浅谈大功率低压变频器对PLC控制系统干扰的分析及处理

曾韶锋

摘 要： 本文对大功率低压变频设备对PLC结构产生的影响的进行分析，并提出了有效的处理办法。

关键词： 大功率;低压变频器;PLC系统;影响分析;处理办法

某发电厂投产了一台330MW亚临界机器，其化水系统配备的两台工业水泵采取立式设计，能在工频、变频条件下切换运转，水泵电机功率是110kW，分别配置一套ABB高功率低压变频设备。稳定运转时工业水泵保证“一用一备”，当工作泵跳闸和水压小于联锁运动值时备用泵通过工频形式自开启投运，保障工业水压符合运行需求。工业水泵远程操控与监视通过PLC控制系统完成。

1 故障排查与分析

为保证变频器可以重新投用，借助停机时间通过测试仔细检查整个控制系统。通过排查得知，当变频投用时，PLC控制平台远程I/O模块将产生间断性的超大频ErrorA与ErrorB红闪，替换A、B线路75Ω终端搭配电阻后故障依旧存在。检查工业水泵操控逻辑得知，但产生ErrorA与ErrorB红闪现象时，“工业水泵变频工作反馈信号”及时消失，PLC控制系统判定工业水泵停止。[1]为避免工业水泵憋压，最初逻辑设计是工业泵停止联关口电动门。这时出口电动门闭合，备用泵的开启指令由于受到影响而不能顺利传输，工业水停断。

在逻辑传出信号后利用RS触发装饰捕捉跳变过程，确定了工业水泵操控异常是由变频干扰导致信号跳变。PLC控制平台PLC远距离柜分布于集中水泵室380V配电室中，和工业水泵变频管理柜接近;远距离柜子站140CRA93100结构和主站140CRP93100之间经SYWV75-5（2P）式同轴导线，以Modicon S908 I/O总线预计交互信息，传到媒介为模拟信息;同轴导线和工业水泵动力导线在户外桥架上分开设置，但进到集中水泵室导线沟后产生了混叠现象。在变频装置运转时，变频装置PMW电压调节方波窜进模拟通讯信号，令波形改变、信息异常。[2]最终判定，变频装置的谐波窜进了远距离站的通讯信号，令信息紊乱，导致工业泵不能变频工作。

2 处理方案探究

对于干扰问题制定了几种处理方案。

方案1：通讯同轴导线外设置屏蔽接地。原本SYWV75-5（2P）式同轴导线已经用钢网作为防护与隔离，选择直径与防护等级都满足设计需要。为不断提高屏蔽效果，能采用直径为20毫米的镀锌钢管设置在导线沟中的同轴导线外，且用铜线把金属管端部连接成完整的屏蔽，在远距离子站柜侧集中接地。这一方案实行后，导线沟中空间受限，促使线间电磁感应依旧不能避免，镀锌钢管接头位置比较薄弱，变频装置的干扰并无法彻底消除。在试运阶段了解到，工业水泵在高负荷条件下依旧会产生信号紊乱情况，所以这个方案不成功。

方案2：规避工业水泵动力导线，重新安装通讯线缆。同轴导线由户外桥架进到集中水泵室导线沟后，不再同动力导线平行安装，而是采用贴墙套管，顺着集中水泵室外墙穿管安装，到位后接着穿墙进到远距离站控制柜下部，避开动力缆线安装路径。这个方案实施早期变频投用暂时没有干扰PLC系统，但远距离站和变频柜相邻很近，远距离站下部会被变频谐波污染;远距离I/O系统的ErrorA与ErrorB红闪问题依旧存在，表示PLC控制系统仍然受到变频信号的影响。

方案3：调整信号传递模式。光纤通讯具有传递频带宽、通讯容量大、传递损耗小、中继路径原，线径小、重量轻，绝缘、防电磁干扰水平高、防腐蚀、敷设水平高，可绕性佳，无电火花以及保密性高等优势，能够在特殊工况下应用。由此，以光信号取代原电信号用作信号传递介质，能彻底解决变频谐波影响。

3 最终方案的执行与成效

通过综合探究，最终选用调整信号传递模式的处理方案。PLC控制平台远距离I/O通讯采用Modicon S90 RIO总线系统，所以选择S908 RIO协议式光纤中继装置把远距离I/O站模拟信息通过协议转变成光信号，光信号经光缆传输到主站中继器，然后转变成电信号用作控制器计算（改造前后结构图见下图）。由此，在化水控制房和總水泵室之间重新安装两个长度为500米的GYTS-6A1b多模6芯钢带纵包层绞式电缆，光缆钢带通过尾纤盒和光纤中继器一同接进信号地，消除光缆钢铠传递谐波，让信息传递更为稳定。改造之后，整个通讯结构具备了对等传递、突发信息、总线仲裁等作用，实现了远程高速度传递、电气与地线分离、防电磁干扰等特性。

通讯系统结构图

参考文献：

[1]严郁.大功率低压变频器对PLC控制系统干扰的分析及处理[J].电工技术，2016（11）：92-93.

[2]尤晟，张燕.我国中低压变频器及其在电机控制应用领域的市场分析[J].时代金融，2015（23）：308+310.