信號(hào)隔離器在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：鍋爐是工業(yè)中普遍的動(dòng)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(shí)會(huì)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(dòng)。接入信號(hào)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(hào)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(dòng)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(gè)設(shè)備之間加裝信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后經(jīng)過信號(hào)隔離器隔離轉(zhuǎn)換，再把隔離輸出信號(hào)傳送給PLC處理機(jī)，PLC給定輸出信號(hào)再通過信號(hào)隔離器傳送給執(zhí)行器件，通過控制電磁閥的開度和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)整個(gè)燃燒過程進(jìn)行控制。

圖1 鍋爐PLC控制系統(tǒng)

2：信號(hào)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(hào)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(chǎng)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(chǎng)內(nèi)就會(huì)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(hào)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(hào)線上的外部干擾。這是相對(duì)嚴(yán)重的問題，信號(hào)線引入的干擾會(huì)引起信號(hào)工作異常，降低測(cè)量精度，嚴(yán)重時(shí)引起元器件損傷。對(duì)于鍋爐PLC系統(tǒng)來說這些干擾會(huì)導(dǎo)致其輸送錯(cuò)誤的命令，可能會(huì)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(shí)還會(huì)帶來安全問題。

圖4 信號(hào)線引入干擾

2.2 信號(hào)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(gè)設(shè)備信號(hào)連接之間加裝適當(dāng)?shù)男盘?hào)隔離器，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(hào)輸入給信號(hào)隔離器，再把隔離輸出信號(hào)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(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，同時(shí)解決了電磁干擾及高頻信號(hào)滲入的問題。

圖5

如圖6所示，在過程環(huán)路中使用信號(hào)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(hào)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(shí)還可解決信號(hào)轉(zhuǎn)換及信號(hào)分配等問題。

圖6 

信號(hào)線引入的干擾也可以通過加裝信號(hào)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(hào)線引入的干擾嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成相互干擾。信號(hào)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(hào)隔離器，如圖7所示，利用其特性能夠做到電源之間的相對(duì)獨(dú)立并且提高供電電源的安全性。

圖7

3：BM100信號(hào)隔離器

3.1概述

BM100系列信號(hào)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(hào)的儀表之間互不干擾，提高電氣安全性能。BM100信號(hào)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(hào)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(hào)隔離器接線圖

BM100系列信號(hào)隔離器外觀圖

3.2技術(shù)參數(shù)

4：結(jié)束語(yǔ)

在鍋爐PLC 控制系統(tǒng)中加裝信號(hào)隔離器，合理解決了控制系統(tǒng)中的干擾問題，對(duì)提高 PLC/DCS 控制系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)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(hào)隔離器都具有廣泛的推廣意義。

參考文獻(xiàn)

[1]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6.

[2]張騰.變頻器對(duì)PLC干擾常見故障的分析與處理[J].電子測(cè)試,2019(13):120-121.