2 整改方案研究
变频器干扰常见方式:空中辐射方式,即以电磁波的方式在空中传播;线路传播方式,即主要通过电源、稳压器网络传播;线间感应方式,即电感产生的电磁感应或电容引起的静电感应通过线间感应方式传播。针对几种常见干扰方式的特点,制定了以下抗干扰方案。
方案一:通信同轴电缆外套屏蔽接地。原有SY-WV75-5(2P)型同轴电缆已有钢网作隔离及防护,选型直径及防护级别均符合设计要求。为进一步加强屏蔽效果,可使用直径20mm的镀锌钢管套在电缆沟内的同轴电缆外,并用铜线将金属管头尾相接形成完整屏蔽,在远程站机柜侧统一接入地。该方案实施后,电缆沟内空间有限,使得线间电磁感应仍无法避免,镀锌钢管接头处较为薄弱,变频干扰的影响并不能完全消除。在试运行过程中发现,工业水泵在大负荷工况下仍会出现信号紊乱现象,因此该方案失败。
方案二:避开工业水泵动力电缆,重新敷设通信线缆。同轴电缆从室外桥架进入综合水泵房电缆沟后,不再与动力电缆平行敷设,而是使用贴墙套管,沿综合水泵房外墙穿管敷设,到位后再穿墙进入远程站控制柜底部,绕开动力电缆敷设路径。该方案实施初期变频投入暂未影响PLC控制,但远程站与变频柜相邻较近,远程站底部会受到变频谐波污染;远程I/O(RIO)模块的ErrorA、 ErrorB红闪现象仍存在,说明PLC控制系统依然被变频信号所干扰。后期,随着干扰信号的增强,制水设备运行甚至受到影响,此次改造也以失败告终。
方案三:改变信号传输方式。光纤通信具有传输频带宽,通信容量大,传输损耗低,中继距离长,线径细,重量轻,绝缘、抗电磁干扰性能强,抗腐蚀、辐射能力强,可绕性好,无电火花,泄漏小,保密性强等优点,可在特殊环境上使用。为此,用光信号替代原电信号作为信号传输介质,将能完全抵御变频谐波干扰。
3 最终方案实施及效果
经综合分析,最终采用了改变信号传输方式的方案。化水PLC控制系统远程I/O通信使用Modicon S908 RIO总线协议,因此选用S908 RIO协议型光纤中继器将远程I/O站模拟信号经协议转换为光信号,光信号通过光缆送至主站中继器再转换为电信号用于控制器运算(改造前后系统图如图2、图3所示)。为此,在化水控制室与综合水泵房间重新敷设2根500m长的GYTS-6Alb多模六芯钢带纵包层绞式光缆(与电气动力电缆分层敷设),光缆钢带经尾纤盒与光纤中继器共同接入信号地,泻放掉光缆钢恺传输杂波,使数据传输更可靠稳定。改造后,整个通信系统具有了对等传输、突发数据、总线仲裁等功能,实现了高速率长距离传输、电气及地线隔离、抗电磁干扰等性能;同时,双光缆敷设不仅满足了设备双链路冗余的要求,而且使设备防护等级得到了有效提升,保证了系统可靠运行。该方案实施后,综合水泵房PLC远程站与PLC控制主站实现了光纤通信,远程I/O模件上再未出现过“ErrorA、 ErrorB”红闪现象,工业水泵实现了变频长期稳定运行。
4 结束语
变频器干扰一直是影响控制系统稳定运行的一大隐患。此次对工业水泵变频干扰的成功处理不但解决了基建遗留的问题,也在异常分析、方案研究、改造选型及控制系统开发层设计等方面积累了经验。该方案实施简单、改造成本低、改造效果明显,对于在易受干扰或远距离数据通信等环境工作的控制系统,特别是施耐德昆腾系列PLC控制系统干扰问题的处理具有借鉴意义。