浅谈在火电厂程序控制系统中PLC的应用

邵 瑞

（新疆华电西黑山发电有限公司，830000）

1 PLC的在我公司的应用

可编程控制器由它的英文名称缩写被我们习惯的称为PLC。PLC的产生实现了硬接线逻辑到存储逻辑的飞跃。PLC的出现取代了传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，其功能从弱到强，应用领域从小到大，今天的PLC在处理模拟量运算、数字量运算、人机接口和网络处理等各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各个行业。

PLC在设计使用中以可靠性高、价格低、功能完善，易学易用、运算速度快等优点在火电厂有着广泛的应用，例如输煤程控系统、气力输灰控制系统、ETS保护控制系统、吹灰程控系统、化学水处理程控系统、循环水控制系统、制氢控制系统、热网首站综合控制系统都使用了PLC作为控制核心。

2 PLC在实际应用中体现的优点

2.1 可靠性高

规范的PLC产品都是采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，其内部电路各元件选取十分严格，电容电阻等常用元件都选用高品质的产品，电路板设计合理，制作规范，具有很高的可靠性。同时使用PLC构成的控制系统和接触器组成的控制系统相比，电气接线及开关接点都大量减少，中间环节减少，故障率也就大大降低，而高可靠性是电气控制设备的关键性能。

2.2 功能完善，易学易用

PLC目前都形成了系列化产品，有各种型号的PLC可供选用，适用于各种规模的工业控制场合。现在的PLC编程软件已经集合了多种功能块，对于工业上所需要的一些应用例如流量统计，PID调节等都可以直接选用功能块来实现功能。此外PLC编程软件还提供用户自定义功能块的功能，方便了程序编制。火电厂应用较多的Concept软件、Unity软件都具有这些功能。同时，这些软件还提供电子帮助文件，在应用某种功能或者某个功能块是可以随时打开说明文件来了解如何使用，深受工程技术人员欢迎。

PLC多用梯形图语言来编制程序，梯形图的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只要能看懂继电器电路图的人员都可以看懂和设计PLC梯形图程序，入口门槛很低。

3 PLC在实际应用中应注意的问题

3.1 电缆及接线的注意事项

1）动力线与控制线和信号线最好分开布置，减少感应电的干扰。

2）PLC控制柜附近不应有干扰源，比如大功率的动力设备、电焊机、无线电台等，尤其不能在柜内安装高压电器。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应有良好的接地。

3）输入输出信号最好使用不同的电缆，不要在一根电缆内既有输入信号又有输出信号。

4）信号最好采用隔离继电器进行隔离。一般我们使用的PLC都是使用低压直流电源，通过隔离继电器来与220VAC信号进行转换，通常是采用24VDC隔离继电器来隔离220VAC电路，使得PLC低压输出可以控制高压设备；用220VAC隔离继电器来隔离24VDC电路，使得外界高压输入信号转换为低压24VDC信号进入PLC，避免强电冲击，保护PLC模块可靠工作。现在也有直接驱动220VAC的PLC继电器输出模块，但是个人认为还是24VDC的模块加隔离继电器的组合更安全可靠，设备故障率也会更低。

3.2 干扰问题

1）强电干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到PLC电源产生干扰。

控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

2） 接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。对此，我们应该做好各种抗干扰措施。

1）正确选择接地点，完善接地系统

良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序死机。

PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。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蔽电缆连接时，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。

3.3 PLC常见故障处理

1）输入输出通道故障

遇到输入输出通道故障，一般都是采用更换备用通道的方法。首先进入程序，将故障通道的点号更换为备用通道的点号，然后将外部接线也更换到相应的通道即可。如果还使用了上位机，则应将上位机相应的标记点也进行更换，使操作或者反馈正确。对于一些微型PLC，比如三菱微型PLC，其输出在内部使用了隔离继电器，如果输出通道故障，有可能是内部的继电器损坏，可以拆开PLC，更换小型继电器即可。需要注意的是使用电烙铁时应将电烙铁加热后断开电源再进行焊接，以防止感应电损坏电路板。

2）模块故障

这种故障只能采用更换备件的方法来处理。

3）程序异常

可以尝试重新启动PLC，或者重新下传程序，如果还不行，有可能是存储器故障。可以更换存储器重新下传程序。或者直接更换CPU模块。

4）热备CPU不能切换

这种情况首先要检查热备方式，如果是使用了独立的热备模块，应检查热备模块工作是否正常，连线是否正确。很多情况下都是由于主、备CPU程序不一致导致不能切换，可以尝试重新导入程序使两边程序一致后再试验切换。

随着PLC应用领域的不断拓宽， PLC产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。

[1]金波.ASIC-PLC全数字式水轮机调速器[J]，浙江大学学报(工学版).2007，41（4）.

[2]邓慧，张明，吴永存等.大型火电厂现场总线网络设计[J]，中国电力.2009，42