摘要：本文主要論述了如何高效快捷地監(jiān)控港口裝卸設(shè)備的運行狀態(tài)，提高裝卸效率、縮短船舶在港停泊時間以及提高碼頭的吞吐量。其中PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。因此，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求應(yīng)用部門在工程設(shè)計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能有效地提高控制系統(tǒng)的抗干擾性能。本文提出了一些個人的建議，可供同行參考借鑒。
　　關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng);自動化;抗干擾能力;港口裝卸設(shè)備;電磁環(huán)境;抑制電磁干擾;港口設(shè)備;抑制措施;可編程控制器;干擾源;
　　
　　前言
　　港口設(shè)備現(xiàn)場工況復(fù)雜，干擾源是時刻存在的，并且經(jīng)常隨著設(shè)備的增減、變動以及設(shè)備負(fù)荷的變化而變化。港口設(shè)備的PLC抗干擾問題一直是現(xiàn)場維護工程師比較棘手的問題之一;但是只要認(rèn)真分析干擾源產(chǎn)生的原因與途徑，有針對性地采取措施，阻隔、抑制或者降低干擾源的產(chǎn)生，PLC抗干擾問題也是可以很好的解決。
　　
　　一、PLC控制系統(tǒng)干擾因素分析研究
　　影響港口設(shè)備PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源相同，干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因分類。港口設(shè)備中所使用的各種類型PLC大多數(shù)是集中安裝在控制室，但也有相當(dāng)數(shù)量的PLC設(shè)置在從站，帶有現(xiàn)場總線協(xié)議的檢測元件、測量設(shè)備等安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各個設(shè)備或電動機上，它們大多處在強電設(shè)備所形成的電磁環(huán)境中，從而使得現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)突發(fā)的故障，造成港口設(shè)備停機。這些故障的出現(xiàn)有時可以找到故障點，但有時卻瞬間出現(xiàn)一次立即恢復(fù)正常，雖然故障時間非常短，但給生產(chǎn)造成的后果和損失有時卻是巨大的。通過分析在生產(chǎn)現(xiàn)場跟蹤記錄觀察故障時刻的趨勢圖，某些參數(shù)值出現(xiàn)了瞬間的尖峰脈沖，持續(xù)記錄后又恢復(fù)正常，類似于這樣的故障在不同區(qū)域不同檢測元件上偶爾出現(xiàn)過，并且毫無規(guī)律可言，基本判斷為干擾所致。
　　(1)電磁干擾類型及其影響。在港口設(shè)備中，當(dāng)電動機采用變頻器控制，特別是變頻器的輸出部分采用IGBT等開關(guān)器件時，在輸出能量的同時也在輸出線上產(chǎn)生較強的輻射干擾，影響周圍電器的正常工作。電磁輻射不僅對PLC內(nèi)部電路產(chǎn)生干擾，也會對PLC網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)生干擾。
　　(2)供電電源的干擾。在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾竄人PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU電源,I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等藕合進入的。一些大電流沖擊性負(fù)荷對電網(wǎng)的影響較大，再加上電網(wǎng)內(nèi)部開關(guān)操作產(chǎn)生的浪涌電壓，大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波和電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊，使得電網(wǎng)上諧波含量較大，對PLC系統(tǒng)造成較大干擾。
　　(3)信號線引入時的干擾。與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效信息之外，總有外部干擾信號侵人，引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動或死機。PLC控制系統(tǒng)因信號線引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)多，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。
　　(4)由接地系統(tǒng)造成的干擾。接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性((EMC)的有效手段之一。正確的接地方法既可以抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)無法工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點之間存在地電位差引起的環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。
　　二、抗干擾設(shè)計分析研究
　　為了保證港口設(shè)備控制系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾，必須從設(shè)計階段開始便采取抑制措施，例如:抑制干擾源;切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑;提高裝置和系統(tǒng)的抗于擾能力。這三點就是在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時抑制電磁干擾的基本原則。
　　(1)選用性能優(yōu)良的設(shè)備。抑制電網(wǎng)引人的干擾針對來自電源的干擾，一是采用隔離性能高的PLC電源，二是采用在線式不間斷供電電源(UPS)供電，提高供電的安全可靠性，UPS還具有較強的干擾隔離性能，是控制系統(tǒng)較理想的一種電源。
　　(2)電纜選擇的敷設(shè)。為了減少動力電纜，尤其是變頻裝置饋電電纜的輻射電磁千擾，不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敷設(shè)，將微弱信號電路與易產(chǎn)生噪聲污染的電路分開布線，相互間要保持一定的距離。配線時應(yīng)區(qū)別交流線、直流穩(wěn)壓電源線、數(shù)字信號線、模擬信號線和感性負(fù)載驅(qū)動線等。配線間隔越大，配線越短，則噪聲影響越小。
　　(3)硬件濾波及軟件抗干擾措施。信號在接人計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少干擾;在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除硬件干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和組態(tài)時，還應(yīng)在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的數(shù)字濾波和工頻整形采樣的措施，可有效消除周期性干擾;定時校正參考點電位，并采用動態(tài)零點，可有效防止電位漂移;采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位;采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。
　　(4)改造接地系統(tǒng)。對于港口設(shè)備來說，完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。因此，必須正確選擇接地點，具有完善接地系統(tǒng)，良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件。設(shè)計時將原設(shè)計的PLC系統(tǒng)和變頻器等電器系統(tǒng)共用一個接地體分開，為PLC系統(tǒng)重新單獨設(shè)置接地系統(tǒng)。接地體應(yīng)與大地良好接觸，接地電阻小于2，并用銅導(dǎo)線與PLC系統(tǒng)連接，把PLC控制柜內(nèi)所有元件用膠木板絕緣隔離。接地系統(tǒng)在工程建設(shè)中屬于隱蔽工程，因此在設(shè)備運行過程中，要確保接地系統(tǒng)的可靠連接，如造成接地線斷開，對PLC系統(tǒng)的干擾問題將是致命的。
　　另外，港口生產(chǎn)現(xiàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜，有時只采用硬件措施不能完全消除干擾的影響，必須用軟件措施加以配合。可采用某些軟件措施，例如:設(shè)計延時確認(rèn)，即對于開關(guān)量輸入，可采用軟件延時20ms，對同一信號作兩次或兩次以上讀入，結(jié)果一致才確認(rèn)輸入有效;加入封鎖干擾，因為某些干擾是可以預(yù)知的，一些執(zhí)行機構(gòu)(如大功率電動機、電磁鐵)動作時伴隨產(chǎn)生的火花及電弧等干擾信號，它們產(chǎn)生的干擾信號可能使可編程序控制器接收錯誤的信息。此時可用軟件封鎖可編程序控制器的某些輸入信號，在干擾易發(fā)期過去后，再取消封鎖;還有，對于模擬信號可以采取軟件濾波措施，目前的大型PLC編程大多支持SFC、結(jié)構(gòu)化文本編程方式，由此可以很方便的編制比較復(fù)雜的程序，完成相應(yīng)的功能。
　　三、結(jié)語
　　抗干擾是一個系統(tǒng)問題，要從工程的最初設(shè)計上引起足夠重視，要具備完善的接地系統(tǒng)，采用高性能抗干擾產(chǎn)品，在施工中要確保接地系統(tǒng)的施工質(zhì)量，并在日后的運行維護中根據(jù)實際情況不斷進一步的采取措施進行完善。通過采取以上措施，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾能力明顯提高。設(shè)備運行平穩(wěn)，沒出現(xiàn)過干擾事故停機現(xiàn)象，完全滿足了港口設(shè)備的自動化生產(chǎn)要求。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]湯以范，葉真，陳小異，等電氣與可編程序控制器技術(shù)[M]北京:機械工業(yè)出版社，2004.
　　[2]張燕賓.變頻器調(diào)速應(yīng)用實踐[M].北京:機械工業(yè)出版社，2002.