1、一、 S7-200PLC 内部 RS485 接口电路图：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
2、 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：10210=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
3、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，
4、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，我们分析了三菱、欧姆龙、施耐德 PLC 以及西门子的 PROFIBUS 接口均是如
5、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
6、）， 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，如 PFB-G，速率为01.5Mbps 自动适应，外形和使用方法与西门子非隔离的总线连接相同。 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最后接大地。 对于有架空线的系统，总线上最好设置专门的防雷击设施。 （仅供参考）
