湖南亞貝納自動化設備有限公司    

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支持中國轉(zhuǎn)型升級,，讓關(guān)鍵所在,，逐一實現(xiàn)
中國已進入了經(jīng)濟“新常態(tài)”格局,，企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時刻。西門子以客戶面臨的挑戰(zhàn)為驅(qū)動力,，憑借的工程技術(shù)與創(chuàng)新能力,，以優(yōu)秀的電氣化、自動化和數(shù)字化產(chǎn)品,，解決方案和服務,，為客戶帶來更大價值——更強的靈活，更高的效率,，更快的上呼倫貝爾市西門子plc模塊代理商

串行通信是西門子工業(yè)網(wǎng)絡通信中一種經(jīng)濟、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d+和d-短路時產(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接口的引針對應關(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,、觸摸屏等通信時時有通信口損壞現(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，當然會將其燒斷,。

　?。?）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的動作速度造成的,，靜電無處不在，僅人體模式也會產(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為其它設備混合供電可能導致地電位變化，從而造成共模電壓超出允許范圍,。所以eia-485標準要求將各個rs485接口的信號地用一條低阻值導線連接在一起以保證各節(jié)點的地電位相等,，消除地線環(huán)流。

　?。?）當帶電插拔未隔離的連接電纜時,，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,。基于此考慮,，在進行通信接頭插拔的時候,，盡量使設備處于斷電狀態(tài)。

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

　?。?）當通信線路較長或有室外架空線時，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,。雷電干擾的時域波形疊加成隨機脈沖背景上的一個大尖峰脈沖,，這個能量巨大的尖峰脈沖必然會在線路上造成過電壓，造成plc等通信網(wǎng)中所連設備的損壞,，應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,、過熱保護、輸入失效保護等保護措施完善的高擋次rs-485芯片,，如：sn65hvd1176d,、max3468esa等，這些芯片價格一般在十幾元至幾十元,，而sn75176的價格僅為1.5元,。

　　（3）采用響應速度更快,、承受瞬態(tài)功率更大的新型保護器件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。即在進入正常的數(shù)據(jù)通信之前,，由主機預先將總線驅(qū)動為大于+200mv,，并保持一段時間，使所有節(jié)點的接收器產(chǎn)生高電平輸出,。這樣,，在發(fā)出有效數(shù)據(jù)時，所有接收器能夠正確地接收到起始位,，進而接收到完整的數(shù)據(jù),。

　　（4）r1和r2采用正溫度系數(shù)的自恢復保險ptc,，如jk60-010,，正常情況下的電阻值為5歐，并不影響正常通信,，當受到浪涌沖擊時,，大電流流過ptc和保護器件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

　　（1）使用隔離的pc/ppi電纜，盡量不用廉價的非隔離電纜（特別是在工業(yè)現(xiàn)場）,。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)時采用隔離的總線連接器,，如pfb-g，速率為0～1.5mbps自動適應,，外形和使用方法與西門子非隔離的總線連接相同,。

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

　?。?）良好的接地是工控系統(tǒng)安全可靠運行的重要條件,，對于工業(yè)通信網(wǎng)絡更是如此。在工業(yè)通信網(wǎng)絡中,，至少有三種分開的地線,，通過一點接地。一條是低電平電路地線（即信號地線）,，包括數(shù)字地,、模擬地、信號地和直流地等,；第二條是噪聲地線,，即繼電器、電動機,、高功率電路的地線,；第三條是機殼接地點，機械外殼,、機身,、機架、地盤使用,，此地線應該和交流電源的地線相接,。交流電源地線應和保護地線相連，以達到避免因公告地線各點點位不均所產(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設備的外殼并后接大地。

　?。?）對于有架空線的系統(tǒng),，總線上好設置專門的防雷擊設施。

5 結(jié)束語

　　rs-485通信是工業(yè)網(wǎng)絡通信的重要組成部分,，其網(wǎng)絡,、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、可靠運行,，將打打提高工廠自動化的效率,。本文的粗淺討論希望能給工程技術(shù)人員在處理實際問題以一定的幫助。