发电厂控制系统几种抗干扰问题研究

3.1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

　　在控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O 电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于 PLC 系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和 PLC 系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带（如:使用北京平和公司隔离配电器)，可以减少 PLC 系统的干扰。此外，位保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS 还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

　　3.2 电缆敷设

　　为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。不同类型的信号及控制电缆分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类与动力电缆分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。另外对于信号电缆及控制电缆应采用屏蔽电缆 。

　　3.3 硬件滤波及软件抗干扰措施

　　信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC 控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

　　4、正确选择接地点，完善接地系统

发电厂控制系统的接地对控制系统抗干扰尤为重要，接地方式的好坏将直接影响控制系统的性能。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。

　　4.1 PLC 控制系统接地：

　　PLC 控制系统它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于 1MHz，所以 PLC 控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的 PLC 系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。

　　用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于 22mm2 的铜导线，总母线使用截面大于 60mm2 的铜排。接地极的接地电阻小于 2?，接地极最好埋在距建筑物 10 ~ 15m 远处，且 PLC 系统接地点必须与强电设备接地点相距 10m 以上。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。在 PLC 控制系统中，具有多种形式的“地”，主要有：

　　信号地：是输入端信号元件－传感器的地

　　交流地：交流供电电源地 N 线，通常是产生主要噪声的地方

　　屏蔽地：一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网，通过专门的铜导线将其与地相连。

　　保护地：一般将机器设备外壳或设备内独立器件的外壳接地，用以保护人身安全和防护设备漏电。

　　以上几种情况现场没有解决好可以选适合自己使用的隔离器产品解决共地干扰问题。

　　4.2 DCS 系统的接地：

　　计算机控制系统中的“地”有两类。其一是设备的外壳及屏蔽层，通常与大地相连。接地的目的一是避免机壳带电而影响人员及设备的安全，二是保持机壳及屏蔽层与大地等电位，起到屏蔽外部电磁场干扰的作用。另一类是电源或信号的参考地位。在微机控制系统中，即有模拟量信号，又有数字量信号，还有电源（直流）电压的地端。这些信号的地最终就是直流电源的地。为防止公共阻抗产生的干扰，采用“汇流条分别走线”进行处理，即在电路中把模拟地与数字地分开，采用汇流条分别走线，最终在一点把两个地接在一起。信号的屏蔽层采用单点接地原则，可以防止不同接地点之间的电位差（Ucm）通过屏蔽层形成电流回路，产生干扰。

　　不同型式的 DCS 系统对接地要求不同，但归根结底是满足“一点接地”的要求。整个接地系统最终只有一点接到接地网上，并满足接地电阻的要求。DCS 系统的接地要求应该是确定的、完整周全的，不能为迎合用户的不同要求而改变。

　　电厂环境下，要求 DCS 有较强的抗干扰能力，用户希望接地方式及接地电阻的要求宽松一些。 但只有严格按厂家要求实施系统接地，才可保证系统稳定运行，也方便在某些故障情况下尽早排除不良接地因素。

　　5、总结

　　控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此抗干扰措施通过合理的设计或电路中加装隔离器使之更有效地抑制干扰、抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症下药的方法，才能够使控制系统正常工作。