2018西门子S7-200 PLC通信口损坏的解决过程

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　　摘要：本文介绍了西门子S7-200 PLC通讯接口电路及其损坏后的修复过程。修复后的PLC能够与外部设备正常通讯，节约了购买新PLC的费用，创造了良好的经济效益。
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　　关键词：S7-200 PLC、接口电路、修复过程
　　 中图分类号：TM13文献标示码：A文章编号
　　
　　
　　Abstract: This article describes the Siemens S7-200 PLC communication interface circuit and damaged the repair process. Restored the normal PLC communications with external devices, saving the cost of buying new PLC, to create a economic benefits.
　　Key words: S7-200 PLC、interface circuit、repair process
　　1 引言
　　 2011年6月，注气系统投用中压气压缩机(以下简称中压机)后，发现监控主机与中压机没有数据通讯。排除监控软件出现问题的可能性后，判断为中压机通讯系统出现故障。
　　 中压机使用西门子S200-PLC作为其控制核心，具有结构紧凑、功能强大、价格低廉的优点。S200-PLC将采集到的现场数据以RS-485信号传输到主控室。
　　 在投产初期来料不稳定，需要实时观察中压气压缩机的各项运行参数从而确保装置平稳、安全运行。由于无法从监控画面观察到压缩机的实时数据，再加上现场气温高，噪音大，不适合员工长时间就地观察，因此尽快解决这个故障就显得非常必要。
　　2 通讯接口简介
　　2.1 接口电路
　　 S7-200 PLC可以通过PORT 0口和PORT 1口与外部设备通讯。图1是其通讯口电路。图中R1、R2是阻值为10Ω的贴片式电阻，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将共模电压钳制在±6.7V，从而保护RS-485芯片SN75176。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。
　　
　　
　　
　　
　　 图1RS-485接口电路
　　2.2常见损坏状况
　　 S200 PLC在使用过程中由于操作不当或某些外部原因常常会发生通讯口损坏的情况。通讯口常见损坏状况如下：
　　 ①R1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。
　　 ②SN75176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。
　　 ③Z1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。
　　
　　3 故障解决过程
　　3.1 故障现象
　　 工作人员到现场将PLC与PC的通讯口由PORT 1改为PORT 0后，监控画面显示通讯正常，因此判断为PORT 1口损坏。打开PLC外壳，发现9DB接口没有问题，而其接口电路已经烧毁，如图2所示。
　　
　　
　　
　　图2 损坏的接口电路
　　 从图中可以看到PORT 1接口电路处的电路板已经被烧化，1047型电阻R1、R2也被烧熔，齐纳二极管Z1有明显的过热现象，SN75176芯片相对完好。
　　3.2解决过程
　　3.2.1 焊接电阻
　　电路上原有的电阻R1、R2已经烧熔，只能用同等型号的电阻代替。由于R1、R2的焊接点已经被烧化，所以只能在电路板背面的焊接点上用铜丝做引线来焊接电阻，如图3所示。由于是贴片式电阻，焊接的时候要十分注意。
　　
　　
　　
　　图3 焊接电阻
　　更换好电阻上电测试，PLC仍然无法通过PORT 1口与外部通讯。
　　3.2.2 更换二极管
　　在更换电阻没有解决问题的情况下，由于二极管Z1有明显被熏黑的痕迹，因此判断Z1也被烧坏。更换新的二极管后再次上电，PORT 1口终于正常工作。
　　4 结束语
　　 通过交流了解，在中压机投用前有员工在PLC带电的情况下拔插了PORT 1口的通讯电缆，并且看到有火花。因此分析PORT 1口损坏的原因为带电拔插电缆时，产生很大的瞬时电流烧毁了电阻R1、R2。电阻烧毁时产生的高热量熔化了电路板，并将位置靠近电阻的二极管Z1也一并烧坏。因此在更换电阻和二极管后，最终修复了PORT 1口。
　　 在日常使用过程中，工作人员要按照正确的操作方法维护S200 PLC。防止因不规范的操作损坏PLC，造成不必要的损失。
　　
　　参考文献
　　 [1] 杜江.基于S7-200 PLC工业无线以太网通讯应用〔J〕.PLC&FA，2008(12)：37-38
　　 [2] wuyuan. S7-200 PLC通讯口易坏的原因及解决方法〔DB/OL〕.中国工业电器网.2009(10)
　　文四名 范玉涛 翁乙友 杨家林 瞿强 左萌萌 陈绍云 冯宇炜