西门子S7-1200 PLC系统的接地规范

时间：2023-03-06作者：佚名

西门子S7-1200 plc属于中小型的PLC，在接地过程中，应注意以下原则：
◆ 将应用设备接地的最佳方式是确保S7-1200 PLC和相关设备的所有公共端和接地连接在同一个点接地。
◆ 该点应该直接连接到系统的大地接地。
◆ 所有地线应尽可能地短且应使用大线径，例如2mm(14AWG)。
◆ 确定接地点时，应考虑安全接地要求和保护性中断装置的正常运行。
S7-1200 PLC系统如图1所示。

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图1 S7-1200 PLC系统
①CPU及系统供电
1、交流供电系统
系统取交流电源(L1、N、PE)给S7-1200 PLC系统供电。须将CPU的PE端子连接到系统的PE进行接地处理，如图2所示。

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图2 S7-1200 PLC系统的交流供电及接地
CPU侧的实际接线中，应将PE进行接地处理，如图3所示。

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图3 S7-1200 PLC交流电源端子处的PE做接地处理
其中CPU还为其他模板或负载提供了DC24V供电电源。在大部分的安装中，可以把该DC24V电源的M端接地(例如连接到机壳接地)，以获得最佳的噪声抑制效果。
2、直流供电系统
同样，对于直流供电的CPU，在大部分的应用中，把所有的DC电源的M接到地可以得到最佳的噪声抑制；在未接地的DC电源的公共端与保护地间可并联电阻与电容(RC元件http://www.gdzrlj.com/版权所有)。电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声通路，如图4所示。

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图4 S7-1200 PLC系统的直流供电及接地
在CPU侧的实际接线中，应将PE进行接地处理，如图5所示。

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图5 S7-1200 PLC系统的直流供电及接地
②数字量模板的使用
A、数字量模板的接地及接地要求
a、尽量采用可能短的导线
◆ 数字量输入：最长为500m屏蔽线，或300m非屏蔽线；
◆数字量输出：最长为500m屏蔽线，或150m非屏蔽线。
b、导线要尽量成对使用，用一根中性或公共导线与一根信号线或电源线相配对；
c、数字量输出模块抑制保护。
B、感性负载的使用准则
◆ 数字量输出负载为感性负载时，为防止输出断开时的高压瞬变干扰，须增加抑制回路，否则可能导致PLC运行中断或至设备损坏；
◆ S7-1200 PLC的DC输出回路内部集成了抑制电路，该电路足以满足大多数应用对感性负载的要求；
◆由于S7-1200 PLC继电器输出触点可用于开关直流或交流负载，所以未提供内部保护；
◆对于交流负载，可将压敏电阻(MOV)或其他电压抑制设备与并联RC电路配合使用，但不如单独使用有效。压敏电阻(MOV)通常会导致出现高达钳位电压的显著高频噪声。
C、选择保护回路
可以采用下面的指导来设计合适的抑制电路。设计的有效性取决于实际的应用，所以必须调整其参数以适应实际应用。要保证所有的器件参数与实际应用相符合。
a、用于直流输出和控制直流负载的继电器输出的保护电路
S7-1200 PLC的DC输出包括内部抑制电路，该电路足以满足大多数应用对感性负载的要求。由于S7-1200 PLC继电器输出触点可用于开关直流或交流负载，所以未提供内部保护。
对于直流通道外加续流回路，其原理类似于继电器线圈外加浪涌抑制器，如图6所示。

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图6 直流继电器的外加续流回路
在使用过程中，应将续流回路连接到模板上，并注意：
◆在大多数应用中，只需在直流感性负载两端增加一个二极管，图7中的A；
◆应用大电感或频繁开关的感性负载，要求更快的关闭时间，建议可再增加一个稳压二极管，如图7中的B。
◆请确保正确选择稳压二极管，以适合输出电路中的电流量。

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图7 DC线圈产生的浪涌的抑制回路
说明：1指1N4001二极管或同等元件；2指8.2V稳压二极管（直流输出），36V稳压二极管（继电器输出）；3指输出点；4指M、24V参考
b、用于开关AC感性负载的继电器输出的保护电路
使用继电器输出控制AC115V/AC230V负载时，应当在继电器输出触点输出负载上跨接RC回路，如图8所示，或使用压敏电阻（MOV）来线制峰值电压，注意选择MOV的工作电压比正常的线电压至少高出20%。

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图8 AC线圈产生的浪涌的抑制
说明：1指关于C值，请参见表格；2指关于R值，请参见表格；3指输出点
对于继电器输出通道外加续流回路，其原理类似于交流接触器线圈外加吸收回路，如图9所示。

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图9 继电器输出通道外加续流回路
③模拟量模板的接地要求
A、线缆的要求
◆尽量采用可能短的导线，模拟量输入/输出：100m屏蔽双绞线；
◆使用屏蔽线以便最好地防止电噪声。
通常在S7-1200 PLC端将屏蔽层接地能获得最佳效果。连接方式参考S7-300 PLC的模拟量信号线的屏蔽层处理方式。
B、模拟量输入连接
a、连接4线制传感器
连接4线制传感器，建议将传感器信号负端和电源M做等电位处理，同时将模块的PE和24V的M做好接地，防止干扰，如图10所示。

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图10 S7-1200 PLC连接4线制传感器示意图
b、连接3线制传感器
3线制传感器的电源负端和输出信号的负端都是公共的，可以取模块的24V电源给传感器供电，传感器输出的正接模块通道正，通道负接电源M，将木块的PE和24V的M做好接地，防止干扰，如图11所示。

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图11 S7-1200 PLC连接3线制传感器示意图
c、连接2线制传感器
连接2线制传感器时，由于S7-1200 PLC通道无法向外供电，需要传感器外部串入DC24V电源。可以取模块的24V电源给传感器供电，24V的正接传感器的正端，传感器的负端和模块通道正连接，通道负接电源M，将模块的PE和M做好接地，防止干扰，如图12所示。