换热站自控系统干扰问题分析

张云锋（滨州鑫诚热力有限公司,山东滨州256600）

换热站自控系统干扰问题分析

张云锋
（滨州鑫诚热力有限公司,山东滨州256600）

摘要：本文通过对现实生产中几个干扰问题的分析，重点介绍了供热系统二级换热站干扰的原因及处理办法，从而保证供热系统安全稳定运行。

关键词：变频器；干扰；PLC；接地

随着人民生活水平的提高，对城市供热水平也提出了更高的要求；换热站自动化监控系统的建设不但提高供热系统的稳定性和供热效果而且节约了能源，但换热站干扰问题的存在却影响着自动化监控系统的运行。所以为了保证系统可靠安全的运行和自控控制的精度监测，加强对系统的控制，人们从设备的选型和安装，系统的设计，调试和生产维护等各个环节，已经表现出越来越重视自动化控制系统的抗干扰能力的趋势。

本文探讨了如何通过各种措施来提高系统的抗干扰能力，从而实现系统的安全运行。

1供热自控系统介绍

供热系统二级换热站自控系统包括：压力测点、温度测点、温控阀、电磁阀、流量计、热量表、水泵电机、变频器、PLC、监控平台等；现场控制以PLC为中心，负责采集压力值、温度参数、变频器频率、变频器运行状态及温控阀开度等并能根据“设定值”自动控制电机频率和温控阀开度并能控制电机的启停，真正实现了换热站自动运行；在PLC传输口连接GPRS传输模块通过无线网络与监控室监控平台连接，监控平台能实现对二级换热站的实时监控，真正实现了二级换热站的无人值守、自动运行功能。但以PLC为中心的自控系统却极易受到干扰，影响了换热站自控系统的稳定运行。

换热站自控系统示意图

2案例分析

（1）二级换热站刚开始供暖运行时，由于天气不是很冷，变频器运行频率是30HZ，监控系统很稳定；随着天气渐冷，当变频器频率是46HZ时，监控平台显示“二级换热站信号无法检测”当循环泵切换至工频运行或频率降低后又恢复正常，经试验分析确定是由于变频器引起的干扰。

（3）有一换热站发现事故隐患，为不影响居民的正常供暖，在供暖设施及自控系统运行条件下维修；在配电柜接入电焊机焊接改造，发现自控系统监测的数据不稳定，忽高忽低，电机也时快时慢，造成系统不稳定；电焊机关掉后，系统恢复正常。在电焊机与配电柜间加隔离变压器后再启动电焊机，系统稳定运行。

干扰在我们生产中经常出现，它不但会使各种仪表测量不准确，影响数据的通讯，还会引起系统工作异常，情况严重的话会损伤元器件，如烧坏PLC系统DI输入；对于现场隔离性能差的自控系统，有可能会引起信号相互干扰，从而导致供地系统总线回流，造成系统逻辑数据紊乱、进行错误的工作动作或者死机。为了尽可能的减小干扰对我们的危害，供热工程除了要按设计规范设计，还要求我们了解施工过程中易引起干扰的因素及防治措施。

3干扰因素及解决措施

供热系统中，干扰源一般都发生在电流或电压剧烈变化地方，这些部位电荷剧烈移动产生磁场的同时磁场会改变从而产生电流和电磁波。能够促使在现场中产生干扰的因素如下：

3.1变频器干扰

3.1.1̓变频器干扰原因̓

逆变电路、整流电路和控制电路是变频器的主要组成部分。具有非线性特性的电力电子器件组成逆变电路和整流电路。变频器输出波形除了基波意外，还会因为当变频器运行时，快速开关动作会导致产生高次谐波。而变频器产生干扰，无论是何种干扰类型，其主要原因就是这高次谐波。

3.1.2̓变频器干扰防治措施：

1.2 试验仪器与设备 ME204电子分析天平(上海恒勤仪器设备有限公司)，HHS电热恒温水浴锅(上海博迅实业有限公司)，AR224CN电子分析天平(奥斯豪仪器有限公司)，S40K酸度计(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)，SLS-60-100均质机(廊坊通用机械有限公司)，LC-2P打浆机(江苏领潮实业有限公司)，DJM-50LA胶体磨(上海东华高压均质机厂)，阿贝折光仪(上海晓光仪器有限公司)，SQY-DSX—280B手提式不锈钢压力灭菌器(上海申安医疗器械厂)。

（1）增加电抗器。电抗器分进线电抗器和出线电抗器。进线电抗器在变频器的一次侧，安装在电源和变频器之前，可以改善变频器的功率因数，降低输入电网的谐波电流，最大限度地减少谐波对设备的影响；变频器的二次侧安装的电抗器，叫出线电抗器，接在变频器与电动机之间，能够限制与电动机连接的电缆容性充电电流。

（2）使用滤波器。采用滤波器后，满载时进线中的电压畸变率可降至5%～10%。同时还具有防止用电器本身的干扰传导给电源，还兼有尖峰电压吸收功能，对各类用电设备有很多好处。

（3）变频器合理选型。现在市场上变频器种类繁多，档次高低也各不相同。档次高一些的内置滤波器，能较好的净化电压，对常规设备干扰很小可以忽略不计。但部分小品牌变频器由于成本原因（滤波器或电抗器都没有）及技术原因（抗干扰技术不完善），导致产生的干扰较明显，且干扰极难排除。因此合理选择变频器类型也是减小干扰的重要措施。

（4）加隔离变压器，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前，主要是针对来自电源的传导干扰。

3.2电源干扰

电源是干扰信号PLC控制系统的主要途径之一。为减小干扰，可采用隔离性能较好电源对PLC系统供电，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，可用分布电容小、抑制带大的配电器。

此外，为保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电；UPS始终向负载提供高质量的交流电源，达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰、补偿电压下限长期低压等干扰因素，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

3.3系统外线路引起的干扰

3.3.1̓电缆选型

（1）模拟量信号或开关量信号线要选用屏蔽电缆，并作良好接地。̓̓（2）PLC之间或PLC与流量计、热量表之间的通讯线一般选用厂家提供的电缆，在现场环境较好的条件下也可选用带屏蔽的双绞线电缆。

（3）不同类型的信号应由不同电缆传输，交流信号、直流信号和模拟量信号不能共用一根电缆。

3.3.2̓电缆敷设

（1）信号电缆应按传输信号种类分开敖设，模拟量信号、直流信号不能与交流信号在同一线槽内走线；

（2）动力电缆和信号电缆分开敷设，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。

3.4接地系统不合理

干扰产生的原因很复杂，通过专业仪表只能确定干扰是否发生，干扰产生的原因必须根据实际情况加以综合分析和考虑。

（1）PLC控制系统的地线包括屏蔽地、系统地、保护地和交流地等。接地系统混乱造成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。

（2）安全地或电源接地：电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，保证了人身安全，避免了安全事故的发生。

（3）系统接地：为了使PLC控制器与所控的各个自控设备同电位而做的接地电阻不大于4Ω接地，称“系统接地”。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，称为“控制系统地”。

（4）信号与屏蔽接地：PLC控制系统信号线必须要有惟一的参考地，防止形成“地环路”。

合理的接地系统对PLC控制系统中非常重要的环节。准确无误的接地，不仅能保护人身安全，避免设备损坏同时也能对电磁干扰进行抑制；若接地错误，PLC系统就不能正常工作运行，引入严重的干扰信号，严重时还可能危害人身安全和造成财产损失。

4结束语

在企业的实际生产中，干扰，尤其是PLC控制系统中的干扰是非常复杂且重要的问题。现代企业越来越关注供暖系统，尤其是伴随着自动化程度的提高，系统的防干扰及干扰措施也越来越完善。为了保障PLC控制系统正常工作，有效合理的抑制干扰，在系统的设计和应用中必须综合考量各方面的因素，才能促使供热系统能够稳定连续的工作运行。

参考文献：

[1]孙卫星.水泥生产中变频器产生干扰及PLC防干扰措施[Z]．中国工控网.

[2]曹敏玲．PLC现场干扰问题浅析[Z].中国工控网.

[3]王秀丽等.电机与拖动基础化学工业出版社,2010(02).

[4]张艳兵.PLC控制系统干扰原因及解决措施[J].通化师范学院学报,2013(10).

[5]曹红超,陆波.PLC在电气自动化中的应用问题分析与研究[J].中国科技投资,2013(17).

作者简介：张云锋（1983-），男，山东滨州人，本科，初级助理工程师，研究方向：电气、自控在供热系统中应用。