西门子模块代理商DP电缆供应商采购

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1 引言
随着我国经济的高速发展，通畅的交通系统成为经济进一步发展的基本需求，从而高速公路亦得以蓬勃发展。作为高速公路路段中相对事故率较高的隧道区域，为保证行车，提高行车效率，通常在长隧道或特长隧道内设置隧道监控系统，集中监控隧道内通风、照明以及行车情况，在必要时候发布诱导和指导性信息。而隧道内通风、照明、以及交通诱导设备均分散于整个隧道区域，因此集成隧道内各要素信息，方便隧道监控人员的集中监控与管理，成为隧道监控系统设置的主要目的。

2 隧道监控系统的主要内容和控制要求
保证隧道行车的通畅、，根本上说就是要求保证一个良好的行车环境，以及必要时候能够对通行的车辆做出合理的诱导。故通常在长隧道或特长隧道内设置一定保证环境和便于交通诱导的机电设施，按功能划分可分为交通检测与诱导设施、通风检测与控制设施和照明检测与控制设施，相应为控制这些设施，使其服务于隧道行车，分别设置交通检测控制系统，通风检测控制系统，和照明检测控制系统。
2.1 交通检测控制系统
交通导控制系统主要作用在于控制交通诱导设施，如车道指示器，交通信号灯，可变情报板，可变限速标志等，用来诱导隧道内车辆行驶在单一车道上，通过可变情报板上面发布相关行车信息，通过可变限速标志设定隧道车辆的通行速度，并在必要时候（如，隧道内塞车、能见度值过低、含量太高等等）封闭隧道。车道指示器、交通信号灯显示信息通过PLC程序控制输出继电器来控制，可变情报板和可变限速标志的显示值通过PLC的串行通讯接口输出来控制改变。此外，对于隧道内设置的车辆通行情况检测器（即车辆监测器，可以车速，车流量，车道占有率等等参数）检测的隧道车辆通行数据，同样由PLC扩展串行通讯接口编程，存于PLC内存储器中。
2.2 通风检测控制系统
为监控隧道内行车环境，隧道内设置有风速仪、和能见度仪。通风控制系统即在实时检测这些环境参数的基础上，控制隧道内风机的开启，以使各项空气指标符合行车标准，达到既行车、同时节约能源的目的。各空气指标数据由PLC模拟量输入模块采集，风机的启停通过PLC的开关量输出模块程序控制中间继电器实现控制。
2.3 照明检测控制系统
照明检测控制系统的目标是在不断监测隧道洞外、隧道洞内光照度的前提下，调节隧道进出洞口加强段等照明回路，达到合适的隧道内光照度。避免使车辆驾驶员白天进入隧道和夜间离开隧道产生“黑洞效应”；避免使车辆驾驶员白天离开隧道和夜间进入隧道产生“眩光效应”（或称“白洞效应”），让驾驶员轻松适应进出隧道的光照度变化，减少交通事故，同时考虑节约能源。光照度等参数的采集由PLC模拟量输入模块完成，照明回路的控制则由PLC程序控制输出继电器来实现。

3 系统构成
高速公路隧道区域作为一个相对封闭区域，通风不畅，汽车尾气沉积，油污污染，高低压线缆布线的空间限制导致电磁干扰等等因素，使其成为一个非常恶劣的电气环境，对应用的电气设备的适应性提出很高的要求；而且隧道距离长，设备布设分散，也为监控系统的构建造成一定难度。
SIEMENS S7-300是模块化的中小型PLC系统，其大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，简单实用的模块化和分散式结构使得其应用十分灵活，当控制任务增加时，可自由扩展。高电磁兼容性和强抗振动、抗冲击性使得其具有很高的工业环境适应性。并且基于以SIEMENS公司为主开发的PROFIBUS现场总线标准，S7-300 PLC还具有组网便捷的优势。易于实现分布，易于用户掌握，易于组建分布式现场网络等特点使得S7-300成为各种中小规模控制任务的方便又经济的解决方案。
鉴于以上原因，S7-300系列大量应用于隧道监控系统中，作为监控系统现场区域控制机的部件。

3.1 PLC配置设计
根据隧道长度，设备分布情况，以长1000米、2个行车道的隧道为例，隧道内每间隔250米设车道指示器（正反面各有红叉绿头）2套（2车道），隧道进洞口各设可变情报板、可变限速标志和交通信号灯各1套，每个隧道洞内设和能见度检测仪（VICO），光照度仪（LO），风速仪（TW）各2套，车辆检测器各4套，通风风机4组（1组为2台风机）。另外隧道供配电系统为隧道两头设变电所，从两端分别对隧道供电，故照明回路的电力供应分别从两端变电所供出，在两个变电所内分别设照明区域控制机1套，控制照明回路数为19路。据此统计隧道进口端的区域控制机（简称RTU1/RUT4）的配置（略）；隧道出口端的区域控制机（简称RTU2/RUT5）的配置点数（略）；变电所内的照明区域控制机（简称RTU3/RUT6）的配置点数（略）。
考虑系统的完整性、可操作性及点数冗余量，各区域控制机PLC系统硬件配置如图1、2、3所示。

图1 RTU1/RTU4硬件系统构成图

图2 RTU2/RTU5硬件系统构成图

图3 RTU3/RTU6硬件系统构成图

3.2 系统网络配置设计
PROFIBUS是性的开放式的现场总线标准，即EN50 170欧洲标准；且现已成为IEEE标准和中国国家GB标准，具有传输速率高、传输距离远、性高、响应速度快的优点。鉴于隧道电磁环境的现状，系统采用抗干扰能力强、传输距离大的光纤接口PROFIBUS网络。即每个区域控制器上设置PROFIBUS现场总线光缆OLM模块构筑整个系统的冗余环形光缆总线，为现场区域控制机之间，以及区域控制机与上位控制管理系统之间构筑了一个高性的数据高速公路，即使在火灾、灾难、鼠害等端情况下，也可保证整个系统的完整性和性。PROFIBUS光纤冗余网络结构见示意图4所示。

图4 PROFIBUS冗余环形光纤总线

4 程序设计
4.1 设计思路
本程序采用SIEMENS STEP 7作为编程软件。根据各区域控制机所连接设备以及相应设备的工作方式特点，采用模块化编程的程序设计方法。各区域控制机内PLC程序框架如图5所示。设计过程如下：

图5 程序框架图

（1）将项目划分为若干子任务。每一个子任务在程序中对应一个功能块（FB）或功能（FC）。功能块含有某个系统的一些设备和任务的逻辑指令，相当于一个子程序。由组织块（OB1）中的指令控制这些功能快的执行。
（2）规范并设定各输入/输出量，确定其类型和地址。为方便程序的编写和调试，增加程序的可读性。这里使用符号地址编程，即在程序中以符号名识别专门的地址。程序中所有的变量、块和数据类型等都可以使用符号。符号名可以是不过24个字符的字串，可以有80个字符的符号说明。其中输入/输出均采用符号，而其他地址则视情况选择使用，以避免符号过多。输入/输出符号表如表1所示。

表1 建立符号地址表

（3）建立可读/写的全局数据块（DB），用于保存全局使用的数据。其中，DB1用于保存与上位机交互的数据，DB2用于区域控制机之间的交互数据，等等。程序中每一个FC或FB或OB都可以读写一个全局共享数据块DB。
（4）为各程序模块分配中间变量，定时器以及计数器等资源。
（5）根据风机、照明回路、车道指示器等设备的工作方式，确定各输出信号与输入信号的逻辑关系，并转化成梯形图实现。
（6）根据可变情报板、可变限速标志、车辆器设备的通讯协议，通过串行通讯模块CP340，采用ASCII通讯方式编写通讯代码，发送符合协议的指令信息帧，查询或发布信息，从设备会传的信息帧中提取有效数据，并定期检查通讯状态。
（7）编写PLC之间的数据交换程序模块，确定需要交互的数据，分配此数据的存储空间，并定期刷新。
（8）编制、调试、连接所要求控制任务的各部分功能（块）。
（9）规划从组织块OB1中调用各部分功能（块）的程序执行功能。
（10）现场安装接线各外部输入/输出点，整定、调试程序，试运行，运行。
4.2 注意事项
（1）在硬件配置中设置CPU参数，主要包括启动特点、性能、循环中断、诊断/时钟、保护等。
（2）通过硬件组态工具设置模拟量模块的参数。本配置中，风速仪、照度仪、VICO检测仪均为4线制4～20mA输入信号，如果系统包括车道指示器的电流变送器，则为2线制4～20mA输入信号。
（3）在硬件配置中设定各区域机中PLC的PROFIBUS地址和MPI地址，确认各站具有的地址。在需要交互数据的站与站之间建立数据连接，并将各站与上位机之间均建立连接，本配置中，站与站之间建立FDL连接（相对快速的连接），站与上位机之间建立S7连接（SIEMENS公司自主PROFIBUS应用层协议，适用于S7 300系列PLC与上位软件之间的信息交换）。
（4）在用户程序使用之前，符号在符号表下建立，并且用户程序的符号。也就是说，一个符号或地址在符号表中只能出现一次。
（5）除OB1以外操作系统还可以调用其他的组织块以响应某些事件。在本程序中，通过定时循环中断OB35设定每隔5秒采样一次风速、照度、COVI等模拟量数据。OB35根据程序设定的时间间隔反复执行，时间间隔在CPU模块参数中设定。
（6）确定各部分状态的先后次序及连锁关系，使各动作间严格确保相互约束和定时关系，以提高程序的性。
（7）灵活运用各逻辑指令，完成各部分功能的同时力求程序简洁。

5 结束语
高速公路的隧道监控工程是一个系统工程，构成复杂、数据采集量大，控制站点多，设备分布分散，而且隧道环境恶劣，系统性要求高。既需要从车辆检测器以串行通讯方式大量交通数据，同时也需要以串行通讯方式向可变情报板发送大量信息，另外还要完成对风速、VICO、照度的模拟量的采集以及照明回路、车道灯等开关量信号的检测与连锁控制。通过采用PLC可编程序控制器，实现了所有数据采集发布以及控制功能，并提供优良的网络传输性能，整个系统性能优良。

汽机保护系统是一个汽轮机监控及辅机联锁系统，它能在汽机正常工作、启动和停止运行方式下，连续监视汽机的运行参数及状态，并且进行逻辑运算和判断，通过联锁装置使设备按照既定的合理程序完成必要的操作或未遂事故，以保证汽轮机的。它在防止运行人员操作事故及系统故障情况下引起的事故方面起着非常重要的作用。

常规的保护是用继电器用硬接线连接，性较低，信号的改动比较麻烦。PLC是采用积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设计”工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期。工厂在1#、2#气轮机的大修改造中对气轮机的保护使用了PLC。

2、系统方案设计指导思想

(1) 高性 系统采用西门子S7系列PLC为，硬件集成度和系统性高。

(2) 电源冗余化

直流电源 24V DC电源采用双套高频开关型直流电源，其过流等保护功能齐全，允许输入电压波动范围大，输出稳定性好;各单元单供电，进一步提高供电性，一旦工作电源出现故障，另一路电源立即无间断自动投入运行，不会对系统正常工作产生影响。

交流电源 系统允许输入两路交流电源，一路来自厂用UPS电源，一路来自厂用电(保安段)。

(3) 冗余化设计 系统采用冗余化设计，用户可以在不改系统任何配线的情况下增加功能:采用双PLC配置，实现自动切换。

(4) 系统的基本功能 开关量输入/输出、内部中间继电器、锁存继电器、计时/计数器、移位寄存器、四则运算、比较运算、二进制与十进制转换、跳转和强制I/O等。

(5) 应用灵活 其标准的积木式结构，以及模块化的软件设计，使得系统安装和现场接线简便，并可按积木方式扩充和删减其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有硬件的情况下进行“软设计”工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期。

(6) 外围支持设备完善 具有完善的外围支持设备，如编程器、计算机和打印机等。

(7) 操作方便，维修容易 系统采用电气操作人员习惯的梯形图编程，使用户能够方便的读懂程序，操作人员经过短期培训就可以通过操作面板实现对系统的全部操作。

(8) 缓冲隔离 系统各种设备的I/O接口均采用光电隔离技术进行缓冲隔离。

(9) 高开放性 系统可扩展上位机进行事故追忆，逻辑图、模拟图、棒图、趋势图及相关控制参数的显示，键盘、鼠标、触摸屏操作等。

3、系统结构

附图 控制系统网络结构图

系统采用管理层—控制层—设备层的递阶控制网络结构，如附图所示。设置有:

(1) 管理层:工程师站
(2) 控制层:汽机控制站
(3) 设备层:汽机仪表检测设备及执行机构。

管理层是基于bbbbbbs环境下开发的开放式、模块化、可扩展的系统，选用控制主机/服务器，提供管理软、硬件平台，通过接收来自控制层的信息，汇集和检测汽机的各种实时数据，并对它们进行相应计算，实现控制策略，发布命令下达到控制层对现场设备进行控制。

控制层主控设备采用西门子S7系列PLC，实现回路控制，通过I/O模块立完成包括保护、监测、控制和事故纪录等多项功能，在系统内按要求整理“情报”，实现系统的“上传下达”。

管理层、控制层以及设备层之间除通讯外，各自立，无电气上的连接，实现的各种功能立。因此，即使系统中的某一部分出现故障，也不会影响系统其它部分的工作，从而使整个系统具有高性，真正实现分层分布式优化控制。

4、系统功能

以往的继电器连锁方式无法提供形象的信息给操作人员，只能在出现故障后把相关的连锁点都检查一遍，处理时间长，影响生产进程，对隐含故障点无法判断。现采用PLC控制则避免了上述问题，还可同时增加打印功能，完善系统，为经后的系统扩展做好充分的准备。具体功能如下所述:

(1) 控制保护功能

a. 当汽轮机转10%时，同时操作面板提示汽机速，并提醒操作人员进行检查速原因;当汽轮机转12%时，操作面板再次提示汽机速，并提示操作人员通知技术人员进行检修维护，技术人员可根据实际情况确定是否停机或速运行;当转15%时，汽轮机自行逐步减速，同时提示减速原因，1小时后汽轮机停机，同时操作面板上显示汽机速停机，打印机打印出停机原因:汽机速停机。

b. 当汽轮机轴向位移大于Ⅰ值(临界值)时，报警并提醒操作人员与同技术人员进行检查速原因;当汽轮机轴向位移大于Ⅱ值(隐患发生临界值)时，1小时后停机。同时操作面板上显示原因，打印机打出停机原因:轴向位移大停机。

c. 当润滑油压Ⅰ值时，报警并提醒操作人员与同技术人员进行检查速原因;当润滑油压Ⅱ值时，启动交流油泵;当润滑油压Ⅲ值(危险临界值)时，停机。同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:润滑油压低停机。当润滑油压Ⅵ值(设备损坏临界值)时，停盘车。

d. 当轴承油温Ⅰ值时，报警并启动油温冷却系统;当轴承油温Ⅱ值时，1小时后停机;同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:轴承回油温度高停机。

e. 当轴承轴瓦温度Ⅰ值时，报警并启动油温冷却系统;当轴承轴瓦温度Ⅱ值时警报连续提示，停机;同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:轴承轴瓦温度高停机。

f. 当电气送来发电机故障信号时，停机;同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:发电机故障停机。

g. 当主汽温度Ⅰ值时，报警;当主汽温度Ⅱ值时停机，同时操作面板显示停机原因，打印机打印停机原因:主汽温度低停机。

(2) 记忆功能 在自动主汽门跳闸后，由操作面板显示出导致动作原因，以便于进行事故分析。

(3) 保护投退功能 在操作盘上设置保护投退开关，以便运行人员和检修人员试验和维修，防止在试验或维修过程中，以及汽轮机启动过程中，由于某个条件不满足而引起的系统误动作。

(4) 打印功能 系统能够实时打印保护投退开关的投退时间及内容、所有保护动作的时间和内容。

5、结束语

1#、2#汽轮机大修投产后，通过集中监控系统对汽机运行参数的实时监控，使其生产。实时快速、准确报警，捕捉事故前兆，减少直至重大事故，同时也减轻工人的劳动强度。

电弧炉以及精炼炉在运行过程中其产生的高次谐波及强电磁场所形成的强大干扰，是严重威胁控制和通讯系统运行的主要原因。５０吨炼钢电弧炉的电炉变压器额定容量为３１５００ＫＶＡ，二次额定电流可达到４２ＫＡ以上，其冲击和短路电流有时可达到和过１００ＫＡ。强电磁场和电弧的弧光放电引起的宽带噪声干扰及高次谐波分量与闪变（电压波动），成为计算机及通讯网络，电子设备稳定和运行的主要问题。在方案设计和系统设计及ＰＬＣ选型以及制造工艺设计时，都充分考虑和关注到系统所处的恶劣运行现场工业环境的抗扰问题。

在为太钢集团公司炼钢厂设计的５０吨炼钢电弧炉及６０吨钢包精炼炉控制系统中?穴５０吨电弧炉和６０吨钢包精炼炉的系统总结构图略，可向作者索取?雪，两台电炉的控制系统全部采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的Ｓ７－３００系列ＰＬＣ及其通讯技术。经过现场调试和运行结果证明该系统运行状态良好，性能稳定。

２ 系统的总体设计

２．１ 硬件结构的设计

整个系统采用４台ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３１５－２ＤＰ ＰＬＣ主站分别完成对电弧炉炉体控制、电弧炉电调节，钢包精炼炉炉体控制和钢包精炼炉电调节。在四台ＰＬＣ主站之间采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＣＰ－３４２通讯模块构成ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７通讯网完成各主站间的数据通讯。电弧炉炉体和钢包精炼炉炉体控制ＰＬＣ主站共下设６个ＥＴ２００远程从站，通过ＳＩＥＭＥＮＳ公司工业现场总线ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ完成主——从通讯。系统设计使用一台工程师站，两台操作员站。三台工业计算机中分别采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司ＣＰ５４１２网过ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７ 数据通讯网络完成计算机与各ＰＬＣ主站之间的数据通讯。操作员站的画面组态软件选用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＷＩＮＣＣ完成用户二次软件的开发。

炼钢电弧炉炉体控制ＰＬＣ主站主要完成对３５ＫＶ高压系统的合分闸操作及高压系统事故分闸的控制，对３１５００ＫＶＡ电炉变压器及变压器油水冷却系统运行状态的监控和保护，并完成电炉水冷炉盖、水冷炉壁等水冷系统２３个测温点水温变化情况的模拟量实时数据采集以及冷却水系统压力、流量等的实时数据采集监视和越限及事故报警。同时通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７网向操作员站进行实时数据的传输，由人机界面完成监控数据的记录、显示和故障报警。

炼钢电弧炉的各ＥＴ２００远程从站分别设置在炉前操作室、炉后操作室、液压泵站和液压阀站以及炉门碳氧喷的操作站内。分别构成炉前的炉盖和炉体动作操作和控制炉前倾炉操作，三相立柱锁定和炉前电升降操作及炉门钢水测温Ｉ／Ｏ。炉后倾炉及ＥＢＴ出钢操作、出钢钢包车操作和修理平台的旋转操作Ｉ／Ｏ。液压泵站主、辅液压泵的切换和运行控制，对高压液罐和气罐的液位和压力控制、空气压缩机的控制、主液箱和回液箱的液位自动控制及液压介质自动温度控制的Ｉ／Ｏ ，液压阀台的Ｉ／Ｏ 及炉门碳氧喷三维动作的操作及控制Ｉ／Ｏ。

钢包精炼炉炉体控制ＰＬＣ主站的作用同炼钢电弧炉相似，ＥＴ２００远程从站仅设置在钢包精炼炉的液压站内。

用于控制炉内电弧功率的炼钢电弧炉和钢包精炼炉电调节系统设计各采用一台ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３１５－２ＤＰ ＰＬＣ主站。主要承担输入炉内的三相电弧功率的实时自动控制，根据不同冶炼工艺和冶炼期自动修正功率配电曲线和控制参数，以满足冶炼工艺要求。设计采用立设置的两套ＰＬＣ主站作为电炉和精炼炉电调节系统可以减轻电炉和精炼炉炉体控制ＰＬＣ主站ＣＰＵ的负担，缩短程序扫描周期，有利于提高实时系统相应的响应速度和调节精度。

２．２ 控制软件的设计

四台ＰＬＣ主站的用户程序是在基于ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＳＴＥＰ７ Ｂａｓｉｓ Ｖ５．０ 软件平台上完成硬件组态、地址和站址的分配以及电弧炉和钢包精炼炉用户程序的设计开发的，在主程序（ＯＢ１）中将各种控制功能和各ＰＬＣ站点间的通讯数据分别编写在不同的子程序（功能块ＦＢ、ＤＢ、ＦＣ）中，其中３５ＫＶ高压合分闸、事故高压分闸，模拟量信号的输入均充分考虑了现场工业运行环境的强干扰问题，在软件设计中采用了抗干扰措施。

人机界面的画面组态采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＷＩＮＣＣ作为二次用户程序开发的软件平台，在工程师站安装ＷＩＮＣＣ－ＲＣ用于开发，操作员站安装ＷＩＮＣＣ－ＲＴ用于运行，ＷＩＮＣＣ运行于bbbbbbｓ ＮＴ Ｖ４．０ 操作系统平台之上，以增加系统运行和稳定性，并给用户将来建立工厂管理网带来方便。

现场操作人员通过分别设置在电炉和精炼炉操作员站的人机界面监视整个系统各个主要参数的运行情况；这些参数包括：

输入炉内的三相电弧电流，三相电弧电压，三相电弧功率，电能耗的实时显示和历史趋势显示。冷却水系统温度监测点的水温监测以及流量及压力的监测和温越限报警。３５ＫＶ高压系统过流、欠压监测。电炉变压器的各种故障报警信号监测和报警，变压器低压侧过电流和高压跳闸信号的监测。炉体状态显示及液压系统的工作状态监测。同时，在不同冶炼阶段炉内三相电弧工作电流的给定值、冶炼时间、３５ＫＶ高压通电时间，钢水温度的显示以及各种报警参数的历史记录和打印报表的生成。

２．３ 通讯网络的组态

网络组态采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＮＥＴ，ＮＣＭ Ｓ７ ＰＲＯＦＩＢＵＳ组态软件完成ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通讯网的网络组态。

在工程师站、操作员站分别设计安装ＣＰ５４１２网卡，在四台ＰＬＣ主站安装ＣＰ３４２－５通讯模块，通过ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通讯电缆完成工程师站、操作员站和分别分布在电弧炉及钢包精炼炉主控制室的四台ＰＬＣ主站之间的通讯网络硬件组态。

３ 抗干扰措施的设计和实施

在电弧炉炼钢的工业环境中，切实有效的硬件和软件抗干扰措施的实施成为系统设计和工厂设计及设备制造和安装过程中谨慎考虑的非常主要的环节。

根据现场运行实践证明，电炉变压器在高压合闸瞬间所产生的浪涌，大电流运行时变压器所产生的强磁场，炉内电弧以及大电流线路在电弧短路时所产生的强电磁场，电网的谐波分量等诸因素综合起来的干扰源可视为一个从低频到甚高频的宽带噪声源，其所产生的各种干扰都将严重威胁系统运行及通讯网络的和稳定。 故而在设计中针对各种干扰的存在考虑了以下的抗干扰措施：

３．１ 隔离电源

ＰＬＣ主站和远程从站的工作电源均通过带屏蔽的隔离变压器完成对ＰＬＣ电源供电，使ＰＬＣ与大功率电气设备的电位隔离开来，以避免供电线路带来的噪扰。

３．２ 电源滤波器

隔离变压器的二次侧采用电源滤波器以滤除和衰减以共模和串模形态出现的工频干扰。共模形态出现的干扰将沿地线被滤除，串模干扰则被旁路。

３．３ 有源隔离端子

现场引入的模拟量输入信号和输出信号采用有源隔离端子将由地环路引起的噪声隔离，切断通过现场引入的模拟量信号地环路中的噪声通道。

３．４ 模拟量输入通道的滤波

三相电弧电流、电弧电压等主要电气参数的模拟量采样信号输入通道在进入ＰＬＣ模拟量通道前在经过有源隔离后再由有源滤波器抑制模拟量通道中的串模干扰，在保证有用信号不被衰减的情况下大限度地将高频噪声衰减，提高通道的信噪比。有源滤波能确保通道信号的增益。

３．５ 模拟量通道的屏蔽

模拟量通道的输入信号传输导线设计采用耐高温的有屏蔽的双绞线电缆以降低辐射干扰和电磁耦合性干扰。

３．６ 数字量输入通道的隔离

ＰＬＣ的数字量输入通道采用光电隔离模块，从强电场现场环境（如高压开关室的真空断路器柜）引入的数字量信号在其触点和模块间加设中间继电器对通道进行双重隔离，防在真空断路器合闸操作同时强干扰串入而引起真空断路器误分闸动作。

３．７ 数字量输出通道的隔离

ＰＬＣ的数字量输出通道主要驱动交流和直流感性负载，大电流负载采用中间继电器过渡，所有通道均设计采用浪涌吸收和ＲＣ组件做为保护。

３．８ 电磁屏蔽

工程师站和操作员站采用钢壳机箱的工控机，系统中的电子设备亦采用屏蔽外壳，再置入控制柜台内形成与柜台外壳间绝缘的双重电磁屏蔽。ＰＬＣ采用悬浮安置方式将金属安装底版与柜壳绝缘隔离。所有电子设备均采用立引出的地线接地，柜台的外壳则接保护地。

３．９ 电子设备的浮地供电

电子设备的直流供电电源采用浮地供电，输入和输出通道直流供电电源各自立。计算机采用在线式ＵＰＳ电源供电，电子设备采用线性电源供电，其它直流负载采用开关电源供电。

３．１０ 通讯电缆的敷设

两个物理层的通讯电缆采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的 ＰＲＯＦＩＢＵＳ通讯电缆（ｂｕｓ ｃａｂｌｅ ｓｏｌｉｄ）?熏在敷设时单金属穿管。电缆的屏蔽层通过电缆插头的金属外壳经ＰＬＣ的通讯模块ＣＰ和ＤＰ的接口接入立引出的地线接地。同时在电缆走向上注意避免与动力电缆平行，并尽可能远离电炉炉体和大电流线路。

３．１１ 地线

电弧炉炉体外壳采用相对立的接地线引出接地。

电气设备的保护接地进入工厂接地网。

计算机、ＰＬＣ和通讯网络及电子设备的接地则进入立的地线。浮地处理的电子设备的地线各自立。

３．１２ 电气设备制造工艺的保

电气设备柜内的布局，柜内各种电缆和导线（动力、信号、通讯以及接地）的走向，屏蔽和接地的合理布置也是须在设计和设备制造过程中加以认真考虑的。

３．１３ 软件设计中的抗干扰处理

合理设置ＰＬＣ的硬件时间及采样中断时间。在程序设计中对数字量输入信号采用脉宽甄别、锁存、指令复执技术。在对缓变的模拟量信号进行运算处理之前采用滑动均值滤波等数字滤波技术措施。在ＰＩＤ调节过程中对干扰比较敏感的一是当偏差ｅ较小时，易受影响，二是微分项易引起较大变动。前者用一阶及一阶滞后滤波处理，后者则用不微分型ＰＩＤ算法。

设置合理的通讯波特率?熏包括ＰＲＯＦＩＢＵＳ－Ｓ７和ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ通讯物理层。

４ 结语

在系统的热负荷调试和以后的运行情况表明，在设计中只要充分注意和采用正确合理的抗干扰措施，在恶劣的工业环境中ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－３００系列ＰＬＣ（四台主站设计选型均为Ｓ７－３１５－２ＤＰ）及其ＰＲＯＦＩＢＵＳ的Ｓ７和ＤＰ通讯网络的稳定及经济运行是可以得到保证的。

ＳＩＥＭＥＮＳ公司的ＳＩＭＡＴＩＣ ＳＴＥＰ７ Ｂａｓｉｓ Ｖ５．０ 编程平台安装在工程师站。基于bbbbbbｓ ＮＴ操作平台的支持下在系统运行过程中对各ＰＬＣ主站程序的诊断、在线监控、修改和下载都比较方便和快捷。而符号名寻址方式使用户参照硬件原理图阅读理解程序变得简明容易，ＮＣＭ、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ等组态工具以及ＰＩＤ、Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ＋＋等软件开发工具包给设计编程人员减少了二次开发的工作量。

ＰＲＯＦＩＢＵＳ Ｓ７通讯网和ＤＰ现场总线结构的集散控制方式使得现场布线的大量简化成为可能，工程造价的降低以及运行维护的经济性，系统设计的灵活性将受到用户的认可和欢迎。