隨著計算機和網(wǎng)絡通訊技術的發(fā)展，PLC（Programmable Logic Contmller）可編程邏輯控制器）以其強大的功能和高度的可靠性在火電廠控制系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用，它的可靠性關系到火電廠各大系統(tǒng)的安全運行，甚至影響到機組和電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性。隨著使用年限的增加，在機組運行期間所發(fā)生的各類事故中，因PLC系統(tǒng)故障引起的機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)境空間存在極強的電磁場，發(fā)電機的電壓高達數(shù)千伏、電流高達數(shù)百安，開關站的輸出電壓高達數(shù)十千伏或數(shù)百千伏。由于現(xiàn)場條件的限制，有時某段數(shù)百米長的強電電纜和信號線不能有效的分開，甚至只能在同一電纜溝內。這樣，高電壓、大電流接通和通斷時產(chǎn)生的強電干擾可能會在PLC輸入線上產(chǎn)生感應電壓和感應電流，這種干擾輕則會造成測量數(shù)據(jù)顯示不準，重則足以使PLC的光電耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，導致PLC產(chǎn)生誤動作。這種現(xiàn)象在現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)生，如：陜西金泰氯堿化工自備電站為3×130t/h+2×25MW火電機組，其中輸煤系統(tǒng)、化學水處理系統(tǒng)、水源井系統(tǒng)均應用了帶有上位機的PLC控制系統(tǒng)，而在鍋爐吹灰系統(tǒng)、除灰、靜電除塵、磨煤機稀油站、汽機膠球清洗系統(tǒng)等應用了小型PLC控制系統(tǒng)。輸煤PLC程控系統(tǒng)，曾多次出現(xiàn)2號A皮帶白啟動，檢查發(fā)現(xiàn)其輸入、輸出回路各有高達57V的感應電壓，使其輸入光電隔離器（DC24V驅動）動作，致使接觸器吸合將2號A皮帶啟動。隨后該電站采取了抗干擾措施，在負載兩端并接了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內部用光電耦合器、小型繼電器和光電可控硅等器件來實現(xiàn)開關量信號的隔離，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系統(tǒng)的影響，還可以保護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外部再設置干擾隔離器件。

但如果PLC內部的隔離措施不能有效地抵抗干擾，對于開關量信號通常在其輸入、輸出回路外加中間繼電器來隔離干擾信號。另外，PLC輸出模塊內部的小型繼電器的觸點容量較小，不能驅動電流較大的負載，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) 防止輸入信號干擾

當信號輸入端有感性負載時，為了防止信號變化時感應電勢損壞輸入模塊，應在信號輸入端進行必要的處理。對于交流輸入信號應并接電容C和電阻R，電容c和電阻R的選擇要適當，一般參數(shù)容量應為：負荷容量如在10 VA以下時，可選用0.1μF+120Ω；負荷容量如在10 VA以上時，選用0.47μF +47Ω。對于直流輸入信號，應并接續(xù)流二極管。如果與輸入信號并接的電感性負荷大，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) 防止感應電壓

感應電壓主要是通過輸入信號線之間以及輸入信號與其它線路之間的電氣耦合產(chǎn)生的。應盡量避免輸人信號線與電源線平行走線。在長距離配線和大電流的場合，其感應電壓大，可用繼電器轉換；也可在輸入端并接涌浪吸收器；如果可能的話，可在感應電壓大的場合改變交流輸人為直流輸入。

(3) 防止輸出信號干擾

當輸出模塊驅動感性負載時，輸出信號電平由OFF變成ON時產(chǎn)生突變電流，由ON變成OFF時產(chǎn)生反向感應電勢。另外，大電流電磁接觸器的觸點動作時會產(chǎn)生電弧，這些都可能對PLC系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

對于直流負載場合，可在負載的兩端并接續(xù)流二極管，二極管也要靠近負載，二極管的反向耐壓應是負載電壓的4倍。續(xù)流二極管與開關二極管相比，動作有延時，如果這個延時是不允許的，則可在負載的兩端并接RC涌浪吸收器。

對于交流感性負載的場合，在負載的兩端并接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，RC涌浪吸收器的電容和電阻應選用0.47μF +47Ω。RC涌浪吸收器越靠近負載，其抗干擾效果越好。對于交流接觸器觸點在開、閉時產(chǎn)生的電弧干擾，可在觸點的兩端連接RC涌浪吸收器電路，效果較好。在開、關時產(chǎn)生干擾較大的場合，對于交流負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、輸出信號與直流輸人、輸出信號不要使用同一根電纜；在30m以上的長距離配線時，輸入信號線和輸出信號線應分別使用各自的電纜；輸入、輸出信號線與高電壓、大電流的動力線應分開配線；控制器的接地線與電源線或動力線應分開；對于300 m以上的長距離配線，最好用中間繼電器轉換；集成電路或晶體管設備的輸入、輸出信號線，必須使用屏蔽電纜，屏蔽層在輸入、輸出側懸空，而在控制器側接地。

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，各個制造廠家對電源部分十分重視。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，但是在實際應用中仍存在許多隱患。如某電廠燃運程控系統(tǒng)中的PLC供電電源采用了雙電源供電方式，曾因主電源故障時備用電源沒有自動投上，致使整個PLC系統(tǒng)失電，使燃運上煤處于癱瘓狀態(tài)。檢查發(fā)現(xiàn)：事故是由于施工時的失誤，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正常。

電源系統(tǒng)對PLC整個控制系統(tǒng)來講至關重要，所以，應及時對技改項目進行整改，并加強技術管理，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；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，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使用，并且要先濾波后隔離。連接時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使用

(3) 分離供電系統(tǒng)：將主控制器、I／0通道和其他設備的供電分離開來，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、可靠地運行和保證人身及設備的安全。

在控制工程的設計、安裝和調試過程中，有時往往忽視系統(tǒng)接地的可靠處理。如某電廠的化學水處理PLC控制系統(tǒng)曾在一陣雷雨天氣過程中，發(fā)現(xiàn)所有的液位顯示瞬間同時不正常，但PLC系統(tǒng)運行正常。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個液位池的液位量，而測量這5個液位信號均正常。

在系統(tǒng)設計正確、實驗室模擬調試成功的情況下，現(xiàn)場安裝調試過程中經(jīng)常出問題，有時很難找出原因。這時，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，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造成的誤動作。接地時應特別注意以下幾點：

(1) PLC應單獨接地，嚴禁多個設備串聯(lián)接地，也不能用水管、避雷線、動力設備的地線接地，更應避免與電動機、變壓器等動力設備串聯(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) 接地點應盡量靠近控制器，接地點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) 接地線應盡量避開強電回路和主回路的電線，不能避開時應垂直相交，盡量縮短平行走線長度。

3、結語

提高PLC應用的可靠性，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聯(lián)的控制系統(tǒng)的安全性分析，特別是加強管理，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)場得到更好的應用。