安科瑞 繆凱倫
摘要：鍋爐是工業(yè)中普遍的動力設(shè)備,其控制系統(tǒng)的可靠性直接影響了鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在實(shí)際工作中，鍋爐的PLC控制系統(tǒng)有時會出現(xiàn)干擾問題，造成鍋爐無故熄火，顯示異常，數(shù)據(jù)波動。接入信號隔離器可以合理的降低外界干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。
關(guān)鍵詞：信號隔離器；鍋爐PLC控制系統(tǒng)；抗干擾
0：概述
鍋爐是發(fā)電廠及其它工業(yè)企業(yè)中普遍的動力設(shè)備，它的功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉(zhuǎn)化成熱，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設(shè)備。工業(yè)鍋爐系統(tǒng)復(fù)雜，為了達(dá)到理想的控制效果，鍋爐PLC控制系統(tǒng)逐漸應(yīng)用廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，鍋爐PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用由開始的鍋爐數(shù)據(jù)監(jiān)視逐漸發(fā)展到水位控制，壓力控制，燃燒控制以及流量計(jì)量等，其可靠性直接影響到鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，鍋爐的控制系統(tǒng)大多處于強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備形成的惡劣電磁環(huán)境中，在兩個設(shè)備之間加裝信號隔離器是合理解決干擾的方法之一。
1：鍋爐PLC控制系統(tǒng)控制過程與原理
鍋爐PLC控制系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)采用PLC做控制器，熱電阻溫度傳感器，差壓傳感器采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過溫度變送、壓力變送器將信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號后經(jīng)過信號隔離器隔離轉(zhuǎn)換，再把隔離輸出信號傳送給PLC處理機(jī)，PLC給定輸出信號再通過信號隔離器傳送給執(zhí)行器件，通過控制電磁閥的開度和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速對整個燃燒過程進(jìn)行控制。
圖1 鍋爐PLC控制系統(tǒng)
2：信號隔離器在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1 鍋爐PLC控制系統(tǒng)中的干擾
鍋爐PLC控制系統(tǒng)主要干擾源有空間輻射干擾，接地干擾以及包括電源干擾和信號引線干擾在內(nèi)的傳導(dǎo)干擾，其中傳導(dǎo)干擾在工業(yè)現(xiàn)場較常見也較嚴(yán)重。
空間輻射干擾主要是指電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的干擾，示意圖如下。其分布復(fù)雜，若PLC系統(tǒng)在射頻場內(nèi)就會收到干擾影響。
圖2 空間輻射干擾
接地干擾主要如圖3所示，是指不同接地點(diǎn)電位分布不均勻，不同接地點(diǎn)存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。
圖3 接地干擾
信號線引入的干擾如圖4所示，主要是變送器供電電源傳入的電網(wǎng)干擾以及信號線上的外部干擾。這是相對嚴(yán)重的問題，信號線引入的干擾會引起信號工作異常，降低測量精度，嚴(yán)重時引起元器件損傷。對于鍋爐PLC系統(tǒng)來說這些干擾會導(dǎo)致其輸送錯誤的命令，可能會引起水流量，溫度等參數(shù)異常，導(dǎo)致鍋爐故障停機(jī)，更甚者控制系統(tǒng)死機(jī)，降低工作效率的同時還會帶來安全問題。
圖4 信號線引入干擾
2.2 信號隔離器在鍋爐PLC系統(tǒng)中的作用
在實(shí)際工作中，為了提高其可靠性，在兩個設(shè)備信號連接之間加裝適當(dāng)?shù)男盘柛綦x器，是合理的解決鍋爐PLC控制系統(tǒng)干擾的方法之一。
如下圖5所示，將閥門定位器中的反饋信號輸入給信號隔離器，再把隔離輸出信號輸送給DCS、PLC 控制室。該方式隔離強(qiáng)度高、負(fù)載能力強(qiáng)、安裝接線簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，同時解決了電磁干擾及高頻信號滲入的問題。
圖5
如圖6所示，在過程環(huán)路中使用信號隔離器，能夠斷開過程環(huán)路中的直接電路但又不影響過程信號的正常傳輸，可以合理的解決接地干擾。在擁有高靈活度的同時還可解決信號轉(zhuǎn)換及信號分配等問題。
圖6
信號線引入的干擾也可以通過加裝信號隔離器得到合理的處理。在鍋爐控制系統(tǒng)中傳感器數(shù)量較多，信號線引入的干擾嚴(yán)重時會造成相互干擾。信號隔離器可以做到電源、輸入、輸出兩兩相互隔離。在傳感器和PLC系統(tǒng)之間接入信號隔離器，如圖7所示，利用其特性能夠做到電源之間的相對獨(dú)立并且提高供電電源的安全性。
圖7
3：BM100信號隔離器
3.1概述
BM100系列信號隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負(fù)載能力并保證連接同一信號的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。BM100信號隔離器輸入支持三種輸入模式，兼容傳感器的三種接線方式，將輸入信號進(jìn)行隔離輸出，安全的輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。
BM100信號隔離器接線圖
BM100系列信號隔離器外觀圖
3.2技術(shù)參數(shù)
4：結(jié)束語
在鍋爐PLC 控制系統(tǒng)中加裝信號隔離器，合理解決了控制系統(tǒng)中的干擾問題，對提高 PLC/DCS 控制系統(tǒng)測量信號的精度和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了保障。無論從經(jīng)濟(jì)還是實(shí)用性而言，信號隔離器都具有廣泛的推廣意義。
參考文獻(xiàn)
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