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分析和解决PLC抗干扰的问题
时间: 08:59
作者:编辑部
&各种类型可编程控制器PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用，但是由于可编程控制器直接和现场的I/O设备相连，外来干扰很容易通过电源线 或I/O传输线侵入，从而引起控制系统的误动作。PLC受到的干扰可分为外部干扰和内部干扰。在实际的生产环境下，外部干扰是随机的，与系统结构无关，且干扰源是无法消除的，只能针对具体情况加以限制；内部干扰与系统结构有关，主要通过系统内交流主电路，模拟量输入信号等引起，可合理设计系统线路来削弱和抑制内部干扰和防止外部干扰。要提高PLC控制系统的可靠性，就要从多方面提高系统的抗干扰能力。
一、分析硬件电路，提出硬件抗干扰措施
1、PLC的电源与接地。
& PLC本身的抗干扰能力一般都很强。通常，只能将PLC的电源与系统的动力设备电源分开配线，对于电源线来的干扰，一般都有足够强的抑制能力。但是，如果遇上特殊情况，电源干扰特别严重，可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元，则其电源必须与基本单元共用一个开关控制，也就是说，它们的上电与断电必须同时进行。良好的接地是保证PLC安全可靠运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接专用地线，并且接地点要与其它设备分开，如图1（a）。若达不到这种要求，也可采用公共接地方式，如图1（b）。但是禁止采用串联接地方式，如图1（c），因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近PLC 。
&接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗干扰的重要措施之一。接地在消除干扰上起很大的作用。这里的接地是指决定系统电位的地，而不是信号系统归路的接地。在PLC控制系统中有许多悬浮的金属架，它们是惧空中干扰的空中线，需要有决定电位的地线。交流地是PLC控制系统供电所必需的，它通过变压器中心点构成供电两条回路之一。这条回路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰源。因此交流地线、直流地线、模拟地和数字地等必须分开。数字地和模拟地的共点地最好置悬浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线。系统地端子(LG)是抗干扰的中性端子，通常不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个端子需与接大地的端子(GR)连接。
2 、 PLC控制系统的安装和使用环境。
&& PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，会降低系统的可靠性。PLC使用环境温度通常在0℃ ～55℃范围内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大的器件，同时应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%，以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合，需将PLC封闭安装。此外，如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。
3 、PLC的输入、输出设备。
&输入电路是PLC接受开关量、模拟量等输入信号的端口，其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。以开关量输入为例，按钮、行程开关的触点接触要保持在良好状态，接线要牢固可靠。机械限位开关是容易产生故障的元件，设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。此外，按钮触点的选择也影响到系统的可靠性。在设计电路时，应尽量选用可靠性高的元器件，对于模拟量输入信号来说，常用的有4～20mA、0～20mA直流电流信号；0～5V、0～10V直流电压信号，电源为直流24V。
&对于开关量输出来说，PLC的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式，具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低，严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载。此外，PLC的输出端子带负载能力是有限的，如果超过了规定的最大限值，必须外接继电器或接触器，才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量，是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量的元器件来提高可靠性，另一方面，在对系统可靠性及智能化要求较高的场合，可以根据电路中电流异常的情况对输出单元的一些重点部位进行诊断，当检测到异常信号时，系统按程序自动转入故障处理，从而提高系统工作的可靠性。若PLC输出端子接有感性元件，则应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点。
&为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆；对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线、必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制侧接地，其处理方式如图2。
二、软件抗干扰措施
&硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时，可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。
&在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号，一般的抖动时间都比较短，针对抖动时间短的特点，可用PLC内部计时器经过一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号，从而达到抗干扰的目的。
2 、利用&看门狗&方法对系统的运动状态进行监控。
& PLC内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可以屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件的误动作。在设计应用程序时，可以利用&看门狗&方法实现对系统各组成部分运行状态的监控。如用PLC控制某一运动部件时，编程时可定义一个定时器作&看门狗&用，对运动部件的工作状态进行监视。定时器的设定值，为运动部件所需要的最大可能时间。在发出该部件的动作指令时，同时启动&看门狗&定时器。若运动部件在规定时间内达到指定位置，发出一个动作完成信号，使定时器清零，说明监控对象工作正常；否则，说明监控对象工作不正常，发出报警或停止工作信号。君，已阅读到文档的结尾了呢~~
PLC干扰问题(经典)PLC,Plc8,PLC8,plc
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PLC干扰问题(经典)
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现场遇到信号干扰怎么处理?
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发表于： 20:57:45 楼主
&1. 电磁干扰源及对系统的干扰&&&&影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。&&&&2.干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V 以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O 模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两极间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。&3.&&PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？&&&&&&&&(1) 来自空间的辐射干扰&&&&空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC 系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC 内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC 通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC 局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。&&&&(2) 来自系统外引线的干扰&&&&主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。&&&&(3)来自电源的干扰&&&&实践证明，因电源引入的干扰造成PLC 控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC 电源，问题才得到解决。&&&&PLC 系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC 电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。&&&&(4 ) 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号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC 控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。&&&&（5）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。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。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态加雷击时，地线电流将更大。&&&&此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC 的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。&&&&（6）来自PLC 系统内部的干扰&&&&主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。4、系统受干扰时，常会遇到以下几种主要干扰现象：&&&&（1）系统发指令时，电机无规则地转动；&&&&（2）信号等于零时，数字显示表数值乱跳；&&&&（3） 传感器工作时，PLC采集过来的信号与实际参数所对应的信号值不吻合，且误差值是随机的、无规律的；&&&&（4）与交流伺服系统共用同一电源(如显示器等)工作不正常。&5．怎样才能更好、更简单解决PLC系统干扰？&&&&1）理想状态下是选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线、电源接地要更加合理等等，但是需要不同设备厂商共同协作才能完成，很难做到，而且成本较高。&&&&2）利用模拟信号隔离器，有称作信号变送器、属于信号调理的范畴。其主要起抗干扰作用。正因为它有特强的抗干扰能力所以在自动化控制系统中应用非常广泛。尤其对于复杂的工业现场，控制程序越来越复杂，信号隔离器对各种模拟量信号进行输入、输出、电源三端隔离，的确是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施之一。5．为什么解决PLC系统干扰首选信号隔离器呢？&&&&1）使用简单方便、可靠，成本低廉，可同时解决多种干扰。&&&&2）可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量，即使复杂的系统在普通的设计人员手里，也会变的非常稳定可靠。6．信号隔离器工作原理是什么？&&&&&首先将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。7. 现在市场有那么多品牌的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？&&&&&隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器首先要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如：噪音与精度有关、功耗热量与可靠性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、可靠、产品性价比是选择隔离器的主要原则。
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加TA为好友 发表于： 10:55:34 1楼
讲的不错,学习了！ & & & & & & & & &
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加TA为好友 发表于： 15:37:30 2楼
引用 upcyang 的回复内容： 讲的不错,学习了！ & & & & & & & & &
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加TA为好友 发表于： 16:52:12 3楼
回复内容：对：sileizhihen 引用 upcyang 的回复内容： 讲的不错,学习了！ & & & & & & & & &&&&&&内容的回复：讲的不错，学习，以后可能遇到此问题，容易解决
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加TA为好友 发表于： 21:10:55 4楼
引用 upcyang 的回复内容： 讲的不错,学习了！ & & & & & & & & &不错，我们的做法没那么专业，大体思路就是，信号线，动力分离，通讯线穿金属管，做好接地。
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加TA为好友 发表于： 14:31:39 5楼
说的很好，很赞。。。
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加TA为好友 发表于： 19:36:00 6楼
很有用，学习了，学习，再学习。
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加TA为好友 发表于： 18:43:44 7楼
学习了&谢谢无私提供资料
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加TA为好友 发表于： 06:08:25 8楼
总结的太全面了，楼主辛苦了！
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加TA为好友 发表于： 09:27:21 9楼
引用 王者之师－－月棠清摇 的回复内容： 总结的太全面了，楼主辛苦了！
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加TA为好友 发表于： 16:15:34 10楼
学习了&谢谢无私提供资料
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加TA为好友 发表于： 23:47:20 11楼
感谢分享& 已受精&
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加TA为好友 发表于： 11:04:53 12楼
学习了&谢谢无私提供资料
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加TA为好友 发表于： 21:01:38 13楼
新手一枚，谢谢楼主分享
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加TA为好友 发表于： 14:03:48 14楼
現場干擾主要原因---電流 大電流 多數是電場射頻干擾 他的強度與距離成平方反比 把這大電流的傢伙找出 再按照抑制干擾4個方法 既可
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加TA为好友 发表于： 15:22:43 15楼
学习了&谢谢无私提供资料
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如何解决变频器对PLC的干扰
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发表于： 11:51:36 楼主
我用的是200，当变频器运行后对PLC取回的模拟量干扰很大，请问，如何才能有效的解决？谢谢！！
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加TA为好友 发表于： 11:54:01 1楼
模拟信号电缆必须选用双绞线，能有效抑制共模干扰。
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加TA为好友 发表于： 11:55:31 2楼
我用的是屏蔽线&
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加TA为好友 发表于： 12:30:39 3楼
干扰这东西还真不好弄。以前一现场，也是变频器一运行就有干扰，用屏蔽电缆不行，后面用一普通网线，一下全OK了。
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加TA为好友 发表于： 12:34:37 4楼
现场用普通网线，客户肯定有疑问，而且也不符合安装要求
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加TA为好友 发表于： 13:39:37 5楼
&&& 二者间存在谐波干扰。最好是变频器与PLC相隔一定距离，从源头消除谐波干扰。如二者近距离安装，可采用变频器加电抗器、PLC用隔离变供电等方式抑制干扰。此外，通信电缆屏蔽层接地要规范，单层屏蔽线只一端接地，双层屏蔽线外屏蔽采用两端接地,内屏蔽采用一端接地。&
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加TA为好友 发表于： 14:02:01 6楼
PLC和变频器尽量不要放在一个电柜里。
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加TA为好友 发表于： 14:44:55 7楼
如果把变频器和PLC放在一个柜子中，在中间安装一个屏蔽板，能有效的减弱干扰吗？如果不能，请各位高手解答？谢谢！！！
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加TA为好友 发表于： 18:52:45 8楼
对PLC干扰的不是变频器，而是变频器的输出电源线.....注意隔开1米以上基本OK吧
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加TA为好友 发表于： 09:58:28 9楼
我在进出口安装干扰磁环，能有用吗？
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加TA为好友 发表于： 08:55:05 10楼
在通讯线上面加光耦隔离模块或者加终端电阻
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加TA为好友 发表于： 09:00:45 11楼
在变频器输入和输出端加装电抗器，控制电缆和电力电缆分开布线
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加TA为好友 发表于： 12:14:56 12楼
plc和变频器尽量不要放在一个柜子中；必须放在一个柜子中，变频器要加电抗器，plc和变频器要良好的接地，在变频器到plc的控制线上加隔离装置
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加TA为好友 发表于： 14:07:45 13楼
其实可以这样试试；1、PLC电源进行隔离处理，如果是交流供电：变压器供电220；如果是直流供电：隔离开关电源；2、地线和变频器地线分开；
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加TA为好友 发表于： 14:37:57 14楼
引用 世猫 的回复内容： & & 二者间存在谐波干扰。最好是变频器与PLC相隔一...
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加TA为好友 发表于： 15:05:19 15楼
以上各位所说均有道理&，现场出现干扰原因很多&解决办法也很多&，要根据现场环境来确定&，直接点的&还是调整下变频器载波频率&很实用的。
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加TA为好友 发表于： 15:30:54 16楼
一是用屏蔽线，最好是双绞屏蔽线，二是布线时候注意，不要平行走线
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加TA为好友 发表于： 23:06:09 17楼
变频器和PLC分开安装，用屏蔽线做电机的电源线。
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加TA为好友 发表于： 11:08:16 18楼
通常我用屏蔽线。你在看看别人有什么好招没。
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加TA为好友 发表于： 19:46:14 19楼
现场我遇见了这种问题烧了PLC，最主要的一定要变频器外壳接地要做好啊!
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加TA为好友 发表于： 14:18:27 20楼
可以在传感器和PLC之间添加隔离器，我公司产品能够解决您的问题
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加TA为好友 发表于： 15:45:49 21楼
是什么样的干扰？出现什么样的状况，稍微详细点
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加TA为好友 发表于： 15:53:52 22楼
1，PLC供电电源与动力系统电源（变频器电源）分别配置，且PLC的供电应该选择隔离变压器；2，动力线尽量与信号线分开，信号线要做屏蔽；3，无论是模拟信号输入还是模拟信号输出，模拟量通道一律使用信号隔离模块；4，PLC程序里做软件滤波设计；5，信号地与动力地分开设计。解决方法一般就这几种。&像干扰这些情况，我很少遇见。现在我这边用的变频器都是用profinet的组网方式来控制的。&
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加TA为好友 发表于： 23:06:08 24楼
回复内容：对：renjufish 对PLC干扰的不是变频器，而是变频器的输出电源线.....注意隔开1米以上基本OK吧&&&&&内容的回复：变频器一运转就有干扰，没有接输出
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加TA为好友 发表于： 23:06:11 25楼
回复内容：对：renjufish 对PLC干扰的不是变频器，而是变频器的输出电源线.....注意隔开1米以上基本OK吧&&&&&内容的回复：变频器一运转就有干扰，没有接输出
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