西門(mén)子CM01通信信號(hào)板

西門(mén)子SMAI04模塊6ES7288-3AT04-0AA0是S7-200 SMART， 模擬輸入 SM AI04，4 模擬輸入， 4xAI 熱電偶

1、常見(jiàn)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(jiàn)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。

(2)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(guò)電壓速度快于z1、z2的動(dòng)作速度造成的，靜電無(wú)處不在，僅人體模式也會(huì)產(chǎn)生±15kv的靜電。

(3)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。

2、故障的原因分析

由1中的分析得知plc接口損壞的主要原因是由于瞬態(tài)過(guò)電壓和靜電造成，產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)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*各節(jié)點(diǎn)的地電位相等，消除地線環(huán)流。

(1)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(lèi)的器件，插拔瞬間必然產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓或過(guò)電流。基于此考慮，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)。

(2)連接在rs-485總線上的其它設(shè)備產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓或過(guò)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(guò)電壓的因素也越多。

(3)當(dāng)通信線路較長(zhǎng)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(guò)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。

3、解決方法

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(mén)子的profibus接口均是如此

(2)選用帶靜電保護(hù)、過(guò)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(guò)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。

2.從plc外部考慮

(1)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(mén)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。

(2)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(mén)子非隔離的總線連接相同。

(3)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(wú)“電”的聯(lián)系，也無(wú)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。

(4)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(kāi)的地線，通過(guò)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(pán)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總線專(zhuān)用屏蔽電纜，*保*屏蔽層接到每臺(tái)設(shè)備的外殼并*后接大地。

(5)對(duì)于有架空線的系統(tǒng)，總線上*好設(shè)置專(zhuān)門(mén)的防雷擊設(shè)施。