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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，最大电流为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能承受最大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 901-3BF00-0XA0）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总线屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并最后接大地。
　　● 对于有架空线的系统，总线上设置专门的防雷击设施。 

如何用西门子S7-200PLC计算脉冲宽度

可以用以下的方式计算脉冲宽度。

1. 创建一个脉宽调制子程序
   • 使用PLS脉冲输出功能和PWM功能创建一个20 kHz 脉冲序列。使用菜单“工具> 位置向导”。
   • 选择“配置S7-200 集成的 PTO/PWM 功能”。
   • 然后选择相应的输出用于发出脉冲，生成一个自动脉冲发生器 (如 Q0.0)。 
   • 选择 PWM 功能和相应的时基 (微秒时基，时钟周期 50 µs，25 µs 脉宽)。
   • 然后点击“完成”确认创建子程序。 
2. 使用指令向导HSC创建高速计数器 

    

   • 使用菜单 工具>指令向导>HSC 打开高速计数器向导。
   • 在向导中选择相应的高速计数器 (如 HSC 1 模式 2)，初始化选项。
   • 关闭向导。
3. 插入子程序或中断到项目中
   • 在子程序SBR_0 中， 分配中断程序 (INT_0) 到事件 1 (I0.0 的下降沿) 。
   • 在中断程序中(INT_0)， 拷贝当前计数值 HC1 到双字中 (VD0) 然后重新初始化计数器，复位计数器到0。
      
4. 硬件连接
   • 连接输出 Q0.0 (脉冲发生器)到高速计数器输入  (例子中是 I0.6  HSC1)。
   • 将要测量的脉冲 (initiator) 连接到启动输入 (I1.1  HSC1) 然后连接到中断输入 (I0.0)。当启动输入使能的时候，20 kHz脉冲开始计数。
   • 处理输入 I1.0 (复位输入 HSC1) 防止信号被使能。
   • I0.0的每个下降沿到来时，高速计数器 HSC1的计数值都会被读出来，填写到先前定义的存储区(VD0)中，计数器复位0。
   • 通过的脉冲序列计算脉冲宽度 (计算公式：测量的脉冲数量 x 0.0005 µs)。
   • 系数0.0005 通过脉冲序列 20000 的1/x 算出。 
   • 西门子PLC串口通讯方法分析
   • 1、 RS485串口通信
     第三方设备大部分支持，西门子S7 PLC可以通过选择自由口通信模式控制串口通信。较简单的情况是只用发送指令（XMT）向打印机或者变频器等第三方设备发送信息。不管任何情况，都必须通过S7 PLC编写程序实现。 
     当选择了自由口模式，用户可以通过发送指令（XMT）、接收指令（RCV）、发送中断、接收中断来控制通信口的操作。 
     2、    PPI通信 
         PPI协议是S7-200CPU最基本的通信方式，通过原来自身的端口（PORT0或PORT1）就可以实现通信，是S7-200 CPU默认的通信方式。 
     PPI是一种主-从协议通信，主-从站在一个令牌环网中。在CPU内用户网络读写指令即可，也就是说网络读写指令是运行在PPI协议上的。因此PPI只在主站侧编写程序就可以了，从站的网络读写指令没有什么意义。 
     3、    MPI通信 
         MPI通信是一种比较简单的通信方式，MPI网络通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s，MPI网络最多支持连接32个节点，最大通信距离为50M。通信距离远，还可以通过中继器扩展通信距离，但中继器也占用节点。 
     MPI网络节点通常可以挂S7-200、人机介面、编程设备、智能型ET200S及RS485中继器等网络元器件。 
     西门子PLC与PLC之间的MPI通信一般有3种通信方式： 
        1)        全局数据包通信方式 
        2)        无组态连接通信方式 
        3)        组态连接通信方式 
     4、    PROFIBUS-DP通信 
        PROFIBUS-DP现场总线是一种开放式现场总线系统，符合欧洲标准和国际标准。PROFIBUS-DP通信的结构非常精简，传输速度很高且稳定，非常适合PLC与现场分散的I/O设备之间的通信。 
     5、    以太网通信 
        以太网的核心思想是使用共享的公共传输通道，这个思想早在1968年来源于厦威尔大学。 1972年，Metcalfe和David Boggs（两个都是著名网络专家）设置了一套网络，这套网络把不同的ALTO计算机连接在一起，同时还连接了EARS激光打印机。这就是世界上*个个人计算机局域网，这个网络在1973年5月22日首次运行。Metcalfe在首次运行这天写了一段备忘录，备忘录的意思是把该网络改名为以太网（Ethernet），其灵感来自于“电磁辐射是可以通过发光的以太来传播”这一想法。 1979年，DEC、Intel和Xerox共同将网络标准化。 
     1984年，出现了细电缆以太网产品，后来陆续出现了粗电缆、双绞线、CATV同轴电缆、光缆及多种媒体的混合以太网产品。 以太网是目前世界上的拓朴标准之一，具有传传播速率高、网络资源丰富、系统功能强、安装简单和使用维护方便等很多优点。
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PLC编程如何入门

在之前的文章中，小编曾经重点给大家介绍了什么是PLC的三大编程算法和五种PLC常用的编程语言。但是在学习在接触这些知识之前，初学者们还应该先了解哪些入门知识呢？今天就让小编来给大家一一介绍。 艾驰商城是国内的工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是工业品的一站式采购中心！

　　PLC的编程入门：

　　PLC是一种在工业中被广泛应用的自动化控制元件，它可以用来编写复杂的PLC程序。然而PLC应用与编程人才短缺已经成为制约我国自动化控制领域发展的瓶颈。通过学习PLC可编程控制器程序设计，使用户能够掌握可编程序控制器的工作原理和PLC控制系统硬件和软件的设计方法。为从事PLC控制系统的设计、调试和改造工作打下基础，可以独立承担相关项目的设计与开发。让您由一位电工升级成为货真价实的工程师！

　　随着现代工业设备开始步向自动化，越来越多的工厂设备将采用PLC人机界面等自动化器件来进行控制，也因此使得设备的自动化水平越来越高。各大企业对于设备维护人员的技术要求也越来越严格，作为一名合格的技术员，需要掌握的技能也就越来越多，越来越全面，以此来满足自动化行业的发展以及要求。

　　结果半年下来还是没有把PLC搞懂，学习PLC编程一点也不难。有的初学者在理论上花了很多功夫。其实他只是缺少了一些PLC实践经验，只要再进行一些实际的梯形图编写、顺序下载、调试等操作，增加对PLC感性认识，很快就可以掌握PLC这项技术了开始阶段可以先学习一种品牌的PLC因为所有的PLC原理都是差不多的掌握了一种PLC其它只要翻阅一下手册也就能上手使用了

　　初学时可以编一些简单的梯形图放在PLC机器里运行一下，例如触点的与、或、输出等。如果胜利了就会增加你对学习的兴趣、和信心。然后再把PLC主要功能逐个运用一次，比如高速计数器，可以用PLC自身的脉冲输出端连接到高速计数器的输入端，下载编好的梯形图，再打开变量的观察窗口，运行程序，观察计数值是否正确。经过了这样的实践，基本上就能够知道PLC到底能做哪些事情了，那么接下来在实际的工控应用中就能做到胸有成竹了。

　　以下是几点重要的初学内容，请各位初学者务必牢记：

　　1.基本的电工和电机原理一定要掌握。比如马达容量1KW2A 正反转，星三角接线，电线容量，电阻，电感，电容的特性等。

　　2.液压和气动也要掌握。比如压力换算，压力和电流的比例换算，这些在压力控制上都是需要用到的。

　　3.一定要会看电线截面。比如马达就用4线的，3根主线1根接地，从变频器上出来的一定要用屏蔽线。线拿到手上就能知道是几平方的，还有什么电器上应该使用什么线。

　　4.机修也要会做。尤其是螺丝，一看就要知道是用几的内角扳手或外六角扳手。

　　5.PLC编程自己可以模拟编。例如简单的红绿灯，控制小车走动等。

　　6.要谦虚，多向别人请教。

　　7.心态要好，保持一颗平常心。

　　8.就算再苦再累也一定要多多实践。这样才能够把技术学扎实，并且解决实际的问题。反之你只不过是纸上谈兵。

　　对于做项目的用户，也应该做到以下几点：

　　1.四大常用PLC都要会，基本指令和功能指令都要娴熟。

　　2.通讯接口一定要懂。

　　3.电气市场行情要熟，能懂得区分产品的好坏。

　　4.要懂得变频器、单片机、变频调速和伺服控制等。

　　5.常用的电器元件和传感器也一定要懂。

　　6.还要会绘制CAD电气图。

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