摘要：现阶段选煤厂自动化程度越来越高，自动化控制系统应用也更加广泛，同时，PLC运行受干扰故障现象也越发明显，影响选煤厂生产连续性。本文主要通过分析选煤厂加压系统PLC受电磁干扰原因，提出整改措施，并应用到选煤厂PLC控制系统。

关键词：选煤厂  PLC干扰   整改措施

1 背景

临涣选煤厂东区PLC集中控制系统分为主站1个，分站16个，采用两路同轴电缆连接通讯，上位机、工控机与PLC通过16口以太网交换机TL-SF1016通讯。

日前，东区压滤厂房集控室FLX画面显示异常，部分设备显示禁启或空开，影响生产连续性，排查过程中发现，即使压滤PLC柜更换模块和地槽板，集控也还是出现异常，现场数据传输出现丢包现象。根据厂工作安排，降低生产事故台时，保证选煤生产连续性，提高洗选产品质量合格率。该厂组织技术骨干追踪、观察，全面分析干扰源，制定抗干扰技术，保证数据传输，并应用到选煤厂PLC控制系统。

2 原因分析

PLC控制系统关系到企业的安全生产问题，因此PLC控制系统的抗干扰能力就显得非常重要了。要提高PLC控制系统可靠性，只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行。经排查，常见的PLC干扰源针对设备有：电缆选型不对;分支器使用年限长，未用屏蔽盒保护。从操作规范方面有：作业标准编制设计不合理，流程不规范;检修方法不对。从现场角度排查有：改造多，现场环境复杂;变频谐波干扰;接地系统干扰。从操作人员方向分析干扰源有：作业不熟练;电缆敷设、接线不标准;生产技能较差;同轴电缆做头标准不同。还有其他干扰源：辐射干扰、备配件存在质量问题、电源干扰、PLC地槽板损坏、PLC模块点损坏等。

通过对PLC干扰源进行分析及现场调查后发现，只存在部分控制电缆未选用屏蔽电缆;部分动力、控制电缆未分开布置，柜体下部电缆盘线捆扎;只需控制电缆使用屏蔽电缆，将动力、控制电缆分开布置，统一接线标准，电缆标识即可。且经现场确认分支器使用状态良好，已做屏蔽保护，现场同轴电缆做头长度基本一致。因此之前提及的均为非要因。经调查确认，压滤配电室是16个分站的最后一站，其前端分站新加压配电室有5台大功率变频器，与PLC柜距离较近，存在着谐波干扰，且PLC柜内接地接线不规范，不可靠，这两者才为造成PLC干扰的主要影响因素。下面对其重点进行分析。

2.1 变频谐波干扰

变频器是将固定电压、频率的交流电合理转换配置形成可调节有效电压、频率的装置。变频器在日常运行中，是通过产生可调节脉宽的SPWM波来达到控制功率元器件的导通和关断，输出可调节电压、频率的三相电压。但是，输出电压和电流不是标准正弦波，其内部含有很强的高次谐波成分，这些高次谐波会对电网、电气设备等装置造成很大危害。现有的电抗器无法完全滤除阻抗，所以，这些无法过滤的更高次谐波极易影响PLC传输稳定性，造成信号波动，引起集中控制系统及密度控制系统的非正常运行。此外，变频器输出也会产生较强的电磁辐射，这些辐射将影响周围运行中的电气设备，对控制电缆信号传输产生干扰。

新加压系统因为自动化改造，安装了5台大功率变频器增效的设备，分别用3台185kW功率的底流泵，2台圆盘给料机，同时，5台大功率变频器距离配电室内PLC柜很近，存在较强的变频谐波干扰，影响PLC数据传输。

2.2 接地系统干扰

正确接地，既能抑制电磁干扰，又能抑制设备发出干扰。相反，错误接地，则会产生干扰，影响PLC正常工作。该选煤厂建厂早，受设计限制，东区生产区域采用三相四线制供电系统，6kV变压器中性点接地，系统接地是PE线与N线共用。这种接地系统的不完善，直接影响东区集中控制系统正常运行，尤其表现在屏蔽层接地方面，现场接线混乱，多点接地时存在地电位差，诱发环路电流，干扰信号传输，导致PLC控制系统非正常运行。此外，屏蔽层在变化磁场中也会产生感应电流，经过屏蔽层与线芯的耦合，发生干扰信号，造成PLC内部逻辑单元和模拟单元的非正常工作，严重时，将导致PLC数据混乱、程序跑飞或死机。

3 整改措施

变频谐波干扰，其根本原因在于变频器的输出电压和电流有很强高次谐波成分，影响PLC传输稳定性，造成信号波动，同时还会有较强的电磁辐射对电气设备控制电缆信号的传输产生干扰。新加压配电室因使用大功率变频器，为了降低其对PLC的干扰，需将变频器主回路端子PE正确接地，动力线、控制线分开布置，使信号线远离变频器输入输出线，严禁与其平行敷设，并单独接地。信号线进行接地时，屏蔽层应在信号侧接地，当中间有接头时，屏蔽层应牢固连接，做好绝缘处理，避免多点接地。

接地系统干扰主要由屏蔽层多点接地存在地电位差，进而诱发环路电流，造成信号传输干扰。屏蔽层变化磁场中会产生感应电流，与线芯耦合后，发生干扰信号，造成PLC数据混乱、程序跑飞或死机。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。该厂组织职工重新打接地极，各配电室配电柜之间采用串联一点接地方式，用大截面铜排或绝缘电缆连接柜体中心接地点，用铜母排把主厂房各配电室接地点上下连接起来，再将接地母线直接连接接地极。现场大型电动机等设备外壳采用编织线重复接地。用于应对此类干扰的对策有将各配电柜接地点用铜排或电缆连接，与可靠接地极连接。PLC柜单独接地，与厂房接地分开，即可得到处理解决。

此外通过追踪、观察，全面分析干扰源，也制定了以下几种抗干扰技术，用来预防干扰现象的出现，保护安全生产。

3.1 电缆选型

因为该厂东区PLC控制系统使用的施耐德的中型PLC，暂时没有更换PLC的打算，只能在该PLC基础上从其他方面进行选型，综合考虑，发现传输电缆受干扰现象较严重。因此，该厂对远距离传输的控制电缆，尤其是开关量电缆，进行重新选型，选用屏蔽电缆;对模拟量电缆和通讯电缆采用施耐德专用屏蔽线;对分站的分支器采用金属屏蔽盒保护，保证屏蔽盒有效接地。

3.2 电缆敷设、接线优化

该厂组织职工对PLC主站、分站等现场设备的控制电缆参数、布置等进行重新排查，画出布置分布图，综合现场环境，找出受干扰较严重的电缆区域。对该区域，敷设动力电缆专用桥架或控制电缆专用桥架，把动力电缆、控制电缆分开敷设，敷设间距需≥600mm。对无法分开敷设的区域，采用控制电缆加装穿管等方式进行保护。目前，该厂已累计敷设专用电缆桥架约550m，动力电缆、控制电缆重新敷设约1500m。

4 取得的效果及效益

经过整改，经过1个月跟踪测试，压滤集控FIX画面显示正常，设备运行正常，新加压PLC柜电磁干扰显著降低，数据传输稳定达成预设目标。每年可节约PLC模块材料成本≈消耗量（5块） ×单价（6800元）= 5× 6800元/块=34000元/年。同时，通过降低新加压PLC柜电磁干扰，保证数据传输，提高了控制系统稳定性，有效地降低了事故台时，节约电能，降低生产成本，为选煤生产赢得了时间，有利于合理组织生产，提高产品的稳定性，增强产品的市场竞争力。

5 总结

PLC控制系统经常出现受干扰而引起故障停车的现象，影响生产连续性。该厂通过分析干扰源，对症下药，制定整改方案，采取针对性的解决办法和措施，并应用到实际生产，在一定程度上抑制了PLC干扰，增强了抗干扰能力，取得了不错的效果。但电磁干扰依然存在，现阶段只能做到控制、降低，这为我们今后的工作提供了努力优化完善的方向。一：进一步巩固已取得的成果，并不断发展完善，力争进一步降低电磁干扰，保证数据传输。二：不局限于新加压，对生产现场加大排查范围，综合现场环境，找出受电磁干扰较严重的区域，并作出整改方案，防范于未然。

参考文献

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[3] 邱志顺.PLC抗干扰技术在工业控制系统中的应用[J].集成电路用，2020，37（01）：88-89.

作者简介：  张一硕，女，工程师，淮北矿业集团临涣选煤厂生产技术部主办。