PLC在乏燃料干式贮存中的应用及抗干扰措施

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蒋军建

中核核电运行管理有限公司,浙江省嘉兴市海盐县,314300

摘要

介绍PLC可编程控制器在秦山三期重水堆核电站,乏燃料干式贮存系中的应用以及PLC在应用过程中,要保证正常运行应该注意的一系列问题,维护保养及抗干扰采取的措施,并给出一些合理的建议。 


关键词

PLC  控制  乏贮 干扰 布线  接地 

正文

一、简述
  核电的飞速发展,可编程控制器(以下简称PLC)在核电控制系统得到充分应用,尤其在我国首座乏燃料干式贮存(以下简称乏贮)生产设施,相关系统中得到到广泛应用,实现了乏贮各系统接线逻辑到存贮逻辑;实现了乏贮单体设备简单控制到组合运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在乏贮系统中处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高,成为乏贮控制领域的主流控制设备,在乏贮系统中发挥着重大作用。
  二、PLC在乏贮系统中的应用
  目前,PLC乏贮应用于乏燃料篮自动焊接、乏燃料篮烘干、SWS转台控制、转台小车、FLASK控制、运输防雨装置等乏贮的各个相关部件控制、有压力、温度,流量、转台转速使用情况大概分为如下几类:
  1.开关量逻辑控制
  取代传统的继电器电路,实现乏燃料篮自动逻辑控制(烘干、焊接)、顺序控制(滑车、转台),既可用于单台设备链式起重机的控制,也可用于多组设备的群控(温度、流量、压力)及自动化控制。将指令信号及传感器反馈信号输入PLC,通过PLC处理后将输出模拟信号至执行机构进行控制。

2.屏蔽工作站(简称SWS)过程控制
在烘干系统中,用于温度、压力,转台、篮盖提起、下降等各种运行状态。SWS滑车前进/回退、蓝盖的上提与下降、湿度的控制等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。其中温度控制系统,采用闭环控制系统一种调节方法。

3.数据处理
PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算、加法、减法)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理应用于数据采集图表、送丝速度、气体保护压力、焊接圆周度等。

 三、PLC在SWSFLASK中应用特点
  1.可靠性高,抗干扰能力强
  高可靠性是SWS(屏蔽工作站)、FLASK(屏蔽运输容器)系统电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,SWS部分控制系统PLC内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统,和同等控制盘柜的继电器控制系统相比,电气接线及开关接点已减少到很多,几乎没有继电器,故障率也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,所有故障汇总一个链,出现故障时可及时发出警报信息,例如后备电池低电压报警等。

 2.配套齐全,功能完善,适用性强
  除了逻辑处理功能以外,PLC大多具有完善的数据运算能力,在SWS中相应位置运算并进行比较。烘干系统温度控制、小车系统速度控制,抓取系统锁紧、解锁控制,加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
   3.系统的设计,工作量小,维护方便,容易改造
  (1)PLC用存贮逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及现场的安装周期大为缩短,乏贮系统前后安装及调试大约用了两个月的时间,同时日常维护也变得容易起来,相对应的预防性维修较少。  

2)安装与布线
   自动焊机电源,动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线都是分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的I/O线和动力线分槽走线,其主要目的将干扰降到最低限度。
   乏贮SWS控制系统PLC的输入与输出也同样是分开走线,开关量与模拟量也产是分开敷设。模拟量信号的传送应采用是屏蔽线,屏蔽层一端或另一端接地,接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10.
  (3)I/O端的接线
  输入接线
    输入/输出线都不采用同一根电缆,输入/输出线要分开,而且相对较短。乏贮系统是采用的将常开触点形式连接到输入端,编制的梯形图与继电器原理图一致。
   输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中,采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。
  为了防止PLC的输出负载可能产生干扰,采取措施加以控制,在直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。
  四、PLC应用中需要注意的问题
  PLC在乏贮系统部分设备自动化控制及SWS控制设备试验的设备,一般无需要采取什么措施,可以直接在此环境中使用。虽然尽管有如上所述的可靠性较高,抗干扰能力较强,但当周围环境过于恶劣,电磁干扰强烈,靠近乏池边湿度大,有可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成相关设备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行,要提高PLC控制系统可靠性,这就要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力及机柜内增加除湿功能;另一方面,要求在使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题:
  1.工作环境

1)温度 :PLC要求环境温度在0-55度,根据巡检表检查机柜风扇是否正常运转。

2)湿度 :为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露),在机柜内装有除湿装置。
  2.乏贮PLC系统中干扰的主要来源及途径
  强电干扰:PLC系统的正常供电电源均由电气配电间供电。
  柜内干扰: 控制柜内的高压电器,大的电感性负载,混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。
  来自信号线引入的干扰 :与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。

来自接地系统混乱时的干扰: 接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。
  3.主要抗干扰措施
  (1)电源的合理处理,抑制配电间引入的干扰
  针对配电间干扰安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰,同时在配电间电源输入端串接LC滤波电路。
  (2)正确选择接地点,完善接地系统
  乏贮各接点均选择良好的接地,是保证乏贮PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。    

3) 乏贮PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。  

五、结束语
  PLC在乏贮系统中应用,安全可靠,故障率低,维护简单,抗干扰能力强,因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素,合理有效地抑制抗干扰,才能够使乏贮PLC控制系统正常工作。同时在使用PLC控制方面,我们还有很多不足,经验不够丰富,这就需要我们加大力度,刻苦钻研,让PLC控制在乏贮系统得到充分应用及提高我们的应用水平。


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