西門子PLC S7-300的應用及抗干擾問題的探討

系統配置如表1 所列。

　　該公司380 m3煉鐵高爐自動化控制系統包括上料卷揚、高爐本體、布袋除塵與熱風爐共四個子系統，現場儀表包括壓力、溫度、流量、物位等50多個點。

　　系統采用西門子PLC S7-314作為控制器，通過配電器進行壓力、流量、液位等信號的隔離，接入模擬量輸入模塊進行實時數據的采樣，通過CPU的程序進行數據處理轉換為數字量（工程量）再與工控機的變量進行連接，在工控機的監控畫面上進行顯示。通訊采用MPI協議，PLC 通過PC/MPI適配器電纜進行與上位機的通訊。工控機監控軟件采用WINCC V6.0。操作系統采用Windows2000 專業版，編程軟件采用西門子STEP7 V5.4。

　　值班室放置工控機及PLC控制柜一套。工程師可以根據實時曲線和歷史曲線及相應生產指標之間規律，確定重要參數區域，進行工藝分析判斷，高效地得到技術分析結果，以便尋求到高爐生產過程工藝參數的最佳范圍和各參數間的最佳組合，從而最大限度地挖掘高爐潛力，不斷改善技術經濟指標。

3 系統實現方法及抗干擾分析

　　儀表信號為模擬小電流信號，由于原系統未做接地處理，動力電纜和信號電纜在一個電纜橋架內敷設，壓力、流量、液位等4耀20mA電流信號原先經過配電器進入DCS系統，技術人員在拆除原線路后重新接線時未通過配電器連接到PLC模塊，導致隔壁的上料卷揚變頻器啟動后，使工控機上的信號時有時無甚至變化幅度很大，其中對溫度信號的影響不大。

　　3.1 干擾原因

　　經過對系統的綜合分析，引起干擾原因一般有以下方面。

　　1）電磁感應也就是磁耦合。信號源與儀表之間的連接導線、儀表內部的配線通過磁耦合在電路中形成干擾。如變壓器、交流電機、高壓電網等周圍存在交變磁場的干擾。解決方法是將導線遠離這些強電設備、動力網，調整走線方向及減小導線回路面積，采用雙絞線等。

　　2）靜電感應也就是電的耦合。當把信號線與動力線平行敷設時，由于動力線到兩根信號線的距離不相等，所以分布電容也不相等，從而在兩根信號線上產生電位差，有時能達到幾十mV甚至更大，特別是高頻設備及整流變頻設備的高頻干擾。

　　解決方法是采用絞合線或將動力和信號線分開。

　　3）振動導線在磁場中運動時，會產生感應電動勢，因此在振動的環境中把信號導線固定是很有必要的。

　　4）不同地電位引入的干擾接地方式不同，以及不同的地區都會引入干擾，針對系統特點，采取適當的接地方法。

　　3.2 干擾的抑制方法

　　干擾的抑制方法主要有以下三種。

　　1）消除噪聲源如變頻器就是最大的噪聲源，并且未作接地處理，實現起來很麻煩。

　　2）破壞干擾途徑如信號導線的扭絞減小串模干擾；采用屏蔽層把信號導線包起來隔斷各種場的干擾，并且屏蔽層必須接地；對于變化速度很慢的直流信號可以在儀表的輸入端加入濾波電路，以減小混雜信號的干擾；對于共模干擾通常采取的措施是將二次儀表與地絕緣，信號源在系統處接地，信號回路在系統處單點接地，信號屏蔽層接地點靠近系統地點接地；采用信號隔離器或配電器等進行隔離以減小地電位不同的影響。

　　3）軟件措施修改計算機程序中的濾波時間或采用軟濾波等措施。

　　對現場系統運行過程中的干擾通過屏蔽接地、信號接地、修改濾波時間、加裝濾波電容等使干擾問題有所改善，最后還通過加配電器進行隔離后，干擾去除。

4 結語

　　整套系統采用西門子的PLC S7-300系列CPU和工控機實現儀表的監控，性價比很高，有很好的經濟價值。在實現的過程中發生了很多的周折，主要是對儀表信號的抗干擾問題認識不足，采取方法不當造成的。儀表信號必須采取各種抗干擾措施接入自動化系統，其中對信號進行隔離是比較不錯的一種選擇。