(hào)不要使用同一根電纜；在30m以上的長(zhǎng)距離配線時(shí)，輸入信號(hào)線和輸出信號(hào)線應(yīng)分別使用各自的電纜；輸入、輸出信號(hào)線與高電壓、大電流的動(dòng)力線應(yīng)分開配線；控制器的接地線與電源線或動(dòng)力線應(yīng)分開；對(duì)于300 m以上的長(zhǎng)距離配線，最好用中間繼電器轉(zhuǎn)換；集成電路或晶體管設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)線，必須使用屏蔽電纜，屏蔽層在輸入、輸出側(cè)懸空，而在控制器側(cè)接地。
2.2 優(yōu)化電源系統(tǒng)
PLC系統(tǒng)的供電電源是PLC可靠工作的重要保障，為了盡量避免因電源故障引起PLC系統(tǒng)失控，各個(gè)制造廠家對(duì)電源部分十分重視。PLC控制系統(tǒng)常用的供電方式有三種：一是使用隔離變壓器的供電系統(tǒng)，二是使用UPS供電系統(tǒng)，三是雙電源供電系統(tǒng)。其接線方式各有不同，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍存在許多隱患。如某電廠燃運(yùn)程控系統(tǒng)中的PLC供電電源采用了雙電源供電方式，曾因主電源故障時(shí)備用電源沒有自動(dòng)投上，致使整個(gè)PLC系統(tǒng)失電，使燃運(yùn)上煤處于癱瘓狀態(tài)。檢查發(fā)現(xiàn)：事故是由于施工時(shí)的失誤，將兩路電源引自同一變壓器所致，將兩路電源重新改接后恢復(fù)正常。
電源系統(tǒng)對(duì)PLC整個(gè)控制系統(tǒng)來講至關(guān)重要，所以，應(yīng)及時(shí)對(duì)技改項(xiàng)目進(jìn)行整改，并加強(qiáng)技術(shù)管理，以確保供電的可靠性。可以采用的抗電源干擾措施如下：
(1) 將電纜屏蔽層良好接地，以抑制電網(wǎng)中的干擾信號(hào)；二次接線使用雙絞線，以減少電源問的干擾。
(2) 使用電源
濾波器時(shí)，要選好電源濾波器的頻率范圍較困難，常用的辦法是電源濾波器和隔離變壓器同時(shí)使用，并且要先濾波后隔離。連接時(shí)將電源濾波器接人電源，然后接隔離變壓器，再連至PLC控制器上。同時(shí)隔離變壓器的一次、二次連接線也要用雙絞線，如圖1所示。
圖1 濾波器和隔離變壓器同時(shí)使用
(3) 分離供電系統(tǒng)：將主控制器、I／0通道和其他設(shè)備的供電分離開來，也有助于抗電網(wǎng)干擾，如圖2、圖3所示。
圖2 隔離變壓器供電
圖3 UPS供電系統(tǒng)
2.3 可靠的接地
PLC系統(tǒng)嚴(yán)格可靠接地的目的是為了保證系統(tǒng)正常、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行和保證人身及設(shè)備的安全。
在控制工程的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試過程中，有時(shí)往往忽視系統(tǒng)接地的可靠處理。如某電廠的化學(xué)水處理PLC控制系統(tǒng)曾在一陣?yán)子晏鞖膺^程中，發(fā)現(xiàn)所有的液位顯示瞬間同時(shí)不正常，但PLC系統(tǒng)運(yùn)行正常。雨后檢查發(fā)現(xiàn)有一塊模擬量輸入模塊被燒壞，此模塊上接了室外5個(gè)液位池的液位量，而測(cè)量這5個(gè)液位信號(hào)均正常。
在系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確、實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試成功的情況下，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試過程中經(jīng)常出問題，有時(shí)很難找出原因。這時(shí)，就要檢查一下PLC控制系統(tǒng)的接地是否正確、良好。控制器和
控制柜盤與大地之間存在著電位差，正確、良好的接地可以減小此電位差和由此電位差引起的干擾電流。混入電源和輸入、輸出電路的干擾信號(hào)，可通過接地線引入大地，從而減小干擾的影響。正確、良好的接地可以有效地防止干擾信號(hào)造成的誤動(dòng)作。接地時(shí)應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：
(1) PLC應(yīng)單獨(dú)接地，嚴(yán)禁多個(gè)設(shè)備串聯(lián)接地，也不能用水管、避雷線、動(dòng)力設(shè)備的地線接地，更應(yīng)避免與電動(dòng)機(jī)、變壓器等動(dòng)力設(shè)備串聯(lián)接地。PLC控制系統(tǒng)的接地形式見圖4。
圖4 PLC控制系統(tǒng)的接地形式
(2) 接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近控制器，接地點(diǎn)與控制器之間的距離不得大于50m。
(3) 不允許同一根電纜屏蔽層在兩端都接地。
(4) 接地線應(yīng)盡量避開強(qiáng)電回路和主回路的電線，不能避開時(shí)應(yīng)垂直相交，盡量縮短平行走線長(zhǎng)度。
3、結(jié)語
提高PLC應(yīng)用的可靠性，不僅需要重視PLC本身的軟、硬件的安全分析，而且必須重視與之關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)的安全性分析，特別是加強(qiáng)管理，規(guī)范檢修工藝更為重要，只有這樣，才能使PLC控制系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)得到更好的應(yīng)用。
