轧钢生产线PLC控制系统的抗干扰问题研究

薛玺亮

摘 要：伴随工业企业的发展，生产技术不断改进，这在很大程度上推进了工业生产的全新发展，并朝向更加自动化、智能化方向迈进。作为我国重要经济支柱的钢铁行业，其发展更是迅猛突出，轧钢生产线PLC控制系统是基于全面有效控制工业生产而研发的高效系统。本文通过对轧钢生产线PLC控制系统的抗干扰问题的深入解析，并提出了相应的问题解决办法，以期更好的推进PLC控制系统的系统改进与完善，从而更好的为轧钢作业服务。

关键词：轧钢生产线；PLC控制系统；抗干扰问题；研究

1 PLC控制系统干扰的来源

1.1 电源的干扰

轧钢生产中设备用电负荷电流大，冲击大，负载不连续，造成供电网络电压电流的波动较大，从而干扰到PLC设备电源模块的正常运行影响控制系统。电源干扰主要包括了开关、接触器和变频器的频繁操作产生浪涌电压，大电机启动停止、调速以及负载冲击对供电网络产生的瞬时冲击，另外还有来自电网的谐波分量等。

1.2 空间的电磁辐射干扰

轧钢的供电系统电压等级通常为高压10kv低压400v，粗轧电机和精轧电机功率较大，采用大传动交-交SIMADYN D变频调速控制装置和西门子6RA70直流调速装置控制电机，其功率单元采用大容量的晶闸管整流单元控制输出功率，其他辊道和辅助设备多为变频控制电机，这些功率单元设备在工作时会产生非常强的电磁辐射，这些电磁辐射不单单干扰了PLC的内部电路同时也对整个自动化网络造成影响。

1.3 来自信号线的干扰

进人PLC系统的各类通信线、控制电缆受到大功率设备动力电缆的干扰，也包含了来自各个系统的干扰信号，这些干扰信号的携带会直接造成PLC输人输出单元信号工作异常，测量单元的测量精度下降，甚至可能造成某些元器件的损坏。在隔离单元功能缺失的系统中，来自多个系统的干扰会不断叠加，造成共地设备总线上的干扰加强，会直接导致某些PLC采样值变化、逻辑错误、发生死机或者误动，这种来自不同系统之间信号的干扰在PLC系统干扰中比较常见并且发生故障的几率高。

1.4 接地系统的干扰

PLC系统的接地包含了系统接地、屏蔽接地、交流接地和保护接地，各个接地点的电位分布不均就容易造成电位差，从而产生环流，造成对PLC系统的严重影响。特别是一些检修工作中电焊机的使用，其接地更加不规范，会产生较大的接地电流，大的接地电流会直接导致信号严重失真，装置误动甚至损坏。

2 抑制干扰的措施

为了杜绝干扰对PLC控制系统的干扰，必须在PLC系统的构建中配套相关抑制干扰的设施，设施的安装应该本着抑制干扰源、隔离传播途径、提高单个设备的抗干扰能力三方面开展。

2.1 现场所有线缆的敷设必须严格执行标准

电气施工规范规定现场线缆敷设中，线缆必须根据传输内容进行选型，强电弱电信号线必须分层、分开排布，保持一定间隔。弱电信号线必须采用带有屏蔽的导线，并且相互之间的间隔要满足要求，同时设计时应充分考虑位置关系，避免与动力电缆相互交叉和长距离导线的使用。

2.2 选用带隔离功能的电源

为了杜绝来自外部供电网络的干扰信号，PLC电源的选择必须采用带有强弱电隔离模块的专用电源或在PLC输入电压前加装隔离变压器，对于实现重要功能的PLC装置其电源应该选用UPS供电UPS电源从设计结构上就具备非常强的干扰隔离能力，同时其还具备连续不间断供电的能力，因此是PLC控制系统电源的首选。

2.3 提高硬件滤波和软件抗干扰能力

为避免接入PLC装置的信号线带有干扰信号，需要在装置信号回路中设计硬件滤波回路，在信号线与地之间加装电容可以抑制共模干扰，在两级信号线之间加装有源滤波器可以抑制差模干扰。这些硬件抗干扰措施的采用将在很大程度上降低干扰信号的强度，但是并不能彻底的消除干扰，这就需要在系统软件设计时候增加一些抗干扰功能的程序，作为硬件滤波的补充，其中工频采样和数字滤波可以使用定时器滤波时间来消除干扰信号中的周期分量；动态零点通过定时对参考点电位进行校对或清零来实现限制电位漂移；信息冗余通过设置软件跳转结构和标志位来阻隔干扰，这些软件抗干扰措施的应用对硬件抗干扰形成了有效的补充。

2.4 采用规范的接地系统

接地系统对于PLC控制系统的稳定性具有重要的影响，良好的接地系统能够在很大程度上确保电压的正常，从而不会出现由于接地不良而导致的电压浮动，从而造成干扰。系统接地属于隐蔽工程，接地系统的可靠性需要从设计阶段开始就严格执行标准，对于PLC控制系统的接地而言，应该选用直接接地的方式。PLC装置受到所有线缆对地分布电容和滤波的影响，其交换频率均低于1MHz，所以，其整体应该选择一点接地的方式。所有分布在不同位置的PLC装置应该将接地线汇集到中心接地点之后通过单独的接地线与接地极连接。考虑到一些装置间隔比较远，应该在其距离较近的装置附近设置串联接地铜排，铜排将附近装置的接地线汇集后再单独引向中心接地点。

PLC控制系统应选择单独的接地极，决不能于强电系统共享一个接地极，并保持接地极距离建筑物10m～15m同时接地电阻应该小于2欧姆。信号源的接地应该在PLC装置侧进行屏蔽接地，如果遇到信号线有接头或者多条信号线汇集时，应该将屏蔽线按规定连接后进行绝缘处理，决不允许出现多点接地的现象，只能將所有信号线的屏蔽层汇集到适当的接地点后进行单点接地处理。

3 结束语

PLC控制系统的稳定有效运行是确保工业生产得到有效控制的重要保障，为更好的实现工业生产的稳定有序开展，提高PLC控制系统的抗干扰能力是关键，工业企业应对PLC控制系统给予高度重视，并在现有基础上加强技术研发与升级，以更好的满足工业生产的需要，相信，随着科技的不断进步，PLC系统的抗干扰能力也将得到不断增强，从而实现控制系统的稳定运行，为工业生产的智能化发展提供更加优质的系统支持。

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