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西门子S7-200PLC的RS-485通信接口简介及故障解析

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日期:2007-12-17 18:52:06     来源:PLC&FA   作者:山东轻工业学院 电子信息与控制工程学院  盛  新 韩豫萍 点击:
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摘  要: RS-485通信是广泛应用于现代工业中的一种串行通信方式。本文主要介绍了西门子S7-200PLC的RS-485通信及其通信接口常见的故障和故障的排除方法。

关键字: 串行通信      RS-485通信接口      西门子PLC      故障



 
1 引言
近年来,计算机控制已被迅速地推广和普及,工业控制计算机、plc、变频器、触摸屏、机器人、柔性制造系统广泛地应用于工业生产中。将不同的生产设备连在一个网络中,相互之间进行数据通信,实现分散控制和集中管理,是计算机控制系统发展的大趋势,所以,工厂自动化网络和plc的通信是工业控制中的重要研究课题。
通信的方式包括并行通信和串行通信。并行数据通信方式是以字节为单位的数据传输方式,除了8根或16根数据线、一根公共线外,还需要通信双方联络用的控制线。并行通信的传输速度快,但是传输线的根数多,成本高,一般用于近距离的传输,例如计算机于打印机之间的通信。
串行数据通信方式是以二进制的位(bit)为单位的数据传输方式,每次只传送一位,除了公共线外,在一个数据传输方向上只需要一根数据线,这根线既作为数据线又作通信联络的控制线,数据信号和联络信号在这个线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少,最少的只需要两根线(双绞线),适用于距离较远的场合。计算机和plc都有通用的串行通信接口,工业控制中一般使用串行通信。
2 西门子s7-200plc的rs-485通信
2.1 串行通信的接口标准
串行通信有三种接口标准:rs-232c、rs-442a和rs-485。
rs-485是rs-442a的变形,rs-442a是全双工,两对平衡差分信号线分别用于发送和接收。rs-485只有一对平衡差分信号线,不能同时发送接收。

 
图1 rs-485网络
使用rs-485通信接口和双绞线可以组成串行通信网络,构成分布式系统,系统中最多可以有32个站,新的接口器件已允许链接128个站。
2.2 s7-200的网络通信协议
s7-200的网络通信协议包括:点对点接口协议(ppi);多点接口协议(mpi);profibus协议;tcp/ip协议;用户定义的协议(自由端口模式)等多达5种类型。

 
图2 s7-200plc内部rs485接口电路图
2.3 西门子s7-200plc的rs-485通信
串行通信是西门子工业网络通信中一种经济、有效的通信方式,rs-485是其最重要的组成部分。
图中r1、r2是阻值为10欧的普通电阻,其作用是防止rs-485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rs-485芯片sn75176(rs-485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。
2.4 rs-232与rs-485的转换
由于pc机的串口是rs-232接口,plc的串口是rs-485接口,所以二者的通信要用到pc/ppi电缆,rs-232接口与rs-485接口的引针对应关系如表1、表2。
表1 rs-232到rs-485dte的连接器引针

 
表2 rs-485到rs-232dte的连接器引针

 
3 常发生的故障解析
3.1 常见的故障现象
当plc的rs-485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:
(1)r1或r2被烧断,z1、z2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。
(2)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。

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