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[摘 要]某化工厂空压站装置采用Siemens S7400系列PLC进行控制，在该控制系统中控制室辅操台上的急停、复位、防喘振阀、出口阀等控制按钮采用非屏蔽电缆且控制电缆距离较长，交流控制回路产生感应电压，存在信号干扰，导致系统无法正常控制且个别设备存在自启、自停，出现拒动和误动现象，给生产运行造成重大隐患。经详细分析后，制定出对控制回路的改造方案并加以实施，将交流控制回路改为直流控制回路，有效解决了控制回路中的感应电压，解决了信号干扰的问题，系统可靠性明显提高，保证了稳定生产运行。
[关键词]交流；电缆电容；感应电；干扰；直流；
中图分类号：TM53；TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0278-01
一、故障现象及分析
控制室操作台与现场PLC控制柜分开设置，操作台上未按下紧急停车、打开防喘振阀门、打开紧急关闭出口阀按钮，启动、停止命令信号同时送至PLC，导致设备自启、自停动作现象，同时相应指示灯亮，现场设备误动作、拒动，工艺人员根据指示灯出现误判等，严重影响正常生产，存在重大安全隐患。
由于现场PLC控制柜距离配电室较远，控制电缆长度在600米以上，图中辅操台按钮至PLC机柜控制电缆采用ZA-KVV电缆，控制电缆未屏蔽设计，继电器回路为交流220ACV供电，交流信号控制电缆的芯线间存在着分布电容。当电缆线路较短，分布电容值非常小，一般可忽略不计。但是电缆线路较长时，电缆芯线的电容所产生的感应电压对交流控制的影响就越加显得不可忽略，分布电容值产生的回路电流大于继电器的动作电流，使交流继电器（接触器）失去控制（不能复位，甚至出现自行吸合的现象），就会产生启动信号继电器误动作或停止信号按钮按下继电器触点仍吸合无法释放，设备无法就地启动。
通过对设计图纸的审核发现，控制电缆采用非屏蔽电缆，控制回路设计为交流220V供电，设备距离配电室较远，综合因素导致信号干扰设备无法控制，原设计控制电缆长度均在500-800米之间，经实际测量产生的感应电压在60-160VAC，当感应电压达到90VAC以上就会使继电器动作或继电器触点无法释放。信号干扰导致设备无法控制会严重影响设备的正常运行，给今后的生产运行埋下重大隐患，因此必须在装置正常运行前解决信号干扰问题。
二、改造方案
方案1.更换电缆
采用总屏加分屏电缆，屏蔽层可靠接地可以彻底解决信号干扰。但电缆已全部采购到货，若更换电缆，仅电缆采购费用预估20万元，外加重新敷设电缆的施工费用等，不仅增加大量投资而且部分电缆已经敷设造成大量材料浪费，重新敷设电缆同样导致工期延后，成本昂贵。而减少控制电缆长度就更不现实。
方案2.提高继电器动作功率
原设计继电器采用低功耗继电器，若采用更大功率中间继电器，继电器体积增大且与原继电器底座不匹配，柜内布设备需重新布置且需要重新布线，改造难度较大。
方案3.继电器线圈两端并联电容和电阻
利用电阻、电容分流原理减小流过继电器的电容电流，从而降低继电器线圈两端的感应电压。通过更换阻容式继电器（电阻为10KΩ，电容为1μ），电缆长度低于700米，可以将感应电压分流至80V左右，长度大于800米以上感应电压高达90V以上，还是使继电器误动作。此方案仅适用于电缆长度在500以内信号干扰的解决，此方案不可行。
方案4.更改控制回路供电方式
相比采用直流供电回路，线路中不存在分布电容的问题，电缆有总屏蔽层，可以阻止交流电对其信号产生的干扰。控制回路改造原理如下图所示：
图1 控制室操作台控制按钮改造电源供电图
图2 控制室操作台控制按钮改造接线端子图
图3 控制按钮改造控制原理图
根据对PLC控制柜内直流电源负荷核算，完全满足改造后按钮控制回路要求，于是直接利用原控制柜内24VDC直流电源模块供电，将原控制电缆回路供电由220VAC改为由PLC柜内直流24VDC电源提供，同时将继电器KI19、KI20等24个继电器由AC220VAC线圈更换为DC24VAC。原控制柜内已经采用冗余直流电源更进一步保证了按钮和继电器供电安全可靠。
改造直接效益：通过改造可减少更换电缆6400米，节省费用0.64*30=19.2万元。
改造间接效益：避免设备无法受控，每停一次车会导致全厂仪表阀门断气而误动作，继而影响全厂生产试车，按照每年3次非计划停车，每年可节省费用3000万元（1000万元/次*3）。
通过以上分析和处理方法的对比，最终选择方案4更改控制系统回路供电方式可以彻底解决交流信号产生的干扰问题，提高了控制系统回路供电可靠性，改造费用最低，产生的效益显著。
三、结束语：
该方法操作实施方便，改造费用低，使用维护方便，自从改造后效果明显，经济效益显著，问题得到了圆满解决，至今未出现任何故障问题。
参考文献
[1]谭恩鼎、翟龙翔.电工基础[M].北京：高等教育出版社，2001：81-85-87
[2]杨玉菲.电气化铁道供电系统[M].北京：中國铁道出版社，2005：63-64
[3]马士俊.分布电容对远距离控制系统的影响及其改善方法探讨[J].电气应用，2009，28（3）：64-68
[4]李天伟.浅淡二次回路抗干扰的措施[J].内蒙古电力技术，2007，25（2）：57-59
[关键词]交流；电缆电容；感应电；干扰；直流；
中图分类号：TM53；TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0278-01
一、故障现象及分析
控制室操作台与现场PLC控制柜分开设置，操作台上未按下紧急停车、打开防喘振阀门、打开紧急关闭出口阀按钮，启动、停止命令信号同时送至PLC，导致设备自启、自停动作现象，同时相应指示灯亮，现场设备误动作、拒动，工艺人员根据指示灯出现误判等，严重影响正常生产，存在重大安全隐患。
由于现场PLC控制柜距离配电室较远，控制电缆长度在600米以上，图中辅操台按钮至PLC机柜控制电缆采用ZA-KVV电缆，控制电缆未屏蔽设计，继电器回路为交流220ACV供电，交流信号控制电缆的芯线间存在着分布电容。当电缆线路较短，分布电容值非常小，一般可忽略不计。但是电缆线路较长时，电缆芯线的电容所产生的感应电压对交流控制的影响就越加显得不可忽略，分布电容值产生的回路电流大于继电器的动作电流，使交流继电器（接触器）失去控制（不能复位，甚至出现自行吸合的现象），就会产生启动信号继电器误动作或停止信号按钮按下继电器触点仍吸合无法释放，设备无法就地启动。
通过对设计图纸的审核发现，控制电缆采用非屏蔽电缆，控制回路设计为交流220V供电，设备距离配电室较远，综合因素导致信号干扰设备无法控制，原设计控制电缆长度均在500-800米之间，经实际测量产生的感应电压在60-160VAC，当感应电压达到90VAC以上就会使继电器动作或继电器触点无法释放。信号干扰导致设备无法控制会严重影响设备的正常运行，给今后的生产运行埋下重大隐患，因此必须在装置正常运行前解决信号干扰问题。
二、改造方案
方案1.更换电缆
采用总屏加分屏电缆，屏蔽层可靠接地可以彻底解决信号干扰。但电缆已全部采购到货，若更换电缆，仅电缆采购费用预估20万元，外加重新敷设电缆的施工费用等，不仅增加大量投资而且部分电缆已经敷设造成大量材料浪费，重新敷设电缆同样导致工期延后，成本昂贵。而减少控制电缆长度就更不现实。
方案2.提高继电器动作功率
原设计继电器采用低功耗继电器，若采用更大功率中间继电器，继电器体积增大且与原继电器底座不匹配，柜内布设备需重新布置且需要重新布线，改造难度较大。
方案3.继电器线圈两端并联电容和电阻
利用电阻、电容分流原理减小流过继电器的电容电流，从而降低继电器线圈两端的感应电压。通过更换阻容式继电器（电阻为10KΩ，电容为1μ），电缆长度低于700米，可以将感应电压分流至80V左右，长度大于800米以上感应电压高达90V以上，还是使继电器误动作。此方案仅适用于电缆长度在500以内信号干扰的解决，此方案不可行。
方案4.更改控制回路供电方式
相比采用直流供电回路，线路中不存在分布电容的问题，电缆有总屏蔽层，可以阻止交流电对其信号产生的干扰。控制回路改造原理如下图所示：
图1 控制室操作台控制按钮改造电源供电图
图2 控制室操作台控制按钮改造接线端子图
图3 控制按钮改造控制原理图
根据对PLC控制柜内直流电源负荷核算，完全满足改造后按钮控制回路要求，于是直接利用原控制柜内24VDC直流电源模块供电，将原控制电缆回路供电由220VAC改为由PLC柜内直流24VDC电源提供，同时将继电器KI19、KI20等24个继电器由AC220VAC线圈更换为DC24VAC。原控制柜内已经采用冗余直流电源更进一步保证了按钮和继电器供电安全可靠。
改造直接效益：通过改造可减少更换电缆6400米，节省费用0.64*30=19.2万元。
改造间接效益：避免设备无法受控，每停一次车会导致全厂仪表阀门断气而误动作，继而影响全厂生产试车，按照每年3次非计划停车，每年可节省费用3000万元（1000万元/次*3）。
通过以上分析和处理方法的对比，最终选择方案4更改控制系统回路供电方式可以彻底解决交流信号产生的干扰问题，提高了控制系统回路供电可靠性，改造费用最低，产生的效益显著。
三、结束语：
该方法操作实施方便，改造费用低，使用维护方便，自从改造后效果明显，经济效益显著，问题得到了圆满解决，至今未出现任何故障问题。
参考文献
[1]谭恩鼎、翟龙翔.电工基础[M].北京：高等教育出版社，2001：81-85-87
[2]杨玉菲.电气化铁道供电系统[M].北京：中國铁道出版社，2005：63-64
[3]马士俊.分布电容对远距离控制系统的影响及其改善方法探讨[J].电气应用，2009，28（3）：64-68
[4]李天伟.浅淡二次回路抗干扰的措施[J].内蒙古电力技术，2007，25（2）：57-59