抗干扰技术在临涣选煤厂自动控制系统的应用

1、362008年第5期抗干扰技术在临涣选煤厂自动控制系统的应用宗世堂, 王巍, 李辉(平顶山中选自控系统公司, 河南平顶山467002摘要该文结合临涣选煤厂自动控制系统, 从采用优良电源、电缆选择与敷设、完善接地系统、高端的P LC 选型和冗余网络和利用P LC 软件来减少干扰的五方面介绍现场干扰的处理措施。关键词干扰P LC 选煤厂中图分类号T M7文献标识码B临涣选煤厂控制系统分为原煤系统、主厂房系统、中矸储煤厂系统、精煤装车系统4部分, 采用美国GE 公司的4套PACSystem RX 7I 系列P LC 完成全厂的控制, 工艺连接通过皮带栈桥或管道相衔接, 而其生产性质又是一个按时序分段

2、作业的有机结合体。系统采用分布式集中控制,CPU 框架在中央控制室内, 各控制I O 远程框架分布在各设备所在配电室。各配电室分布分散, 数量又多, 不可避免地遇到各种缆线接地、空间磁场、大型设备启停、脉冲信号、变频设备谐波等一系列干扰。在一年多的现场调试中, 采用了如下几种方法来避免或减少现场对P LC 控制系统的干扰。1P LC 盖范围广, 感应电压和电流。尤其是电网内部的变化、开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等, 都通过输电线路传输。因此, 从改善电源质量的角度来配备高质量的UPS 和净化电源十分必要。(1 宽输入电压及输入频率范围。当电网电压(

3、频率 超出UPS 的输入电压(频率 范围时,UPS 会自动转由蓄电池供电。这样, 当电网电压波动较大时, 输入电压(频率 范围窄的UPS 将会经常起动电池, 从而降低蓄电池的使用寿命。故应选择允许输入电压(频3收稿日期:2008-05-05作者简介:宗世堂(1976- , 男, 河南平顶山人, 工程师, 在中选自控系统公司一直从事选煤厂的电气设计、制造及工程安装调试工作。率 范围大的UPS 。(2 高输出电压稳定度。(3 具有频率相位自动同步功能。频率相位自动同步, 能保证UPS 的输出与市电输入在频率及相位上的同步, 避免UPS 系统逆变供电与旁路供电的转换期间产生环流, 造成UPS 逆变器

4、损坏。(4 过载能力强, 可短路保护。由于计算机等负载属于整流型负载, 起动时往往有较大的瞬态冲击电流。因此选择过载能力强的UPS 。交流净化稳压, 与控制, , 提高了P LC 模块的可靠性。临涣选煤厂选用的APC 交流净化稳压电源, 具有稳压范围宽、反应速度快、工作效率高、能长期连续工作、可靠性强可消除电网中的各种干扰等特点, 而且噪声低、体积小、质量轻, 可带阻性、容性、感性负载。配有慢启动、过流保护及过压保护电路。2通过选择与敷设电缆降低电磁干扰与P LC 控制系统连接的各类信号传输线, 总会有外部干扰信号侵入。此类干扰主要有两种途径:通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电

5、网干扰, 这往往被忽视; 信号线受空间电磁辐射感 应的干扰, 即信号线上的外部感应干扰, 往往非常严重。 选用电缆时, 应注意以下几点:(1 开关量信号不容易受外界干扰, 可以用普通控制电缆传输。(2 数字脉冲信号频率较高, 传输过程中易受外界(2 安装抽拉式扫煤器后, 杜绝了积煤造成的胶3效果分析(1 以前由于托辊架锈蚀而较难转动, 特别是在调整下调心托辊架时, 用手调不动, 需借用其他工具, 容易造成安全事故。改造后, 胶带运送机的自动调偏功能恢复如初, 调偏灵活, 节约了人力, 从根本上杜绝了托辊调偏难题, 保证装车作业的安全顺利进行。带跑偏现象。以前, 胶带机尾三面有护栏, 清理积煤时

6、需要对护栏拆卸, 至少需要两人配合。现在一个人轻轻一拉一推, 清理工作即可完成, 解决了机尾卫生处理量大难题, 降低了岗位人员的劳动强度, 保证了机尾清煤的安全作业。2008年第5期干扰, 应选用屏蔽控制电缆传输。(3 模拟量信号是连续变化的信号, 外界的各种干扰都会迭加在模拟信号上而造成干扰, 因而要选用屏蔽线或带防护的双绞线。如果模拟量信号离P LC 较远, 则应采用电流传输方式。(4 P LC 的输入输出线要与动力线分开, 距离在200mm 以上。如果不能保证上述最小距离, 可以将这部分动力线穿钢管, 并将其接地, 绝不允许将P LC 输入、输出线与动力线高压线捆扎在一起。(5 应尽量减

7、少动力线与信号线平行敷设的长度, 否则应增大两者间的距离以减小噪声干扰。一般两线间距离为200mm 。当两线平行敷设的长度在100200m 时, 两线间距离应在400mm 以上; 平行敷设长度在200300m 时候, 两线间距离应在600mm 以上。P LC 的输入输出线最好单独敷设在封闭的电缆桥架内, 桥架外壳要良好接地, 不同类型的信号, 如不同电压不同电流类型的输入输出线, 不能安排在同一根多芯屏蔽电缆内, 而且在桥架内应隔开一定距离安放, 屏蔽层应接地。在电缆敷设方面, 采用了双电缆桥架敷设法, 将动力电缆和控制电缆分开, 避免了动力电缆对信号的影响。3完善接地系统37性, 专门针对中

8、、高档OE M 、集成商和终端用户设计, 非常适合于需要开放式结构、庞大的内存、分布式I O 和高性能的集成解决方案。(1 所有的I O 接口电路均采用光电隔离, 使工业现场的外电路与P LC 内部电路之间电气上隔离。(2 各输入端均采用R -C 滤波器, 其滤波时间常数一般为1020ms 。(3 各模块均采用屏蔽措施, 防止辐射干扰。(4 采用性能优良的开关电源。(5 对采用的器件严格筛选。(6 良好的自诊断功能。一旦电源或其它软、硬件发生异常,CPU 立即采用有效措施, 以防故障扩大。另外, 在P LC 的通讯方面, 主厂房采用双CPU 热备冗余系统。经双通讯网络冗余和各系统P LC 分站

9、联系, 大大增强系统的可靠性。5利用P LC 软件减少干扰(1 数字滤波法。软件数字滤波是针对工作信号对P , 装置1MH z 。所以,P LC 控制系统采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的P LC 系统适于并联一点接地方式, 各装置的柜体中心接地点, 以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大, 应采用串联一点接地方式, 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>22mm 2的铜导线, 总母线使用截面>60mm 2的铜排。接地极的接地电阻小于1, 接地极最好埋在距建筑物1015m 远处, 而且P LC 系统接

10、地点必须与强电设备接地点相距10m 以上。信号源接地时, 屏蔽层应在信号侧接地; 不接地时, 应在P LC 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, 一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时, 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。4高端的P LC 选型和冗余网络的某些特征, , 除, 就是采, 总会在仓位空或者满的时候发出错误信号。通过软件的比较模块, 将输入信号与平时经验得出的上下限信号比较, 把范围之外的数值剔除, 减少了料位的误差。(2 PID 控制法。PID 控制长期以来一直被广泛用于温度、液位、张力、

11、压力、速度等过程控制系统中。PID 控制是比例(Proportional 、积分(Integral 和微分(Derivative 3种动作的合成作用, 其作用是使被控制对象达到并保持于设定值( S V 。当S V 发生变化时, 能使受控对象快速达到新的目标值。临涣选煤厂的自动补水阀就是采用PID 控制。(3 软件陷阱技术。软件陷阱, 就是用引导指令强行将捕获到的因干扰导致乱飞的程序引向专门对程序出错进行处理的程序, 使程序运行纳入正轨。也就是转入到相应的故障自动恢复处理模块上进行处理, 使系统从受干扰的时刻, 即从死机或乱飞前的各种有效状态开始工作。程序乱飞期间, 有可能破坏RAM 中的一些重要信息。因此, 必须检查后方