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刍议高炉自动化中PLC抗干扰技术应用 　　摘要：本文分析了PLC自动化系统内外部干扰产生的原因，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境。在系统设计、安装和调试阶段，必须对环境作全面分析，确定干扰性质，从而采取相应抗干扰措施，才能保证系统长期稳定的工作。 　　关键词：PLC控制；自动化；抗干扰技术；滤波 　　中图分类号：TG155.92 文献标识码：A 　　引言 　　高炉自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的集中安装在控制室，有的分散安装在生产现场的各单机设备中。由于它直接和现场的I/O设备相连，外来干扰很容易通过供电电路和I/O信号线缆侵入，从而引起控制系统的误动作。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。在现场的生产环境下，外部干扰是随机的，与系统结构无关，且干扰源是无法消除的，只能针对具体情况加以限制；内部干扰与系统结构有关，主要由系统内交流主电路、模拟量输入信号等引起。合理设计系统线路，能够削弱和抑制内部干扰并防止外部干扰。 　　1 高炉自动控制系统简介 　　以某高炉建设项目为例，该项目的自动化控制系统采用先进的网络结构和Quantum140系列冗余PLC系统，实现对整个2500m3高炉生产设备的联锁控制、实时数据采集与分析、设备状态监控与报警、过程趋势数据采集与处理、报表打印和画面显示，完成生产设备的基础自动化及过程计算机控制。各个PLC站、上位监控机和工程师站之间采用环路光纤配置的TCP/IP工业以太网连接，构成了高炉生产的综合监控网络。根据炼铁工艺对自动化系统的要求，实现对配料、喷煤、上料、炉顶、热风炉、TRT及锅炉、鼓风机等系统的控制以及对高炉本体、热风炉等生产工艺的数据采集处理及回路控制。本系统由9套冗余PLC控制器、6个工程师站、2台服务器和20个操作员站组成。基础控制层采用Quantuml40系列PLC，PLC主站与分站之间采用远程I/0方式扩展。各PLC站通过网络通信模板、交换机、TCP/IP工业以太网与工程师站、服务器或操作员站进行通信，其传输速率为100Mbit/s，传送介质为超5类屏蔽双绞线或光纤等。 　　2 PLC抗干扰技术的应用 　　2.1 电源部分抗干扰措施 　　高炉区域内各动力变压器的电源???动造成了电压畸变或毛刺、频率的波动等，这些都将对PLC及I/O模块产生不良影响。在实际项目中，主要采取以下措施消除来自电源部分的干扰。 　　2.1.1 系统增加滤波、隔离、屏蔽、开关稳压电源系统。设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从电源线传导到系统中。使用隔离时，必须注意屏蔽层要良好接地，次级连接线要使用双绕线(减少电线间的干扰)。隔离的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层。初级的屏蔽层接交流电网的PE线，而次级的屏蔽层接直流0V端。为了抑制电网大容量设备的启停(如水泵等)引起电网电压的波动，采用了开关型稳压电源，以保持供电电压的稳定。 　　2.1.2 控制器与I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电源分开，这样当输入输出供电断电时，不会影响到控制器的供电。 　　2.1.3 所有PLC控制器均采用在线式不间断供电电源(UPS)供电，从而提高供电的安全可靠性。 　　2.1.4 系统PLC主控器电源部分均采用冗余电源，保证系统的正常运行。 　　2.2 接地抗干扰措施 　　高炉各区域PLC均采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点由单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式，即使用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于1Ω，接地极均埋在距建筑物5～10m远处，而且PLC系统接地点与强电设备接地点均相距106m以上。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，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地。 　　2.3 输入输出信号的抗干扰措施 　　选用I/O模块时，应考虑隔离的输入输出信号和内部回路比非隔离的抗干扰性能好，无触点输出比有触点输出产生的干扰小，输入模块允许的输入信号ON-OFF电压差大、抗干扰性能好、OFF电压高对抗感应电压有利等方面。因此，从抗干扰的角度考虑，在干扰大的场合和安装在控制对象侧的I/O模块，宜使用绝缘型的I/O模块。本系统主要采用了以下几个抗干扰措施。①DI信号的抗干扰。系统主要采用在各DI