轧钢生产线PLC控制系统的抗干扰问题研究

摘要：伴随工业企业的不断发展与壮大，生产技术不断改进，这在很大程度上推进了工业生产的全新发展，并朝向更加自动化、智能化方向迈进。作为我国重要经济支柱的钢铁行业，其发展更是迅猛突出，轧钢生产线PLC控制系统是基于全面有效控制工业生产而研发的高效系统。本文通过对轧钢生产线PLC控制系统的抗干扰问题的深入解析，并提出了相应的问题解决办法，以期更好的推进PLC控制系统的系统改进与完善，从而更好的为轧钢作业服务。

关键词：轧钢生产线 PLC 控制系统 抗干扰问题 对策

中图分类号：C35 文献标识码： A

前言：PLC控制系统是全面有效控制工业生产的智能化服务系统，抗干扰问题是其运行过程中的重要影响要素，一旦出现问题，将在一定程度上影响日常维护人员的正常工作，并导致相应技术故障，这也会对工业生产产生不同程度的影响，因此，针对相关问题，我们要给予高度重视，并采取相应措施全面有效解决其干扰因素的制约，以更好的推进控制器的正常运行。

一、PLC概述

PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，其是一种专门为工业环境中进行应用而设计的数字运算操作电子系统。PLC存储器使用利用可编程序来实现内部存储的控制、运算、记录等，并通过数字或模拟量等将存储的内容形式输入或输出，达到控制工业生产的目的。

传统工业电气自动化控制系统，各电控盘间的电气控制大部分是通过电气连接线（既硬件）作连接，此连接线使用过程中可靠性差、维护量大，特别是一旦控制线路距离过长、线路复杂时，不论是进行安装还是作调试都会异常麻烦。现场维护，因为控制线路复杂过多往往会导致开路、短路等事故频繁发生，给日常维护人员造成了诸多不便。

在实际进行检修时，有些维护人员通常也会因线路查找困难大而大费周折，经常又会因为检修的不够及时而影响到了电气设备的正常使用。此外，为有效地控制电气，在安装时往往需要我们消耗数量不少的电气连接线，造成电气线材的严重消耗。而针对于此，PLC技术有效地解决了这些传统控制系统的不足和缺点，近几年来在电气自动化中应用越来越广。

二、干扰的来源

1、空间的电磁辐射干扰

轧钢的供电系统电压等级通常为高压10kv低压400v，电机多为变频控制电机，变频器的输出控制单元采用大容量IGBT开关器件，这些GIBT开关设备在工作时会产生非常强的电磁辐射，这些电磁辐射不单单干扰了PLC的内部电路同时也对整个自动化网络造成影响。

2、电源的干扰

轧钢生产中供电负荷电流大，冲击大，供电网络的干扰主要是通过PLC设备的电源模块进人到控制系统中的。电源干扰主要包括了开关频繁操作产生浪涌电压，大电机启动停止对供电网络产生的瞬时冲击，另外还有来自电网的谐波分量等。

3、来自信号线的干扰

进人PLC系统的各类通信线也包含了来自各个系统的干扰信号，这些干扰信

号的携带会直接造成PLC输人输出单元信号工作异常，测量单元的测量精度下降，甚至可能造成某些元器件的损坏。在隔离单元功能缺失的系统中，来自多个系统的干扰会不断叠加，造成共地设备总线上的干扰加强，会直接导致某些PLC采样值变化、逻辑错误、发生死机或者误动，这种来自不同系统之间信号的干扰在PLC系统干扰中比较常见并且发生故障的几率高。

4、接地系统的干扰

PLC系统的接地包含了系统接地、屏蔽接地、交流接地和保护接地，各个接地点的电位分布不均就容易造成电位差，从而产生环流，造成对PLC系统的严重影响。特别是一些检修工作中电焊机的使用，其接地更加不规范，会产生较大的接地电流，大的接地电流会直接导致信号严重失真，装置误动甚至损坏。

三、抑制干扰的措施

为了杜绝干扰对PLC控制系统的干扰，必须在PLC系统的构建中配套相关抑

制干扰的设施，设施的安装应该本着抑制干扰源、隔离传播途径、提高单个设备的抗干扰能力三方面开展。

1、选用带隔离功能的电源

为了杜绝来自外部供电网络的干扰信号，PLC电源的选择必须采用带有强弱电隔离模块的专用电源，对于实现重要功能的PLC装置其电源应该选用UPS供电UPS电源从设计结构上就具备非常强的干扰隔离能力，同时其还具备连续不间断供电的能力，因此是PLC控制系统电源的首选。

2、现场所有线缆的敷设必须严格执行标准

电气施工规范规定现场线缆敷设中，线缆必须根据传输内容进行选型，强电弱电信号线必须分开排布，保持一定间隔。弱电信号线必须采用带有屏蔽的导线，并且相互之间的间隔要满足要求，同时设计时应充分考虑位置关系，避免长距离导线的使用。

3、提高硬件滤波和软件抗干扰能力

为避免接人PLC装置的信号线带有干扰信号，需要在装置信号回路中设计硬件滤波回路，在信号线与地之间加装电容可以抑制共模干扰，在两级信号线之间加装有源滤波器可以抑制差模干扰。

这些硬件抗干扰措施的采用将在很大程度上降低干扰信号的强度，但是并不能彻底的消除干扰，这就需要在系统软件设计时候增加一些抗干扰功能的程序，作为硬件滤波的补充，其中工频采样和数字滤波可以消除干扰信号中的周期分量；动态零点通过定时对参考点电位进行校对来实现限制电位漂移；信息冗余通过设置软件跳转结构和标志位来阻隔干扰，这些软件抗干扰措施的应用对硬件抗干扰形成了有效的补充。

西门子sinamicss120系列变频全数字矢量控制系统，以精轧机为例，在egc系统中采用的是两台功率为570kw的三相交流电机，变频装置采用的是两1000kw整流回馈单元并联，每台电机分别用一台逆变单元控制。

整流回馈单元和逆变单元都对应的由各自的控制单元cu320进行集中控制，cu320是驱动系统的大脑，负载控制和协调整个驱动系统中的所有模块，完成各轴的电流环、速度环甚至位置环的控制，并且一块cu320控制的各轴之间能相互交换数据，即任意一根轴能够读取控制单元上其它轴的数据，这一特征广泛被用作多轴之间的简单的速度同步。 该系统有固定的配置步骤，形象且连贯的功能图，相比于其他的一些传动调试软件有绝对的优势。另外该软件还集成了实时的trace波形跟踪，能监控任何一个参数的实时数据，在调试过程中可以根据波形图监控到电机运行的精确状态，从而能对传动系统进行精确的调试。

4、采用规范的接地系统

接地系统对于PLC控制系统的稳定性具有重要的影响，良好的接地系统能够在很大程度上确保电压的正常，从而不会出现由于接地不良而导致的电压浮动，从而造成干扰。

系统接地属于隐蔽工程，接地系统的可靠性需要从设计阶段开始就严格执行标准，对于PLC控制系统的接地而言，应该选用直接接地的方式。PLC装置受到所有线缆对地分布电容和滤波的影响，其交换频率均低于IMHz，所以，其整体应该选择一点接地的方式。

所有分布在不同位置的PLC装置应该将接地线汇集到中心接地点之后通过单独的接地线与接地极连接。考虑到一些装置间隔比较远，应该在其距离较近的装置附近设置串联接地铜排，铜排将附近装置的接地线汇集后再单独引向中心接地点。

结语：综上所述，PLC控制系统的稳定有效运行是确保工业生产得到有效控制的重要保障，为更好的实现工业生产的稳定有序开展，提高PLC控制系统的抗干扰能力是关键，工业企业应对PLC控制系统给予高度重视，并在现有基础上加强技术研发与升级，以更好的满足工业生产的需要，相信，随着科技的不断进步，PLC系统的抗干扰能力也将得到不断增强，从而实现控制系统的稳定运行，为工业生产的智能化发展提供更加优质的系统支持。