隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，熱控控制系統(tǒng)的硬件水平不斷提高，現(xiàn)在新建或改造機組普遍使用PLC系統(tǒng)作為熱控系統(tǒng)的主要實現(xiàn)方式，其穩(wěn)定的性能使熱控系統(tǒng)的可靠性得到了很大的提高。但是還是有一些外部因素使控制系統(tǒng)出現(xiàn)運算錯誤，小至指示不準確，大到保護誤動作。而外部干擾的問題就是其中的一個主要因素，一方面我們要求設(shè)備廠家不斷提高設(shè)備的抗*力，另一方面我們也要在工程設(shè)計、安裝和維護中高度重視，多方配合來共同解決問題，以求系統(tǒng)、有效地提高控制系統(tǒng)的抗*力。 

一、干擾的分類和基本原理  

熱控系統(tǒng)的現(xiàn)場使用環(huán)境十分復(fù)雜，被測量的參數(shù)一般被轉(zhuǎn)換成微弱的低電壓、低電流信號，還要通過長距離的傳輸才到達控制系統(tǒng)主機進行處理。因此在信號采集中經(jīng)常出現(xiàn)一些與被測信號無關(guān)的電壓或電流信號，這種無關(guān)的電壓或電流信號我們一般統(tǒng)稱為干擾。  

干擾的類型通常按照干擾產(chǎn)生的原因、干擾模式和干擾波形性質(zhì)的不同進行劃分。按照產(chǎn)生的原因可以分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按照波形性質(zhì)又可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按照干擾模式可分為共模干擾和差模干擾，這是一種比較常用的分類方法，也是本文討論的重點。  

共模干擾是指信號線上共有的干擾信號，是由信號的接地端對控制系統(tǒng)接地端存在一定的電位差引起的，不同干擾源在信號線上感應(yīng)的共態(tài)電壓迭加形成了這種干擾，在兩條信號線上形成的干擾信號的周期和幅值基本相等。共模干擾的產(chǎn)生是由于在大地中各個不同點之間往往存在電位差，而熱控系統(tǒng)信號線可能存在兩個以上的接地點，這樣就會將不同接地點的電位差(Ec)引入測量系統(tǒng)（如圖1所示）；另外通過靜電耦合的方式也可能在信號兩輸入端感應(yīng)出對地的共同電壓。這兩種干擾都是以共模干擾的形式出現(xiàn)的。  

差模干擾是指作用或疊加于測量信號線兩極上的干擾信號，主要由空間電磁場在信號線之間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，一般是頻率較高的交變信號。由于這種干擾信號直接疊加在測量信號上，所以直接影響到測量和控制的精度。DDC、PLC系統(tǒng)、信號電纜及測量設(shè)備在回路中形成一個閉合的回路，在生產(chǎn)現(xiàn)場這個回路是處于一個由大功率變壓器、交流電機、動力電纜等強電設(shè)備產(chǎn)生的很強的交變磁場，這個交變磁場就會在閉合的儀表回路中產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓，這個感應(yīng)電壓的大小是與閉合回路的面積、磁通密度成正比的。 

二、干擾的主要來源

1、控制機柜內(nèi)部的干擾  

機柜內(nèi)部的干擾主要來源于機柜內(nèi)部的元器件、不合理走線、系統(tǒng)接線等因素。  PLC模板內(nèi)部元器件及電路間可能產(chǎn)生電磁輻射，例如邏輯電路相互輻射及其可能對模擬電路產(chǎn)生影響，這些都會對模板帶來一定的干擾。  

系統(tǒng)機柜內(nèi)部走線的數(shù)量是相當(dāng)大的，包括電纜和內(nèi)部二次線，由于空間有限，一般不會考慮在機柜內(nèi)部將強電和弱電信號分開布置，而是一起捆扎布置在走線槽中。電源線、外回路供電信號線產(chǎn)生的交變磁場就會對一般的模擬量信號線產(chǎn)生干擾。 

 控制系統(tǒng)長期運行后，接線端子都會出現(xiàn)松動，另外加上環(huán)境溫度和濕度在一年四季的變化，就會使接線端子和電纜線、二次線這些不同金屬結(jié)合的部位出現(xiàn)熱電勢或由金屬腐蝕造成的化學(xué)電勢，這些電勢在處于信號回路中時就會成為干擾信號。  

2、  接地產(chǎn)生的干擾  

良好的接地可以有效抑制電磁干擾的影響，而且能夠抑制設(shè)備向外系統(tǒng)發(fā)出干擾，但是如果系統(tǒng)接地錯誤或者出現(xiàn)異常，就很可能引入較大的干擾信號，嚴重時會使整個控制系統(tǒng)無法工作。  

控制系統(tǒng)的接地一般包括系統(tǒng)接地、信號接地、電源接地等，接地系統(tǒng)混亂對控制系統(tǒng)的干擾主要是由于各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在電位差，引起環(huán)路電流，影響系統(tǒng)的正常工作。 

3、  信號線引入系統(tǒng)的干擾  

這是我們現(xiàn)場zui為常見的一種干擾。信號線將就地信號輸入到控制機柜，其經(jīng)過的現(xiàn)場環(huán)境十分復(fù)雜，極其容易產(chǎn)生干擾。信號選型不當(dāng)、模擬量信號線距離大電流電纜太近都可能被外部磁場產(chǎn)生差模干擾，直接迭加在信號回路中進入系統(tǒng)。另外電纜線在現(xiàn)場的振動也會產(chǎn)生類似的干擾，因為電纜線的振動就相當(dāng)于使一個閉合的回路在磁場中運動，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理分析，是很容易產(chǎn)生感應(yīng)電流的。  

信號線屏蔽處理不當(dāng)可能帶來更為嚴重的干擾。例如電纜屏蔽層兩端接地就會由于兩端的電位差在屏蔽層上產(chǎn)生電流；另外屏蔽層與大地構(gòu)成閉合環(huán)路，在外部交變磁場的的作用下也會在屏蔽層上出現(xiàn)感應(yīng)電流。這些電流通過屏蔽層合電纜芯線之間的耦合產(chǎn)生信號干擾。特別是在夏季雷雨季節(jié)，由于這種電纜屏蔽處理不當(dāng)，在雷擊時會由信號線將很大的地線電流引入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)癱瘓。 

電磁干擾的來源很多，除去上述來源外，還有空間輻射帶來的干擾，比如無線電通訊、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等干擾源帶來的干擾，這種干擾的強弱與輻射頻率關(guān)系很大。另外控制系統(tǒng)的電源也可能帶來干擾，由于我們現(xiàn)在控制系統(tǒng)一般采用UPS電源作為備用工作電源，所以這方面的干擾因素不斷減少，但在實際工作中依舊不能忽視這方面的設(shè)計要求。 

三、抑制干擾的措施  

從上述分析來看，電磁干擾是十分復(fù)雜的，要根本消除電磁干擾對控制系統(tǒng)的影響基本上是不可能的，因此我們只能說在實際生產(chǎn)現(xiàn)場要充分考慮干擾來源，以采取必要的措施來抑制干擾的影響。 

1 選擇正確的系統(tǒng)接地方式，完善系統(tǒng)接地  

接地的目的通常有兩個，一是為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是熱控控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。  

系統(tǒng)接地的方式一般可分為：浮地方式、直接接地方式和電容接地方式三種。對現(xiàn)在普遍使用的熱控PLC系統(tǒng)而言，屬于低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入模板濾波等的影響，信號交換頻率一般都低于1MHz，所以集中布置的PLC系統(tǒng)信號接地線采用星型接地方式。在系統(tǒng)中心接地機柜內(nèi)設(shè)置接地母排，用較大截面銅導(dǎo)線連接到系統(tǒng)接地點，而且控制系統(tǒng)接地點與強電設(shè)備接地點相距15m以上。  

信號線屏蔽層應(yīng)在PLC控制系統(tǒng)側(cè)接地，以保證整個系統(tǒng)信號的參考地的接地電位是一致的，避免由于在現(xiàn)場側(cè)接地造成地環(huán)路，引入共模干擾。信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，同時選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c連接。 

2 電纜的正確選擇和施工可有效減少干擾  

對于不同的信號要選用不同的電纜進行傳輸。PLC系統(tǒng)中開關(guān)量信號的傳輸信號理論上可以不用屏蔽電纜，但是嚴禁用同一根電纜的不同芯線同時傳輸動力電源和信號，即使是不長期帶電的指令信號也不能和無源輸入的干接點信號共用同一根電纜。但是如果開關(guān)量信號線的輻射路徑要經(jīng)過強電流設(shè)備空間或距離較遠時要考慮使用計算機屏蔽電纜。當(dāng)然如果條件允許，所有的開關(guān)量信號電纜都使用計算機屏蔽電纜會使系統(tǒng)的抗*力得到很大的提高。 

對于模擬量信號電纜必須使用屏蔽電纜。這種電纜的信號導(dǎo)線是扭絞在一起的，一是可以大大減少信號回路包圍的面積，二是兩根信號線到干擾源的距離大致相等，導(dǎo)線分布電容也基本相等，減少了感應(yīng)耦合進入信號回路的差模干擾。  

施工過程中信號電纜應(yīng)按照傳輸信號種類分層敷設(shè)，至少要保證信號線和大電流電纜的分層敷設(shè)，如果由于空間問題不能保證信號線與大電流電纜的有效距離（不小于60CM），可以考慮在信號線外套用金屬管等屏蔽措施以減少干擾。通過環(huán)境振動較大的信號電纜要采取可靠的固定措施，防止電纜因振動而形成在磁場中的運動。對于控制機柜內(nèi)部的電纜或二次線，不要破壞信號電纜的紐絞形式，機柜內(nèi)部的電源線、模擬量信號線、開關(guān)量信號線分開捆扎、分層布置，不同的信號不要使用同一個信號接插件。 

3 良好的維護可以有效減少干擾的產(chǎn)生  

在熱控系統(tǒng)維護中，不僅要定期對系統(tǒng)接地電纜進行絕緣測試，還要對信號電纜屏蔽層進行對地絕緣測試，防止因為長期運行過程中電纜屏蔽層出現(xiàn)多點接地現(xiàn)象。  

加強對控制系統(tǒng)環(huán)境溫度和濕度的認識，這些因素大幅度的變化會導(dǎo)致機柜內(nèi)部出現(xiàn)溫度和化學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致干擾的出現(xiàn)，因此必須將環(huán)境溫度和濕度按照廠家要求控制在一定范圍之內(nèi)。  

對控制系統(tǒng)卡件、機箱、電源定期進行清灰可以有效減少機柜內(nèi)模板之間干擾的產(chǎn)生，接線端子良好的緊固也可以有效減少熱電勢帶來的干擾。   

四、結(jié)束語  

以上認識是在現(xiàn)場實際工作中得到的一些經(jīng)驗，幾種抗干擾的措施基本能夠消除現(xiàn)場干擾信號的影響，保證系統(tǒng)的可靠運行。系統(tǒng)的干擾問題是一個十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制干擾。隨著理論和工程實踐的發(fā)展，還會有更多的抗干擾措施應(yīng)用到實際工作中，這里僅就在實際工程中經(jīng)常采用的幾種方法作一下簡單的介紹，希望能夠給大家在工程實際中提供一些幫助。

                                                         濟南工達技術(shù)部 徐工