王晓云 丁桂环 王雪艳
摘 要：随着我国科学技术的不断进步，越来越多的现代化机电设备应用到煤矿生产中，使生产效率得到大幅提高。PLC技术因其特有优势被广泛应用于煤矿选煤厂中，其具有较高的控制精度、简单的结构以及较广的适用面等特点，不仅能够提高机电设备自动化水平，而且能够改善生产条件，降低事故率，已成为选煤厂正常运行的重要组成部分。但PLC控制系统在应用过程中会受到严重的干扰，导致设备出现误动作或信号传达错误，影响设备的正常运转。本文简要介绍了选煤厂PLC控制系统的干扰源，重点分析了选煤厂PLC控制系统常用的抗干扰措施，以期能为有关方面的需要提供借鉴和参考。
关键词：选煤厂；PLC控制系统；抗干扰措施
在选煤厂机电管理中，由于外部不良环境的影响，PLC控制系统受到严重干扰，电流脉冲、信号干扰以及硬件配置等因素直接威胁到PLC控制系统的正常工作，需要采取适当的抗干扰措施，使控制系统安全、可靠、准确地工作，从而提高生产效率，保障安全生产。
1 PLC控制系统的特点
PLC控制系统综合了电气液压技术、自动控制技术、传感器技术等多种先进的技术和方法，采用一类可编程的存储器，能够通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，具有较高的可靠性和稳定性。PLC控制系统相比传统控制系统而言，具有结构简单、可操作性强、管控质量高等优点，能够在实际应用中实现分散控制，集中管理，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言改变设备运行程序，有效解决了系统中的线路复杂和难以修改的问题，能够根据不同的作业环境调整施工工艺，降低了传统控制系统中继电器触点接触不良引发的故障，并大大减少了设备的安装调试时间，具有完善的自诊断和显示功能。
2 选煤厂PLC控制系统的干扰源
PLC控制系统虽然具有较高的自动化程度和较广的实用性，但自身存在一定的缺陷，在复杂环境下容易受到各种因素的干扰。特别是作业现场电流或电压出现剧烈变化，会产生辐射、感应、脉冲等，杂乱的信号对控制系统正常工作造成严重影响。
2.1 干扰源的分类
1）共模干扰。这种干扰由于电位差产生于信号和地之间，一般情况下由电网串入、地电位差以及空间电磁辐射在信号线上感应的同方向电压迭加而成。不对称电路会使共模电压转换成差模电压，对测控信号产生直接影响，甚至损坏各种元器件。
2）差模干扰。这种干扰是作用于信号两极间的干扰电压，主要由电磁场在信号间耦合感应和由不平衡电路转换共模干扰所形成。差模干扰一般在信号两端直接叠加，对控制精度和测量结果造成一定影响。
2.2 PLC的干扰源分析
1）接地不当干扰。如果屏蔽电缆的屏蔽层是两端接地，会导致无法均匀分布各个接地点电位，地电位差存在于不同的接地点间，使接地线、屏蔽层和大地构成闭合环路，感应电流出现在电缆屏蔽层中，受芯线与屏蔽层的耦合影响使信号回路受到干扰。如果在选煤厂一点接地系统中错误地进行了多点接地，就会产生严重的干扰信号，破坏整个控制系统的稳定运行。
2）电源干扰。PLC控制系统所使用的电源一般都是由电网的工频交流电源经降压和整流处理而来。由于电网自身很容易受大容量电气设备启动和停止的影响，从而导致尖脉冲或浪涌电压等现象对交流电源造成较大幅度的波动。
3）信号线引入干扰。在选煤厂的自动化控制系统中，需要使用大量的传输线来连接配电盘接触器、电动机保护辅助触点以及设备限位触点等，利用传输线传输检测信号和控制信号时，经常会被外部干扰信号侵入，煤尘、介质等会引起的触点接触不良，仪表电源的串入造成引号干扰，感应负载开断过程会出现的波动干扰，上述信号干扰会严重影响起I/O信号的工作精度，降低系统的稳定性，损伤控制系统的元器件。
4）电磁干扰。在大部分选煤厂中，都分布着高电压、大电流的产生和分断装置，在启动这些大电流装置或正常工作过程中，会严重干扰整个PLC系统。例如接触器、继电器等电气设备的动作将会产生大量的电磁场，这些电磁场会通过控制线入侵到控制系统中，造成PLC装置无法动作或误动作。
5）谐波干扰。由于变频器的主电路由交流—直流—交流组成，输入电流的波形在整流回路中为不规则矩形波，按傅立叶级数将波形分解为基波和各次谐波，其中输入供电系统受到高次谐波的严重干扰。与此同时，高次谐波电流还通过电缆向空间辐射，对附近设备造成干扰，而变频器虽然会产生谐波干扰，但也受谐波干扰的影响。所以，变频器在使用过程中不仅需要考虑抑制干扰，而且需要抗干扰的措施。
3 选煤厂PLC控制系统常用的抗干扰措施
1）预防电源干扰。一是变压器选用带屏蔽层的，能够对尖脉冲和浪涌电压的通过产生阻止作用，确保屏蔽层具有抑制静电感应和高频干扰效果，至少将两层以上屏蔽保护设置在隔离变压器的原、副边之间；二是针对部分系统要求较高，可以将低通滤波器安装在隔离变压器前，防止系统中进入高频干扰信号；三是缩短交流电引进线，在变压器和低通滤波器附近引进接口，避免系统受到50 Hz信号的干扰。
2）合理布置传输线。在选煤厂设备安装布线时，PLC控制器需要远离电焊机、大容量变频装置以及大型动力设备等干扰源，避免在开关柜中安装同时安装高压电器和控制器。在布置信号线和动力线时，需要分开走线，在不同的金属软管内分别放置信号线和动力线。传输线的选用也非常重要，信号传输线一般采用双绞线或屏蔽线，双股绞合屏蔽线通常采用模拟量控制信号线。技术人员可以将隔离继电器与外部接触器、启停铵钮等设备应用于PLC输入输出控制回路中。针对输出负载干扰，可以采取晶体管输出的旁路电阻保护或直流输出加续流二极管保护。针对煤尘、药剂等造成的开关接触不良，可以定期对触点进行清理和加固，并更换为密封式触点电气件。
3）合理运用隔离措施。在PLC控制系统中，隔离开关量信号时一般采用光电可控硅或光电耦合器，而光电耦合器隔离措施经常应用于PLC的模拟量模块中。使用这些隔离措施不但能够使外界对PLC控制系统的干扰大幅降低，而且能够使CPU模块得到有效保护，避免高压电的侵入危害。不过如果PLC内部的隔离措施无法满足抗干扰效果，需要将继电器设置在开关量信号输入或输出回路上，有效隔离干扰信号，保障控制系统正常运行。
4）抑制接地干扰。在洗煤厂机电设备管理中，一般采用并联一点接地和串联一点接地方式连接控制系统，并联一点接地方式能够减少电流通过导线时所产生的压降影响，而并联一点接地方式适合应用于集中布置的PLC系统中，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极，如果装置具有较大间距，需要使用串联一点接地方式。在设置地线时，缩短电路接地线，在条件允许的情况下加粗导线截面，根据电流大小按比例加大支线、干线和总线的截面。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。
4 结束语
综上所述，抗干扰是一个十分复杂的问题，虽然PLC控制系统自身已具备较好的抗干扰能力，但是选煤厂的很多设备处于强力电磁环境中，在使用和维护过程中会产生各种干扰因素，使PLC控制系统的抗干扰能力降低。这就需要生产单位采取有效措施增强系统的抗干扰能力，使PLC系统能够安全、可靠、准确地工作，从而达到提高生产效率的目的
参考文献
[1]张兴华.PLC技术在机电控制系统中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2015（11）.
