摘要：本文主要論述了如何高效快捷地監控港口裝卸設備的運行狀態，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控制系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。因此，要提高PLC控制系統可靠性，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力，另一方面要求應用部門在工程設計、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。
　　關鍵詞：控制系統;自動化;抗干擾能力;港口裝卸設備;電磁環境;抑制電磁干擾;港口設備;抑制措施;可編程控制器;干擾源;
　　
　　前言
　　港口設備現場工況復雜，干擾源是時刻存在的，并且經常隨著設備的增減、變動以及設備負荷的變化而變化。港口設備的PLC抗干擾問題一直是現場維護工程師比較棘手的問題之一;但是只要認真分析干擾源產生的原因與途徑，有針對性地采取措施，阻隔、抑制或者降低干擾源的產生，PLC抗干擾問題也是可以很好的解決。
　　
　　一、PLC控制系統干擾因素分析研究
　　影響港口設備PLC控制系統的干擾源與一般影響工業控制設備的干擾源相同，干擾類型通常按干擾產生的原因分類。港口設備中所使用的各種類型PLC大多數是集中安裝在控制室，但也有相當數量的PLC設置在從站，帶有現場總線協議的檢測元件、測量設備等安裝在生產現場和各個設備或電動機上，它們大多處在強電設備所形成的電磁環境中，從而使得現場經常出現突發的故障，造成港口設備停機。這些故障的出現有時可以找到故障點，但有時卻瞬間出現一次立即恢復正常，雖然故障時間非常短，但給生產造成的后果和損失有時卻是巨大的。通過分析在生產現場跟蹤記錄觀察故障時刻的趨勢圖，某些參數值出現了瞬間的尖峰脈沖，持續記錄后又恢復正常，類似于這樣的故障在不同區域不同檢測元件上偶爾出現過，并且毫無規律可言，基本判斷為干擾所致。
　　(1)電磁干擾類型及其影響。在港口設備中，當電動機采用變頻器控制，特別是變頻器的輸出部分采用IGBT等開關器件時，在輸出能量的同時也在輸出線上產生較強的輻射干擾，影響周圍電器的正常工作。電磁輻射不僅對PLC內部電路產生干擾，也會對PLC網絡通信產生干擾。
　　(2)供電電源的干擾。在PLC控制系統中，電源占有極重要的地位。電網干擾竄人PLC控制系統主要通過PLC系統的供電電源(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荷對電網的影響較大，再加上電網內部開關操作產生的浪涌電壓，大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波和電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊，使得電網上諧波含量較大，對PLC系統造成較大干擾。
　　(3)信號線引入時的干擾。與PLC控制系統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，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動或死機。PLC控制系統因信號線引入干擾造成I/O模件損壞數相當多，由此引起系統故障的情況也很多。
　　(4)由接地系統造成的干擾。接地是提高電子設備電磁兼容性((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，又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統無法工作。PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統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路電流，影響系統正常工作。
　　二、抗干擾設計分析研究
　　為了保證港口設備控制系統在工業電磁環境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設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;提高裝置和系統的抗于擾能力。這三點就是在設計PLC控制系統時抑制電磁干擾的基本原則。
　　(1)選用性能優良的設備。抑制電網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，是控制系統較理想的一種電源。
　　(2)電纜選擇的敷設。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，信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設，將微弱信號電路與易產生噪聲污染的電路分開布線，相互間要保持一定的距離。配線時應區別交流線、直流穩壓電源線、數字信號線、模擬信號線和感性負載驅動線等。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控制系統的軟件設計和組態時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統的可靠性。常用的數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，并采用動態零點，可有效防止電位漂移;采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位;采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。
　　(4)改造接地系統。對于港口設備來說，完善的接地系統是PLC控制系統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，良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件。設計時將原設計的PLC系統和變頻器等電器系統共用一個接地體分開，為PLC系統重新單獨設置接地系統。接地體應與大地良好接觸，接地電阻小于2，并用銅導線與PLC系統連接，把PLC控制柜內所有元件用膠木板絕緣隔離。接地系統在工程建設中屬于隱蔽工程，因此在設備運行過程中，要確保接地系統的可靠連接，如造成接地線斷開，對PLC系統的干擾問題將是致命的。
　　另外，港口生產現場電磁環境復雜，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�？刹捎媚承┸浖�措��，例如:設計延時確認，即對于開關量輸入，可采用軟件延時20ms，對同一信號作兩次或兩次以上讀入，結果一致才確認輸入有效;加入封鎖干擾，因為某些干擾是可以預知的，一些執行機構(如大功率電動機、電磁鐵)動作時伴隨產生的火花及電弧等干擾信號，它們產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、結構化文本編程方式，由此可以很方便的編制比較復雜的程序，完成相應的功能。
　　三、結語
　　抗干擾是一個系統問題，要從工程的最初設計上引起足夠重視，要具備完善的接地系統，采用高性能抗干擾產品，在施工中要確保接地系統的施工質量，并在日后的運行維護中根據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，整個系統的穩定性、抗干擾能力明顯提高。設備運行平穩，沒出現過干擾事故停機現象，完全滿足了港口設備的自動化生產要求。
　　
　　參考文獻
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