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PLC的RS485通訊介面常見故障原因及解決辦法

1、常見的故障現象

當plc的rs-485口經非隔離的pc/ppi電纜與電腦連線、plc與plc之間連線或plc與變頻器、觸控式螢幕等通訊時時有通訊口損壞現象發生,較常見的損壞情況如下:

(1)r1或r2被燒斷,z1、z2和sn75176完好。這是由於有較大的瞬態干擾電流經r1或r2、橋式整流、z1或z1到地,z1、z2能承受最大10a電流的衝擊,而該電流在r1或r2上產生的瞬態功率為:102×10=1000w,當然會將其燒斷。

(2)sn75176損壞,r1、r2和z1、z2完好。這主要可能是受到靜電衝擊或瞬態過電壓速度快於z1、z2的動作速度造成的,靜電無處不在,僅人體模式也會產生±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干擾電壓將z1或z2和sn75176擊穿,由於電流較小和發生時間較短因而r1、r2不至於發熱燒斷。

PLC的RS485通訊介面常見故障原因及解決辦法

2、故障的原因分析

由1中的分析得知plc介面損壞的主要原因是由於瞬態過電壓和靜電造成,產生瞬態過電壓和靜電的原因很多也較複雜,如由於plc內部24v電源和5v電源共地,24v電源的輸出端子l+、m為其它裝置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範圍。所以eia-485標準要求將各個rs485介面的訊號地用一條低阻值導線連線在一起以保證各節點的地電位相等,消除地線環流。

(1)當帶電插拔未隔離的連線電纜時,由於兩端電位不相等電路中又存在諸多電感、電容之類的器件,插拔瞬間必然產生瞬態過電壓或過電流。基於此考慮,在進行通訊接頭插拔的時候,儘量使裝置處於斷電狀態。

(2)連線在rs-485總線上的其它裝置產生的瞬態過電壓或過電流同樣會流入到plc,總線上連線的裝置站點數越多,產生瞬態過電壓的因素也越多。

(3)當通訊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,雷電產生的干擾可以傳輸到數千公里以外的地方。雷電干擾的時域波形疊加成隨機脈衝背景上的一個大尖峰脈衝,這個能量巨大的尖峰脈衝必然會線上路上造成過電壓,造成plc等通訊網中所連裝置的損壞,應該加以避免或降低損壞程度,減少損失。

PLC的RS485通訊介面常見故障原因及解決辦法

3、解決方法

1。從plc內部考慮

(1)採用隔離的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介面均是如此

(2)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晶片,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)採用響應速度更快、承受瞬態功率更大的新型保護器件tvs或bl浪湧吸收器,如p6ke6。8ca的鉗制電壓為6。8v,承受瞬態功率為500w,bl器件則可抗擊4000a以上大電流衝擊。若使用不帶故障保護的晶片,如sn75176,可在軟體上作一些處理,從而避免通訊異常。即在進入正常的資料通訊之前,由主機預先將匯流排驅動為大於+200mv,並保持一段時間,使所有節點的接收器產生高電平輸出。這樣,在發出有效資料時,所有接收器能夠正確地接收到起始位,進而接收到完整的資料。

(4)r1和r2採用正溫度係數的自恢復保險ptc,如jk60-010,正常情況下的電阻值為5歐,並不影響正常通訊,當受到浪湧衝擊時,大電流流過ptc和保護器件tvs(或bl),ptc的電阻值將驟然增大,使浪湧電流迅速減小。

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2。從plc外部考慮

(1)使用隔離的pc/ppi電纜,儘量不用廉價的非隔離電纜(特別是在工業現場)。西門子公司早期出產的pc/ppi電纜(6es7901-3bf00-0xa0)是不隔離的,現在也改成隔離的電纜了。

(2)plc的rs-485口聯網時採用隔離的匯流排聯結器,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匯流排連線相同。

(3)與plc聯網的第三方裝置,如變頻器、觸控式螢幕等的rs-485口均使用rs-485隔離器bh-485g進行隔離,這樣各rs-485節點之間就無“電”的聯絡,也無地線環流產生,即使某個節點損壞也不會連帶其它節點損壞。

PLC的RS485通訊介面常見故障原因及解決辦法

(4)良好的接地是工控系統安全可靠執行的重要條件,對於工業通訊網路更是如此。在工業通訊網路中,至少有三種分開的地線,透過一點接地。第一條是低電平電路地線(即訊號地線),包括數字地、模擬地、訊號地和直流地等;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,專供機械外殼、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生的干擾。rs-485通訊線採用profibus匯流排專用遮蔽電纜,保證遮蔽層接到每臺裝置的外殼並最後接大地。

(5)對於有架空線的系統,總線上最好設定專門的防雷擊設施。