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PLC基础知识:关于S7-200 PLC内部RS485电路控制接线图
荣久学院 ● 2018-12-18 18:00:11


    一、
RS485是最较为普遍的通讯方式


 

    在工业科技高速发展当下,我们用来实现通讯的方案已经有许多种了,在工业领域RS485依然是最较为普遍的通讯方式,它的应用广泛,电路也比较简单,现在就来看看此次所要讨论的内容了。

 

    图中R1R2是阻值为10欧的普通电阻,其作用是防止RS485信号D+D短路时产生过电流烧坏芯片,Z1Z2是钳制电压为6V,最大电流为10A的齐纳二极管, 24V电源和5V电源共地未经隔离。

 

    当D+D线上有共模干扰电压灌入时,由桥式整流电路和Z1Z2可将共模电压钳制在±6.7V,从而保护RS485芯片SN75176(RS485芯片的允许共模输入电压范围为:-7V~+12V)。该保护电路能承受共模干扰电压功率为60W,保护电路和芯片内部没有防静电指施。



 

    二、常发生的故障现象分析

 

    当PLCRS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLCPLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通信时时有通信口损坏现象发生,较常见的损坏情况如下:

 

    R1R2被烧断,Z1Z1SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1R2、桥式整流、Z1Z1到地,Z1Z2能承受最大10A电流的冲击,而该电流在R1R2上产生的瞬态功率为:102×10=1000W,当然会将其烧断。

 

    SN75176损坏,R1R2Z1Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1Z2的动作速度造成的,静电无处不在,仅人体模式也会产生±15kV的静电。

 

    Z1Z2SN75176损坏,R1R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1Z2SN75176击穿,由于电流较小和发生时间较短因而R1R2不至于发热烧断。

 

    由以上分析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成,产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂,如由于PLC内部24V电源和5V电源共地,24V电源的输出端子L+M为其它设备混合供电可能导致地电位变化,从而造成共模电压超出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的信号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等,消除地线环流!

 

    当带电插拔未隔离的连接电缆时,由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件,插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。

 

    连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC,总线上连接的设备站点数越多,产生瞬态过电压的因素也越多。

 

    三、解决办法

 

    1、从PLC内部考虑:

 

    采用隔离的DCDC24V电源和5V电源隔离,分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的 PROFIBUS接口均是如此。

 

    选用带静电保护、过熟保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片。R1R2采用正温度系数的自恢复保险PTC,如J60-010,正常情况下的电阻值为5欧,并不影响正常通信,当受到浪涌冲击时,大电流流过PTC和保护器件TVS(BL)PIC的电阻值将骤然增大,使电流迅速减小。

 

    2、从PLC外部考虑:

 

    使用隔离的 PC/PPI电缆,尽量不用廉价的非隔离电缆(特别是在工业现场)。西门子公司早期出产的 PC/PPI电缆(6ES7901-3BF00-0XA0)是不隔离的,现在也改成隔离的电缆了!

 

    PLCRS485口联网时采用隔离的总线连接器与PLC联网的第三方设备,如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离,这样各RS485节点之间就无“电”的联系,也无地线环流产生,即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。

 

    RS485通信线采用PR6FBUS总线专用屏蔽电缆,保证屏蔽层接到每台设备的外壳并最后接大地。对于有架空线的系统,总线上最好设置专门的防雷击设施。

 

    四、最后就是找到解决S7-200通讯口损坏的办法

 

    在众多的S7-200PLC中,不时有通讯口损坏,致使不能连接PC或不能进行通讯,在对PLC解体时发现,在PLC通讯口出有一通讯接口芯片,在芯片周围有5FB,标识FB1~FB5,这其实就是5个保险,在通讯连不上时,一般就是这5个保险中的某个烧毁了,可用同等型号的保险代替,也可用导线直接短路。一般就能解决问题。

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