信號隔離器在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

更新時間：2022-05-04

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安科瑞陳聰

摘要：鍋爐是工業(yè)中普遍的動力設(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)運行。在實際工作中，鍋爐的PLC控制系統(tǒng)有時會出現(xiàn)干擾問題，造成鍋爐無故熄火，顯示異常，數(shù)據(jù)波動。接入信號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量等，其可靠性直接影響到鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運行。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，在兩個設(shè)備之間加裝信號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、壓力變送器將信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號后經(jīng)過信號隔離器隔離轉(zhuǎn)換，再把隔離輸出信號傳送給PLC處理機(jī)，PLC給定輸出信號再通過信號隔離器傳送給執(zhí)行器件，通過控制電磁閥的開度和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速對整個燃燒過程進(jìn)行控制。

圖1 鍋爐PLC控制系統(tǒng)

2：信號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)在射頻場內(nèi)就會收到干擾影響。

圖2 空間輻射干擾

接地干擾主要如圖3所示，是指不同接地點電位分布不均勻，不同接地點存在地電位差，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)干擾以及信號線上的外部干擾。這是相對嚴(yán)重的問題，信號線引入的干擾會引起信號工作異常，降低測量精度，嚴(yán)重時引起元器件損傷。對于鍋爐PLC系統(tǒng)來說這些干擾會導(dǎo)致其輸送錯誤的命令，可能會引起水流量，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還會帶來安全問題。

圖4 信號線引入干擾

2.2 信號隔離器在鍋爐PLC系統(tǒng)中的作用

在實際工作中，為了提高其可靠性，在兩個設(shè)備信號連接之間加裝適當(dāng)?shù)男盘柛綦x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輸入給信號隔離器，再把隔離輸出信號輸送給DCS、PLC 控制室。該方式隔離強(qiáng)度高、負(fù)載能力強(qiáng)、安裝接線簡單、運行穩(wěn)定、安全可靠，同時解決了電磁干擾及高頻信號滲入的問題。

圖5

如圖6所示，在過程環(huán)路中使用信號隔離器，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還可解決信號轉(zhuǎn)換及信號分配等問題。

圖6

信號線引入的干擾也可以通過加裝信號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，信號線引入的干擾嚴(yán)重時會造成相互干擾。信號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)之間接入信號隔離器，如圖7所示，利用其特性能夠做到電源之間的相對獨立并且提高供電電源的安全性。