提高水电站PLC系统可靠性的措施1，孙宇琴２，韩春燕2（1.许昌继电器研究所，河南许昌461000；2.许继自动化公司，河南许昌461000）摘要：分析了水电站PLC系统的工作环境及对系统运行的影响并提出了相应的措施。关键词：水电站；PLC；可靠性1引言水电站的空间存在极强的电磁场，发电机的电压高达数千伏，电流高达数百安甚至数千安，开关站的输出电压高达数十千伏或数百千伏，发电厂的空间具有极强的电磁干扰。这种极强的电磁干扰将对PLC系统的通信、CPU的正常运行、PLC电源等造成影响。PLC是水电站计算机监控系统核心部件，并且自成系统，PLC系统的可靠性直接关系着整个计算机监控系统的可靠性，采取措施提高水电站PLC系统的可靠性是十分必要的。2环境对PLC系统运行的影响2.1开入的“假信号”可能造成PLC系统的误动若强电电缆和PLC的信号电缆不能有效地分隔开，甚至敷设在同一电缆沟内时，高电压、大电流电路接通和断开瞬间产生的强电干扰可能会在PLC输入信号线上产生很强的感应电压和感应电流，足以超出光电耦合器的抗干扰作用有效范围，使PLC输入端的光电耦合器中的发光二极管发光，使PLC输入点有效。这样的输入叫“假信号”或“误输入”，将导致PLC产生误动作。当PLC的开入模块上接到“误输入”时，其控制程序并不能识别，将依据既定的逻辑关系作出推断，并发出动作命令,同时将此“误输入”不加识别地传向后台计算机。这样的动作命令属于“误动”，可能造成意外停机甚至重大事故。2.2电源干扰将引起PLC系统不能正常运行甚至死机水电站各种大功率用电、发电设备通过供电线路的阻抗耦合干扰PLC的电源，从而影响PLC系统的正常运行。当PLC系统供电电压过低时，系统将不能正常工作甚至死机；当供电电压过高或出现峰值电压时，将会对PLC系统造成冲击甚至损坏PLC系统。2.3通信数据出错水电站强电磁场的工作环境，将会对PLC的通信系统产生极大影响。较强的电磁干扰将会影响通讯数据的正确性，甚至会造成通信中断、瘫痪。2.4开出端对PLC造成冲击，甚至对PLC系统造成损坏水电站的控制电路电压等级一般为DC220V，这样的电压一般不能直接接入PLC数字量输出模块。另外开出电路的感应电流、感应电压也会窜入PLC开出模块对PLC系统造成冲击。3所采用的可靠性措施针对工作环境对PLC系统的各种影响，可以采取以下相应措施以保证系统的可靠性。3.1屏体选用屏蔽性能良好的结构，以保证外部电磁干扰不在屏内部产生感应电压和感应电流。3.2开入端选用光电隔离端子。外部开入信号的电压等级为DC220V，增强抗干扰性能；内部因为没有什么强电磁干扰，开入信号电压仍选DC24V工作。光电隔离端子输入侧和输出侧的绝缘电阻很高，一般为1012～1013Ω，而分布电容值很小，一般仅为0.5～1pF，从而输入侧的干扰很难通过；光电隔离端子中信息的传送介质为光，而信息的转换与传送过程是在不透明的密闭环境中进行的，从而不受通常的电磁信号和外界光的干扰。光电隔离端子不仅增加抗干扰性能，还能避免由开入端来的强干扰损坏屏内元器件。3.3开出选用开关量输出端子。为避免开出端的干扰对PLC造成冲击，甚至对PLC系统造成损坏，应使用出口继电器，并选用开出量专用端子。PLC输出模块内的小型继电器的触点很小，断弧能力很差，不能直接用于发电站的DC220V电路中，必须用PLC驱动外部继电器，用外部继电器的触点驱动DC220V的负载。PLC系统只通过出口继电器的空接点对电站控制回路进行操作。对于屏内的信号灯、光字牌等工作电压为DC24V的负载可以用PLC输出模块内的小型继电器直接驱动。3.4对于通讯部分，为提高其抗干扰性能，选用适合强干扰的工业环境的现场总线方式，通信介质选用屏蔽电缆。在实际应用中我们选用CAN总线方式。CAN采用短帧结构传输，每帧有效字节为8个，传输时间短，受干扰的概率低。而且每帧信息都有CRC校验和其他检错措施，保证数据出错率极低。当节点严重错误时，具有自动关闭功能，使总线上其他节点不受影响。CAN总线是最适合水电站等强干扰工业环境。实际运行证明CAN是水电站PLC通信的上佳选择。3.5电源部分如果PLC使用交流电源，在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在PLC的交流电源输入端加接带...
