湖南亞貝納自動(dòng)化設(shè)備有限公司    

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西門子標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊

本著“以人為本,、科技先導(dǎo)、顧客滿意,、持續(xù)改進(jìn)”的工作方針,，致力于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)、工程配套和系統(tǒng)集成，擁有豐富的自動(dòng)化產(chǎn)品的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及雄厚的技術(shù)力量,，尤其以PLC復(fù)雜控制系統(tǒng),、傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用、伺服控制系統(tǒng),、數(shù)控備品備件,、人機(jī)界面及網(wǎng)絡(luò)/軟件應(yīng)用為公司的技術(shù)特長，幾年來,，公司在與德國 SIEMENS公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)部門的*緊密合作過程中,，建立了良好的相互協(xié)作關(guān)系，在可編程控制器,、交直流傳動(dòng)裝置方面的業(yè)務(wù)逐年成倍增長,，為廣大用戶提供了SIEMENS的新技術(shù)及自動(dòng)控制的解決方案。

專業(yè)銷售代理西門子S7-200/300/400/1200/1500PLC,、（備有大量現(xiàn)貨 包括部分已經(jīng)停產(chǎn)型號(hào)庫存）數(shù)控系統(tǒng),、變頻器、人機(jī)界面,、觸摸屏,、伺服、電機(jī),、西門子電線電纜,、西門子軟件等,并提供供西門子plc模塊維修服務(wù).

西門子標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊

串行通信是西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中一種經(jīng)濟(jì)、有效的通信方式,，rs-485是其重要的組成部分,。圖中r1、r2是阻值為10歐的普通電阻,，其作用是防止rs-485信號(hào)d+和d-短路時(shí)產(chǎn)生過電流燒壞芯片,，z1、z2是鉗制電壓為6v

　　2.4rs-232與rs-485的轉(zhuǎn)換

　　由于pc機(jī)的串口是rs-232接口,，plc的串口是rs-485接口,，所以二者的通信要用到pc/ppi電纜，rs-232接口與rs-485接口的引針對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1,、表2,。

3 常發(fā)生的故障解析

　　3.1常見的故障現(xiàn)象

　　當(dāng)plc的rs-485口經(jīng)非隔離的pc/ppi電纜與電腦連接、plc與plc之間連接或plc與變頻器,、觸摸屏等通信時(shí)時(shí)有通信口損壞現(xiàn)象發(fā)生,，較常見的損壞情況如下：

　　（1）r1或r2被燒斷,，z1,、z2和sn75176完好。這是由于有較大的瞬態(tài)干擾電流經(jīng)r1或r2,、橋式整流,、z1或z1到地，z1,、z2能承受大10a電流的沖擊,，而該電流在r1或r2上產(chǎn)生的瞬態(tài)功率為：102×10=1000w，當(dāng)然會(huì)將其燒斷,。

　?。?）sn75176損壞，r1,、r2和z1,、z2完好,。這主要可能是受到靜電沖擊或瞬態(tài)過電壓速度快于z1、z2的動(dòng)作速度造成的,，靜電無處不在,，僅人體模式也會(huì)產(chǎn)生±15kv的靜電。

　?。?）z1或z2,、sn75176損壞,，r1和r2完好,。這可能是受到高電壓低電流的瞬態(tài)干擾電壓將z1或z2和sn75176擊穿，由于電流較小和發(fā)生時(shí)間較短因而r1,、r2不至于發(fā)熱燒斷,。

　　3.2 故障的原因分析

　　由3.1中的分析得知plc接口損壞的主要原因是由于瞬態(tài)過電壓和靜電造成，產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓和靜電的原因很多也較復(fù)雜,，如由于plc內(nèi)部24v電源和5v電源共地,，24v電源的輸出端子l+、m為其它設(shè)備混合供電可能導(dǎo)致地電位變化,，從而造成共模電壓超出允許范圍,。所以eia-485標(biāo)準(zhǔn)要求將各個(gè)rs485接口的信號(hào)地用一條低阻值導(dǎo)線連接在一起以保證各節(jié)點(diǎn)的地電位相等，消除地線環(huán)流,。

　?。?）當(dāng)帶電插拔未隔離的連接電纜時(shí)，由于兩端電位不相等電路中又存在諸多電感,、電容之類的器件,，插拔瞬間必然產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓或過電流?；诖丝紤],，在進(jìn)行通信接頭插拔的時(shí)候，盡量使設(shè)備處于斷電狀態(tài),。

　?。?）連接在rs-485總線上的其它設(shè)備產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓或過電流同樣會(huì)流入到plc，總線上連接的設(shè)備站點(diǎn)數(shù)越多,，產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓的因素也越多,。

　　（3）當(dāng)通信線路較長或有室外架空線時(shí),，雷電是必須考慮的干擾,。雷電是主要的自然干擾源，雷電產(chǎn)生的干擾可以傳輸?shù)綌?shù)千公里以外的地方,。雷電干擾的時(shí)域波形疊加成隨機(jī)脈沖背景上的一個(gè)大尖峰脈沖,，這個(gè)能量巨大的尖峰脈沖必然會(huì)在線路上造成過電壓,，造成plc等通信網(wǎng)中所連設(shè)備的損壞，應(yīng)該加以避免或降低損壞程度,，減少損失,。

4 解決方法

　　4.1 從plc內(nèi)部考慮

　　（1）采用隔離的dc/dc將24v電源和5v電源隔離,，我們分析了三菱,、歐姆龍、施耐德plc以及西門子的profibus接口均是如此

　?。?）選用帶靜電保護(hù),、過熱保護(hù)、輸入失效保護(hù)等保護(hù)措施完善的高擋次rs-485芯片,，如：sn65hvd1176d,、max3468esa等，這些芯片價(jià)格一般在十幾元至幾十元,，而sn75176的價(jià)格僅為1.5元,。

　　（3）采用響應(yīng)速度更快,、承受瞬態(tài)功率更大的新型保護(hù)器件tvs或bl浪涌吸收器,，如p6ke6.8ca的鉗制電壓為6.8v，承受瞬態(tài)功率為500w,，bl器件則可抗擊4000a以上大電流沖擊,。若使用不帶故障保護(hù)的芯片，如sn75176,，可在軟件上作一些處理,，從而避免通信異常。即在進(jìn)入正常的數(shù)據(jù)通信之前,，由主機(jī)預(yù)先將總線驅(qū)動(dòng)為大于+200mv,，并保持一段時(shí)間，使所有節(jié)點(diǎn)的接收器產(chǎn)生高電平輸出,。這樣,，在發(fā)出有效數(shù)據(jù)時(shí)，所有接收器能夠正確地接收到起始位,，進(jìn)而接收到完整的數(shù)據(jù),。

　　（4）r1和r2采用正溫度系數(shù)的自恢復(fù)保險(xiǎn)ptc,，如jk60-010,，正常情況下的電阻值為5歐，并不影響正常通信,，當(dāng)受到浪涌沖擊時(shí),，大電流流過ptc和保護(hù)器件tvs（或bl）,，ptc的電阻值將驟然增大，使浪涌電流迅速減小,。

　　4.2 從plc外部考慮

　?。?）使用隔離的pc/ppi電纜，盡量不用廉價(jià)的非隔離電纜（特別是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)）,。西門子公司早期出產(chǎn)的pc/ppi電纜（6es7901-3bf00-0xa0）是不隔離的,，現(xiàn)在也改成隔離的電纜了。

　?。?）plc的rs-485口聯(lián)網(wǎng)時(shí)采用隔離的總線連接器,，如pfb-g，速率為0～1.5mbps自動(dòng)適應(yīng),，外形和使用方法與西門子非隔離的總線連接相同,。

　?。?）與plc聯(lián)網(wǎng)的第三方設(shè)備,，如變頻器、觸摸屏等的rs-485口均使用rs-485隔離器bh-485g進(jìn)行隔離,，這樣各rs-485節(jié)點(diǎn)之間就無“電”的聯(lián)系,，也無地線環(huán)流產(chǎn)生，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)損壞也不會(huì)連帶其它節(jié)點(diǎn)損壞,。

　?。?）良好的接地是工控系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要條件，對(duì)于工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)更是如此,。在工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)中,，至少有三種分開的地線，通過一點(diǎn)接地,。*條是低電平電路地線（即信號(hào)地線）,，包括數(shù)字地、模擬地,、信號(hào)地和直流地等,；第二條是噪聲地線，即繼電器,、電動(dòng)機(jī),、高功率電路的地線；第三條是機(jī)殼接地點(diǎn),，機(jī)械外殼,、機(jī)身、機(jī)架,、地盤使用,，此地線應(yīng)該和交流電源的地線相接,。交流電源地線應(yīng)和保護(hù)地線相連，以達(dá)到避免因公告地線各點(diǎn)點(diǎn)位不均所產(chǎn)生的干擾,。rs-485通信線采用profibus總線屏蔽電纜,，保證屏蔽層接到每臺(tái)設(shè)備的外殼并后接大地。

　?。?）對(duì)于有架空線的系統(tǒng),，總線上設(shè)置專門的防雷擊設(shè)施。

5 結(jié)束語

　　rs-485通信是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信的重要組成部分,，其網(wǎng)絡(luò),、接口故障是廣大工程技術(shù)人員經(jīng)常遇到的問題，也是影響工控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要問題之一,。處理好這一問題,，保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行,，將打打提高工廠自動(dòng)化的效率,。本文的粗淺討論希望能給工程技術(shù)人員在處理實(shí)際問題以一定的幫助。