西门子S7-200PLC的RS485通信口易损坏的原因分析和解决办法

一、 S7-200PLC内部RS485接口电路图：电路图见附件
图中R1、R2是阻值为10欧的普通电阻，其作用是防止RS485信号D+和D-短路时产生过电流烧坏芯片，Z1、Z2是钳制电压为6V，**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+或D-线上有共模干扰电压灌入时，由桥式整流电路和Z1、Z2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措施。



二、常发生的故障现象分析：
当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发生，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干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受**10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。
●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2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。
●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干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2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。
当通信线路较长或有室外架空线时，雷电必然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全部遭打坏了！”。
三、 解决办法：
1、从PLC内部考虑：
●采用隔离的DC/DC将24V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、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485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。
●采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。
●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS（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（6ES7 901-3BF00-0A0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！
● PLC的RS485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PROFIBUS总线专用屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并**后接大地。
● 对于有架空线的系统，总线上**设置专门的防雷击设施。

找到了解决S7-200通讯口损坏的办法了

 

在我们单位众多的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通讯口出有一芯片－－75176，这就是通讯接口芯片，在芯片周围有5个FB，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。不过更换时要注意，由于元件时贴片的，十分小，空间也小，所以焊接时注意不要短路。


 

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作为欧盟资助的DALi项目的一部分，西门子研究人员正在开发一款高科技助行器，它将安全地引导患有认知功能障碍的老年人行走于公共建筑物之间。未来，这项技术还可以在工厂的机器上得到应用。

未来，配备了摄像头、Kinect动作传感器（中图）和触摸屏（右图）的助行器将帮助老年人顺利出行。

这位老婆婆左腕上的腕带剧烈振动着…... 在人潮涌动的购物中心，她本能地将助行器向左转，避开了刚刚拖过的一小块地板。这里喧哗嘈杂，她并未注意到黄色的警示标志。再说了，她的眼睛也大不如从前——对于一位耋耄之年的老人，这当然不足为奇。不过现在，她有点迷糊，面包店在哪个方向呢？她的智能助行器再一次帮她认出了准确方位。先前，她已在位于两个扶手之间的大型触摸屏上，点了一下“面包”符号。现在。她的腕带和助行器将安全地引导她沿着一条充满障碍的曲折路线，绕过两群小学生、一个建筑工地，以及一组清洁人员，走向目的地。一路走来，或许缓慢，但却步履稳健，并且**的，是不会走错路。

Josef Alois Birchbauer就职于设在奥地利格拉茨的西门子中央研究部门——西门子中央研究院。如果他能按自己的想法来做，那么，这幅想象的场景将很快成为现实。两年来，他一直与一个由8个欧盟国家的高校、企业组成的联合体，在研究一项将帮助老年人继续参与公共生活的技术。他的工作是欧盟资助的DALi项目的一部分。Birchbauer表示，“许多老年人都无法适应家门外的**。对他们而言，诸如购物中心等大型公共建筑物，尤其令人困惑。对于有特殊需求的人，哪怕去一趟购物中心的面包店，都是一个挑战。”一架高科技助行器，可以帮助他们。这种装置能够识别标志，自动引导用户绕过障碍物，知道前往距离**近的卫生间的**路径，以及自动引导用户在惯常的匆忙与喧嚣中穿行往来。

使这一切成为可能的，是C-Walker助行器中内置的众多数字传感器件。这些器件五花八门，从高分辨率摄像头，到Kinect动作传感器——微软公司提供的一种用在Xbox游戏机中的器件，不胜枚举。Birchbauer解释道，“得益于其传感器系统，助行器可以实时感知并理解其空间环境。与雷达的工作方式相类似，助行器能检测出周围人们的位置，及其移动速度和方向，并以每秒钟**多10次的频率更新这些信息。”当识别出障碍物时，它会建议用户改变路线——或许是通过特殊腕带的振动。如果用户点击了某个特定目的地，那么，智能助行器将计算出绕开障碍物的路线，就像汽车的GPS导航装置一样。

在西班牙进行试验。研究人员已经开发出**款原型。为了实现这一点，他们不得不将这项复杂技术缩小到一台DVD播放器那么大。Birchbauer说：“助行器不仅要具备尽可能高的智能化程度，而且要尽可能易于操纵。”2013年12月，在西班牙马德里南部某地，**批助行器展现了它们的本领。在这里，它们引导研究人员在一个模拟购物中心，顺利通过了一条充满障碍物的路线。项目的合作伙伴一致认为，这些助行器的表现无可挑剔。当然，参加项目的技术人员、软件**和工程师，相对比较敏捷。接下来，将进一步优化和集成助行器的组件。目标是到2015年初，使这款装置准备就绪，向世人推介。这款“神奇助行器”能否以及将在什么时候面市，尚不明确。Birchbauer说：“我能想象出，这款装置经检验后，被用在大型公共建筑物中的景象。”

无疑，将一架普通助行器变成数字移动辅助装置的技术，也能在其他环境中得到应用。集成到数据眼镜中，它就能向生产工厂的员工发出危险区域告警，也能向维修技术人员显示穿过工厂的**路径。Birchbauer说：“设想一辆叉车，如果配备了我们的技术，它将能载着货物，自主穿过装配车间。它能对障碍物作出反应，也能避开人们，甚或与人们交互。”他补充道，对于西门子，这些发展是在通往智能工业环境之路上迈出的重要步伐。“如今，人们不得不保持警惕，以免被机器撞到。未来，将是机器‘员工’小心不要撞上人。”