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变频器对模拟量信号干扰故障作者：童毅来源：《中国科技博览》2013年第12期[摘要]介绍了变频器信号干扰的基本类型，本文简述了变频器控制回路的抗干扰措施及变频器常见故障分析与排除。
[关键词]变频器；信号干扰；处理方法中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）12-0294-01在交流传动与控制技术中，因为变频器具有高效、节能和智能化的特点，越来越被广泛的使用，已经成为提高能源产出和控制特性、改善机械设备性能的一个强有力的途径。
但由于其工作过程中，输入、输出端会产生高次谐波，对供电系统、负载及其他邻近电气设备产生干扰，尤其是在对防干扰要求比较高的信号传输系统，谐波干扰问题尤为突出。
1 干扰的基本类型从干扰产生的来源分析，可把干扰信号分为外部原因引发的干扰和由信号自身原因产生的干扰。
1.1 外部产生的干扰（1）静电耦合干扰。
指叠加在测量信号上的干扰信号，这种干扰大多是频率较高的交变信号，其来源一般是耦合干扰，指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势而产生的干扰。
（2）静电感应干扰。
指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出电势而产生的干扰。
（3）变频器自身产生对周围信号、设备的干扰。
目前，变频器几乎都采用脉冲调制形式，使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，对变频器周围设备和信号产生干扰。
1.2 信号自身产生的干扰（1）接触不良干扰。
指变频器控制电缆的接线端子接触不良产生的干扰。
（2）接地干扰。
对于弱电压电流回路，任何不合理的接地均可诱发各种意想不到的干扰，如设置2个以上接地点时，会因接地点的不同而存在电位差，进而产生干扰。
这种干扰一般是由于被测信号的接地端与控制系统的接地端存在一定的电位差所导致，这种干扰在2条信号线上的周期、幅值基本相等。
2 变频器控制回路的抗干扰措施由于主回路的非线性，变频器本身就是谐波干扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，容易遭受其他装置产生的干扰，造成变频器自身和周边设备无法正常工作。
变频器对西门子PLC模拟量输入通道干扰故障解决实例Inverter to Siemens PLC Analog Input Channel Interference Fault Resolution Example山东化工技师学院 刘伟杰（Liu Weijie）基于西门子PLC300模拟量模块接收现场仪表4～20mA信号，受到变频器MM420运行中存在的干扰问题，现场仪表进行校验台效验成标准的压力变送器送到现场进行安装调试，给PLC模拟量模块提供4-20mA信号反馈，变频器未启动的情况下根据五点效验0%、25%、50%、75%、100%液位均在正常测量范围，无明显大幅度波动。
启动变频器运行后，现场仪表出现4-20mA电流不稳定、满量程漂移、液位出现大幅度波动。
根据变频器出现的干扰问题，我们做出一系列的抵抗干扰和一些合理的解决措施。
关键词：变频器；模拟量；干扰Abstract: Siemens PLC300 analog module receives 4～20mA signal of field instrument and suffers pure interference in the operation of frequency converter. The pressure transmitter which verifies the bench effect standard of field instrument is sent to the site for installation and debugging. It provides 4-20mA signal feedback to the analog module of PLC. When the frequency converter is not started, 0%, 25%, 50%, 75% and 100% liquid level are normal according to five-point effect. There is no significant fluctuation in the measurement range. After starting the frequency converter, field instruments appear, 4-20mA current is unstable, full range drift, and liquid level fluctuates greatly. According to the interference problem of frequency converter, we have made a series of anti-interference and some reasonable solutions.Key words: Inverter; Analog; Interference【中图分类号】TP29 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330（2019）03-097-041.1 实验装置介绍A5300型过控仪表实验系统侧重于掌握各类工业传感器原理、安装和应用以及各类仪表的使用。
如何减少变频器对PLC及外围设备通讯电磁干扰随着工业自动化技术的不断发展，变频器（Frequency Converter）作为一种控制电机转速的重要设备，广泛应用于各个工业领域。
然而，由于变频器本身的特性以及电磁干扰等原因，会对PLC（Programmable Logic Controller）与外围设备的通讯产生干扰，进而影响整个系统的运行稳定性和可靠性。
本文将详述如何减少变频器对PLC与外围设备通讯干扰的方法，以确保工厂生产过程的正常运行。
首先，我们可以通过电磁屏蔽和接地来减少干扰。
具体措施包括：变频器和PLC的电源线分开布放，尽量减少电源线的互相干扰；合理设置接地电阻和接地导线，确保系统中的设备接地良好；对变频器的输入和输出电缆进行屏蔽处理，以减少电磁泄漏和噪声传导。
其次，良好的布线设计也是减少干扰的重要手段。
我们可以尽量将PLC与外围设备的通讯线缆采用屏蔽电缆，降低外界环境电磁干扰；通过电缆托架将通讯线缆与电源线、控制线等分开布放，避免它们相互干扰。
此外，滤波器的应用也是有效的干扰抑制方法。
在PLC输入电源线路和输出负载线路上安装滤波器，可有效过滤掉电磁干扰信号；对于通讯线路，可以使用信号滤波器来减少干扰信号的传输。
合理设置PLC输入输出模块也是减少干扰的有效方法。
对于输入模块，可以在外围设备信号输入接口处设置防护电路，防止干扰信号误判；对于输出模块，可以根据实际需求设置抗干扰电路，降低输出信号受干扰的可能性。
在PLC与外围设备间的通讯线路上使用信号隔离器和光耦隔离器，可以有效隔离变频器等高干扰源。
对于远距离通讯，可使用光耦隔离器将信号光电隔离，消除可能的电磁干扰。
增加滤波电容是另一个常用的干扰抑制方法。
在PLC电源线路和通讯线路的接线端口处增加滤波电容，以抑制电磁噪声；针对变频器的输出端口，可选择使用高品质的滤波电容来减少噪声。
合理的设备布局和间距设置也有助于减少干扰。
变频器和PLC等设备尽量远离其他干扰源，如电机、高频设备等；设备之间的布局应合理，避免干扰信号相互干扰。
变频器对PLC干扰问题处理方法 - 变频器_软启动器干扰问题:1、plc给信号到变频器时,经常出不必要的故障,比如给假信息,或者变频器不接收信息. 由于客户比较急,也找不到好的处理方法.也没有专业的技术员.只好要求我们技术员赶到现场处理,我们检测了变频器,PLC,电源,设备均正常.初步认定是干扰引起.在PLC的电源模块及输入/输出的电源线上接入滤波器,问题还是得不到明显的改善,后来把变频器和PLC的电源线,把握线分开走线,这时故障才解除..2、,由三台变频器组成的调速系统(装在同一个变频柜里),消灭如下状况:用外接的电位器调频率时,发觉特别,变频器转速产生波动.频率波动也比较大.然后就会报故障. 我们到现场后检查了也是查外围电源,负载,电位器,把握线路都正常.后上电运行变频器,在调试变频器时,当一台单独运行时,工作正常不报故障,当三台同时运行时就会消灭特别.这就是干扰引起啊! 对策：将三台变频器移出变频柜,分别装在一个单独的变频柜里,电位器也分开,然后改用屏蔽线。
最终干扰清除,三台都能同时运行.3、多段速运行。
(3。
7KW)变频器单独运行印刷机很正常，当与印刷机的送纸机同步运行时，报软件过流故障。
代理商技术员调了一天，没有调好，就认定是我们的机器有问题，不能用要退货。
后来到现场维护处理，检测了线路，变频器都无问题。
看了一下设备，印刷机里有两台电机，一台主电机，(就是改造的3。
7KW的)，还有一台是给送纸机用的，起上下降作用。
变频器单独运行印刷机正常，就是与送纸机同步运行时报故障。
这些动做都是通过接触器，继电器工作。
印刷机设备也没有接地，而我们变频器的接地也就是接在印刷机设备上，所以根本没有接地，认定是干扰故障。
对于PLC干扰问题提出几点处理方法：1)良好的接地。
电机等强电把握系统的接地线必需通过接地汇流排牢靠接地，微机把握板的屏蔽地，应单独接地。
对于某些干扰严峻的场合，建议将传感器、I/0接口屏蔽层与把握板的把握地相连。
在使用西门子变频器在生产和过程控制中的大量应用，带来了一个新的问题：由于西门子变频器运行产生的谐波，使离西门子变频器较近的系统或仪表出现了干扰问题，如有的仪表产生了较大的测量误差，有的仪表甚至无法正常工作，甚至使系统出现误动作等等。
西门子变频器产生功率较大的谐波，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，即通过电路耦合、电磁辐射、感应耦合产生干扰电压或电流。
而影响西门子plc控制系统的主要干扰源有：现场的强电磁场，供电电源的波动。
在现场要判断是否是西门子变频器产生的干扰？比判断其它的干扰要容易些。
在出现干扰时把西门子变频器停了，如果仪表及系统立刻恢复正常，可以肯定干扰是由西门子变频器引起的，就应采取相应的措施了。
对于电源的扰动只需选择多重屏蔽的隔离变压器，并选择和处理好仪表供电电源的滤波、稳压就可以了。
但强电磁场的干扰处理起来就复杂多了，其对仪表的影响较大，而且较难解决。
因为这类干扰由于电磁感应而在仪表或系统的回路中产生感应电压，从而影响仪表及CPU226CN控制系统的正常工作或程序的正常运行。
在现场可采取以下措施来克服西门子变频器产生的干扰：1、在仪表回路中增加滤波电路，将干扰信号阻断或旁路掉。
2、仪表具有数字滤波功能时，可设定一定的时间常数来抑制干扰。
3、信号电缆采用屏蔽电缆，并将屏蔽层单点接地。
4、在变送器的输出信号端子上并联4．7微法／100V的电容或在输出信号线对地并接电容。
5、信号线负端一定要接地。
6、采用信号隔离器。
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降低模拟量信号干扰的十个有效方法
（一）首先，PLC系统有自己的专用接地，做到这一点，很多干扰问题都会迎刃而解。
（二）PLC供电加隔离变压器，可以从电源进线侧排除干扰源。
（三）加1:1信号隔离器，可以直接从信号源侧排除干扰源。
（四）加磁环，可以排除信号传输线路的干扰源。
（五）开关量信号和模拟量信号分开走，模拟信号和数字信号不能合用同一根多芯电缆，更不能和电源线共用电缆，从综合布线的角度尽可能与干扰源分离。
（六）模拟信号最好采用单独屏蔽线，在输入输出侧悬空，而在PLC侧接地，直接保护信号源。
（七）信号类型最好采用4-20mA，加强信号源。
（八）模拟信号负载是电磁阀类的，最好能选1.5的线，减少信号源的衰减。
（九）信号线缆要远离强干扰源，如变频器、大功率硅整流装置和大型动力设备，尽可能让信号源远离强磁场干扰源。
（十）软件中采用数字滤波或斜坡函数等算法过滤干扰信号，没有办法的办法，软件弥补硬件缺陷。
如何消除变频器对PLC模拟量的干扰在控制系统中，使用PLC的模拟量控制多台变频器，由于变频器本身产生强干扰信号的特性和模拟量抗干扰能力不与数字量抗干扰能力强的特性；因此为了最大程度的消除变频器对模拟量的干扰，在布线和接地等方面就需要采取更加严密的措施。
一．关于布线1．信号线与动力线必须分开走线使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其它设备的干扰，请将控制变频器的信号线与强电回路（主回路及顺控回路）分开走线。
距离应在30cm 以上。
即使在控制柜内，同样要保持这样的接线规范。
该信号与变频器之间的控制回路线最长不得超过50m。
2．信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部由于水系统的两台富士变频器离控制柜较远分别为30m和20m，因此连接PLC和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰；同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处，以保证信号线与动力线的彻底分开。
3．模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，电线规格为0.5～2mm2。
在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（5-7mm左右），同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布包起来，以防止屏蔽线与其它设备接触引入干扰。
4．为了提高接线的简易性和可靠性，推荐信号线上使用压线棒端子。
5．如无使用压线端子，接线时请注意。
二．关于接地1．变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地，在不能够保证单独接地的情况下，为了减少变频器对控制器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证可靠接地。
在控制系统中建议将模拟量信号线的屏蔽线两端都浮空，同时由于在机组上PLC与变频器共用一个大地，因此建议在可能的情况下，将PLC单独接地或者将PLC与机组地绝缘开来。
2．变频器的接地·400V级：C种接地（接地电阻10Ω以下）。
我在做一个系统时，一台PLC和一台变频器放在一个机箱内，出现变频器工作时，PLC的IO接口出现强烈干扰，具体表现为，不能可靠的关断，信号已经没有了，但IO接口上的指示灯还是显示有输入，因为安装环境问题，两个只能放在同一个机箱内，问一下各位老大，有没有碰到过这种问题。
这个信号肯定是变频器干扰过来的，因为只要变频器一停止，IO 接口显示就正常，只要变频器在工作中，输入的接点就不正常，引用| 回复| 2010-11-14 17:26:37 1楼饶歌把变频器和PLC的供电分开。
PLC供电加稳压设备。
引用| 回复| 2010-11-14 17:33:26 2楼riflePLC前面加隔离变压器 .引用| 回复| 2010-11-14 17:46:22 3楼朋友00PLC已经加了隔离变压器。
这个肯定是高频辐射干扰，不是从电源上干扰进来的引用| 回复| 2010-11-14 17:48:03 4楼朋友00因为布线在一个机箱内太紧凑了，变频器的高频辐射耦合到信号线上引起来的，我的意思是能不能把这个耦合信号进行强制拉高，或拉低，人为的提高可靠性引用| 回复| 2010-11-14 19:59:47 5楼科海初探一是确保变频器接地效果良好。
二是确保plc的接地效果良好。
最后再在plc周围加一网状金属板屏蔽一下引用| 回复| 2010-11-14 20:06:00 6楼ye_w1、重新理清布线；2、变频器输入端增加输入电抗和滤波器(变频器厂家都有推荐的型号)；3、如果能在变频器输出端也能增加输出电抗。
4、接地5、PLC供电电压可以考虑使用隔离变压器。
引用| 回复| 2010-11-14 20:06:05 7楼HoteamPLC用屏蔽电线并将屏蔽层良好接地，变频器调整载频引用| 回复| 2010-11-14 22:39:43 8楼goldage关键是电源的问题，用隔离变压器吧引用| 回复| 2010-11-14 22:54:18 9楼老菜鸟我遇到过，要把PLC的输入回路与变频器的输出回路隔离，不要同时穿管，也不要相隔太近，问题解决。
0 引言所谓变频器主要是应用变频技术，在电路运行的过程中，将电压以及电流的频率转换为比较固定的交流电从而为整个电路提供有效的电压，从其工作原理来看，变频器能够对电路中的电压以及频率进行调节，保持电路的稳定与安全。
1 变频器对PLC 干扰的类型分析随着我国科学技术的飞速发展，极大地推动了变频技术的发展与革新，变频器的研究和应用也越来越广泛，在变频器中不但增加了一些微型的处理器外，还将一些智能化的装置镶嵌其中，使得变频器的反应更加灵敏快捷，能够在较短的时间内对信号进行编辑以及传输，减少了信息的失真率，但是在目前的应用过程中，变频器对PLC 会产生一定的干扰作用，虽然在变频器研发的早期阶段各个研究人员都对这一块的内容作出了一定的研究，但是效果甚微，这种干扰现象在运行的过程中是客观存在的，而且是没有办法避免的。
1.1 谐波变频器的工作会产生大量的波，在这些波中又可以分为不同性质的波，其中数量最多的就是高次谐波，而高次谐波的存在会对整个电路电网、电气设备以及其他类型的装置造成一定的影响和危害，所以，在目前的实际应用过程中，大多数的变频器装置的前端位置都安装有专门的电抗器，从而来实现高次谐波的减缓，避免对电气设备造成损坏。
但是变频器的工作还会产生一些更高的谐波，这种谐波并不是很容易就被过滤，而这些没有被过滤掉的谐波很容易对PLC 造成干扰作用，而且从PLC 装置的运行特点来看，PLC 在运行过程中会产生比较微弱的信号，而且PLC 的正常运转对电源的要求是非常高的，而高次谐波的存在就会使得PLC 的信号出现不稳定的现象，严重时还可以对整个电路的集中运行系统以及密度控制系统造成非常大的损害。
1.2 射频学术界对变频器对PLC 的影响问题一直有着非常深刻的研究，为了降低变频器对PLC 的影响，操作人员也开始尝试着在变频器的后端位置也安装电抗器的相关配置，由于变频器的主要技术特点就是对已有的频率进行改变从而实现对相应的电机设备转速进行有效的控制，这样的话就很容易造成了变频器在正常运转的过程中，尤其在发生相关的速度调整的过程中，当线路中的动力电缆发出了强度不一的射频信号时，而这些信号恰巧和PLC 的弱电信号相同，那么不但不能够环节干扰作用，甚至还会造成非常严重的射频干扰问题。
