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西门子S7-200PLC的RS485通信口易损坏的原因剖析

宣布日期：

2022-08-11

常爆发的故障现象剖析：

当西门子PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC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爆发，较常见的损坏情况如下：

●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态滋扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能蒙受更大10A电流的攻击，而该电流在R1或R2上爆发的瞬态功率为：102×10=1000W，虽然会将其烧断。

●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电攻击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的行动速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会爆发±15kV的静电。

●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态滋扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和爆发时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。

由以上剖析得知西门子PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，爆发瞬态过电压和静电的原因许多也较庞大，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为其它设备混淆供电可能导致地电位变革，从而造成共模电压凌驾允许规模。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包管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保存诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间一定爆发瞬态过电压或过电流。

连接在RS485总线上的其它设备爆发的瞬态过电压或过电流同样会流入到西门子PLC，总线上连接的设备站点数越多，爆发瞬态过电压的因素也越多。

当通信线路较长或有室外架空线时，雷电一定会在线路上造成过电压，其能量往往是巨大的，常有用户沮丧地说：“联网的几十台PLC全部遭打碎了！”。

解决步伐：

1、从PLC内部考虑：

●接纳隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，剖析了三菱、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�；ぁ⒐缺；ぁ⑹淙胧П；さ缺；げ椒ネ晟频母叩泊蜶S485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。

●接纳响应速度更快、蒙受瞬态功率更大的新型�；て骷⺄VS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，蒙受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流攻击。

●R1和R2接纳正温度系数的自恢复包管PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌攻击时，大电流流过PTC和�；て骷⺄VS（或BL），PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小。

2、从PLC外部考虑：

● 使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不必廉价的非隔离电缆（特别是在工业现�。�。西门子公司早期生产的PC/PPI电缆（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！

● PLC的RS485口联网时接纳隔离的总线连接器。

● 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，也无地线环流爆发，纵然某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。

● RS485通信线接纳PROFIBUS总线专用屏蔽电缆，包管屏蔽层接到每台设备的外壳并更后接大地。

● 关于有架空线的系统，总线上更好设置专门的防雷击设施。

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