西门子6GK7243-1EX01-0XE0技术支持

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，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，总线上好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。

引言：随着社会的快速发展，市场的竞争越来越激烈，各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，tigao生产效率。例如在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，慢慢的大多企业选择了自动分拣。针对上述问题，利用 PLC 技术设计了一种成本低，效率高的材料自动分拣装置，在材料分拣过程中取得了较好的控制效果。

   一、分拣装置要求

      1、分拣过程

系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器SN检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给 PLC，PLC 控制输送带继续运转，同时控制气动阀5进行下料，每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 SA为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 PLC，由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料；物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 SC 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传  感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。

2、功能要求

      （1）分拣出金属和非金属 

      （2）分拣某一颜色块  

      （3）分拣出金属中某一颜色块 

      （4）分拣出非金属中某一颜色块  

      （5）分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块

   3、控制要求

     （1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲

     （2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行

     （3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出 

     （4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1 动作 

     （5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2 动作  

     （6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3 动作  

     （7）其他物料被送到SD 位置时，推汽缸4 动作 

     （8）汽缸运行应有动作限位保护  

     （9）下料槽内无下料时，延时后自动停机

 二、控制系统

   1、PLC选型

根据上述要求可知该系统需要18 个输入，6 个输出，通过预算和了解，该设计采用的是奥越信CPU224A+221-1BF22。

   2、I/O分配表

1 引言

随着科技的发展，人工成本的tigao，各类传感器需求越来越大。位移传感器从生产过程到后产品测试都是非常重要的，在后的产品测试环节，需要构建一个完善的测试系统才能方便可靠的进行测试。在一个全方位的检测系统中，需要实现实时显示误差数据、误差范围内位移传感器测试的次数、报警并自动停止测试等功能。

台湾巨控PLC是一款体积小巧，功能强大的可编程控制器。它不仅具有数字量、模拟量输入，四轴脉冲控制，内置液晶文本显示器，并且是目前业界可直驱步进电机的控制器（直驱大电流1.75A）、4个通讯端口可提供强大的编程及通信功能，自主开发编程语言（FBD）具有丰富的数据运算和逻辑处理功能，简单易用。台湾巨控PLC在集中控制系统、分散式控制系统、远程数据采集系统中都有广泛的应用。

2 项目分析

2.1 客户需求

根据客户测试产品的规格要求，总阻抗变化在±5%内为合格。在进行位移传感器寿命测试过程中，一旦检测到总阻抗值超过±5%停止测试，并记录使用寿命次数。

2.2 解决方案

此测试系统所测试的传感器类型有两种：直线式位移传感器、角位移传感器。传感器测试电路图1、2所示。

图1 直线位移传感器电路                     图2 角传感器电路                                

在进行直线位移传感器测试时，根据传感器测试电路，可以在外部串联一个1KΩ电阻，那么正常电流为12V/6KΩ=2mA,则AI0满行程的电压为12V、AI1电压为2V。当在测试过程中滑变电阻器不断磨损，电阻会慢慢增大、总电流会随之减小，5KΩ×5%=250Ω，此时电流为12V/(1K+5K+250)Ω=1.92mA.此时滑变电阻器电压为10.08V，AI1为1.92V。巨控PLC模拟量输入为0-10V，对应内部数值为0-1000，一个刻度值对应10mV，同时可以接4路模拟量输入。AI1的电压从2V→1.92V，程序内部数值变化为200→192，则可以测量出何时电阻值达到5%的偏差，并且可以记录使用寿命次数是多少。测试过程中需要用到步进电机作为转动机构，达到某一范围时需要反转，从而达到反复测试效果。测试过程流程图如图3所示。

图3 测试过程流程图

3 硬件设计

3.1 硬件配置

（1）巨控PLC A-5189-T（主站）

（2）巨控I/O扩展模块A-1055

（3）巨控文本显示器ATP2

（4）步进电机

（5）位移传感器

硬件配置连接示意图如4所示。

图4 PLC与扩展I/O、ATP2文本显示器连接图

步进电机与PLC连接如图5所示。

图5 步进电机接线图

巨控PLC A-5189-T模拟量输入点、通信端口、电源如图6所示。 扩展I/O模块A-1055输出点接线图如图7所示。

图6  A-5189-T模拟量输入点、通信端口、电源

图7 扩展I/O模块A-1055输出点接线图

3.2 巨控PLC

测试系统中所用到的型号是A-5189-T，此型号PLC有4路模拟量输入、4路数字量输入、4路晶体管输出（每路可发脉冲100KHz）可直接驱动步进电机。支持ModBus RTU协议，有两组RS-485、一组RS-232一个USB数据端口以满足用户通信需求。

3.3 文本显示器

在此测试系统设计中，使用了巨控ATP2文本显示器，它自带4个按键输入功能，可以在程序中根据用户需求自定义功能，也可以直接监控修改程序参数，而且免开发，直接与巨控PLC连接即可使用。

4 软件设计

程序设计：如图8所示为位移传感器测试程序。程序中当启动步进电机进行测试时，运行信号M2通过ModBus 传送到I/O模块Q1，输出信号Q1作为启动运行指示灯信号。F0功能块是巨控文本显示器ATP2所特有的按键功能，F0为测试次数清零，F1功能块是启动步进电机运行，AI0模拟量输入是位移传感器的模拟信号输入，当AI0的输入值为0V时步进电机正转，随着电机的转动位移传感器输出电压模拟量随之增加，当增加到9V时步进电机反转且测试增加一次，Text功能块为实时显示当前模拟量输入情况、误差、测试次数；AI1模拟量输入是外接电阻1KΩ的模拟信号，根据AI1模拟量电压输入低于1.92V时，输出报警信号M1通过ModBus 传送到I/O模块Q0，此时测试次数停止计数，保持合格时的次数。且步进电机带动传感器返回到0V位置时停止运动。程序中还设计了步进电机的加减速度调整如图4所示，F2为减速功能，F3为加速功能。步进电机接线图如图9所示。

图8位移传感器测试程序

图9 步进电机速度调整程序

5 总结

此位移传感器测试系统的应用同样适用于温度、湿度、压力、liuliang、等模拟量输入类型的系统应用。它具有使用方便、接线简单、程序易开发、高性价比等特点。巨控PLC还具有实时数据保存功能，可以完整记录整个测试过程中的全部数据，以便用户了解测试样品在整个耗损周期内的数据变化。

目前在模拟量采集精度上存在一定的不足，巨控的PLC精度是10位，小分辨率的10mV，在后期巨控PLC将tigao精度到16位以满足更高的采集数据要求，并且将补充电流型的模拟量输入采集控制器。