联系我们
位置:主页 > 新闻动态 >

换热站自控系统干扰问题分析
【摘 要】介绍了换热站自控系统中变频器干扰的原因和防治措施以及PLC干扰的原因及解决办法。
【关键词】变频器;干扰; PLC;屏蔽: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。
随着技术的进步,变频器和PLC作为自动化监控系统主要组成部分,在换热站控制系统中得到了广泛应用,他们在保证供热系统稳定运行、节约能源方面起到了积极作,但他们也产生了矛盾,即存在着变频器产生干扰,而PLC易受干扰的矛盾。
 1、 干扰的主要表现:
    1.1 电机速度不稳, 时快时慢;
    1.2电机有时自动停机;
    1.3 操作任何按钮(包括变频器上按钮)电机都停不下来。
1.4通过PLC不能远程控制电机启停、变频器不能按远程设定频率运行、变频器实际运行频率与在PLC显示频率不一致。
1.5换热站监控平台无法对二级换热站远程监控或监控信号不稳定时断时续。
1.5热工仪表在现场触摸屏显示数值不稳定与现场实际值不符等。 
2、变频器产生干扰的原因及解决办法
2.1变频器产生干扰的原因
变频器干扰主要有:一是变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件,其产生的谐波对电网将产生传导干扰,引起电网电压畸变,影响电网的供电质量:二是变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件,在输出能量的同时将产生较强的电磁辐射干扰,影响周边电器的正常工作。
2.2、减少或削弱变频器产生干扰的方法
变频器品种繁多,制造工艺和抗干扰电路设计成本原因,其干扰影响大相径庭。档次高一些的变频器本身内置滤波器,对输出、输入电压均有较好的净化作用,对常规设备干扰很小,甚至可以不去考虑。但部分国产或合资小品牌变频器产生的干扰较明显,且干扰极难排除。有时只有加装诸如电抗器之类的滤波功率器件,这样就增加了系统成本。变频器(品牌不同,产生的干扰程度可能不一样)常用的减少或削弱变频器产生干扰的方法通常有以下几种:
2.2.1增加电抗器
可在变频器的一、二次侧安装电抗器。使用电抗器降低电压畸变率,变频器的一次侧安装的电抗器常称为进线电抗器,它接在电源和变频器之削,可以降低变频器系统输入电网的谐波电流,改善变频器的功率因数,最大限度地减少谐波对电动机以及由同一电源系统供电的计算机、仪表、PLC等其他弱电设备的影响:同时还可以抑制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击,有效地保护变频器。
变频器的二次侧安装的电抗器,常称为负载电抗器,又称输出电抗器。它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,同时,输出电抗器还能吸收变频器输出谐波,起到降低电动机的噪声作用,并能限制电动机绕组上的电压上升率。此外,负载电抗器也可起限流器的作用,在电动机短路的情况下保护变频器。输出电抗器也会吸收电动机负载引起的电流浪涌,可避免变频器误跳闸。正确配置合适的电抗器与变频器配套使用,就会提高变频器系统的可靠性、运行性能和效率。
2.2.2使用滤波器
滤波器分有源和无源。采用滤波器后,满载时进线中的电压畸变率可降至5%~10%。目前市场中有很多专门用于抗传导干扰的滤波器模块或组件,这些滤波器具有较强的抗干扰能力,同时还具有防止用电器本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸收功能,对各类用电设备有很多好处。交流电源线滤波器既可用在交流电源上,也可以在直流电源上使用;但直流电源线滤波器不能用在交流的场合。
2.2.3将整个变频器屏蔽
将整个变频器系统进行屏蔽,可减小其对外的干扰,也能防止其受干扰
2.2.4 在变频器柜电源进线端的电缆套上1.5~2m的金属蛇皮管,并要做好蛇皮管外壳的良好接地,这也是防止变频器运行过程产生谐波干扰的措施。
3、PLC受干扰的原因及危害
生产中,现场引起PLC干扰的原因很多,其原因基本上是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射:磁场改变产生电流,产生电磁波。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常,严重时将引起元器件损伤,如PLC系统I/O模件损坏。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动作和死机。在现场中有以下几种情况可产生干扰,即强电干扰、柜内干扰、信号线的干扰、接地系统混乱的干扰和变频器干扰。
3.1强电干扰
在柜外布线时(在电缆沟、电缆桥架、穿管等敷设方式),信号电缆和动力电缆应分布在不同层,不允许平行敷设,防止强电通过电磁耦合对信号线路产生干扰。
3.2柜内干扰
PLC不能和高压电器安装在同一个开关柜内,在柜内PLC应远离动力线。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载,如继电器、接触器的线圈,应并联RC消弧电路。
3.3信号线的干扰。
信号线的干扰主要是来自空间的电磁辐射,有差模干扰和共模干扰两种。差模干扰是指叠加在测量信号线上的干扰信号,这种干扰大多是频率较高的交变信号,其来源一般是耦合干扰。可在输入回路接RC滤波器或双T滤波器进行抑制。或者,将电压信号转换成电流信号再传输。共模干扰是指信号线上共有的干扰信号,一般是由被测信号的接地端与控制系统的接地端存在一定的电位差引起的,一般采用输入线采用绞合线,因其感应互相抵消,能降低共模干扰。
3.4接地系统混乱造成干扰
PLC控制系统的正确接地是非常重要的。正确的接地,不但能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。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。
3.5变频器干扰
变频器启动及运行过程中产生的谐波引起电网电压畸变,影响PLC工作电源质量;同时变频器的输出会产生的较强的电磁辐射干扰,对PLC的I/O点有影响。
4、PLC的抗干扰措施
尽管PLC系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生干扰,但是多数产品对此已有防范措施,其干扰可以忽略不计。因此主要考虑来自系统外部的几种干扰源并采取相应抑制措施。主要包括:
4.1隔离变压器
主要是针对来自电源的传导干扰。可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。同时还兼有电源电压变换的作用。
4.2信号隔离器
在信号传输过程中,增加隔离器,防止干扰信号进入PLC系统。
4.3屏蔽
将PLC自身的各模块均采用屏蔽措施,如果是现场测点信号进入PLC,则应通过屏蔽电缆。将变频器等干扰源用铁壳屏蔽,不让其电磁干扰泄漏,是非常有效的方法。注意的是,屏蔽罩必须可靠接地。
4.4良好接地处理
PLC控制系统要有统一的良好接好,逻辑地和安全地要分开,并且不要和电气地串在一起。开关量信号不需要接地。模块量信号要做接地处理。与变送器信号连接并采用屏蔽接地时,只需要单点接地,即在控制系统一端接好。
4.5传感器的连接线不宜过长,切勿将过长的连接线部分盘成圈状放在变频器柜内。传感器连接线尽量缩短也是可以防止高次谐波产生对弱电系统仪表的干扰。
4.6将变频器控制线与热工仪表的二次线采用屏蔽线,在桥架中两导线的平行部分用铁皮隔板隔开,屏蔽线的屏蔽层应做良好的接地,接地线与接地体的连接应牢固可靠。
4.7可在热工仪表的二次线末端串接一个小电容器,可起到将高频干扰信号旁路掉。电容器的一端接仪表二次线,另一端也要做良好的接地。
4.8 根据产品要求, 合理布线, 强电和弱电分离, 保持一定距离, 避免变频器动力线与信号线平行布线, 应分散布线;
   4.9 适当降低载波频率;
    4.10 若用通讯功能,RS485通讯线用双绞线
4.11软件防干扰措施
现场应用中经常采用软件和硬件相结合的滤波方法,能进一步提高系统的安全可靠性。软件滤波尽管要占用一些系统资源,但具有灵活、方便、功能强的优点。其滤波防干扰措施主要有限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)和(限幅)消抖滤波法等。对某些易受干扰的控制信号,在PLC程序中做适当的延时处理,就是一种有效的软件滤波应用方式。
此外,还有几种可行的方法。如,信号端子外加中间继电器;选择比干扰电压增加稍大电压等级的中间继电器来保护I/O点;PLC由交流电流供电改为直流电源(有的PLC其输入、输出模块为交、直流二用);信号模式由电压信号转换成直流4--20mA电流信号等。
5、结束语
随着供暖系统自动化程度越来越高,其干扰和防干扰措施也越来越受到企业的关注。实际生产中,变频器作为强电和弱电信号的同一载体,既受现场的供电和用电设备的干扰,也会在运行时干扰其它设备的运行。因此,变频器的防干扰措施,不但保护了自身,而且也减少了对PLC等设备的干扰。同样,PLC控制系统中的干扰是个十分复杂的问题,在设计和应用中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制干扰,保证PLC控制系统正常工作,使供热系统能够连续稳定地进行。
参考文献:
[1]于晓云,许连阁.变频器产生的干扰厦解决方案.中国工控网
[2]曹敏玲.PLC现场干扰问题浅析.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
 
 

电话:186 1696 8576 /138 1733 5869
联系人:徐工
Q Q:137962951
邮箱:137962951@qq.com
地址:上海市奉贤区奉城镇新奉公路6804号