西门子PLC与触摸屏的隔离连接方案

德阳四星电子技术开发中心 　　　2006.08.04

　　西门子S7-200/300/400系列PLC与西门子的触摸屏的连接通常采用将PLC与触摸屏的二个RS485接口直接相连，使用一条直通电缆(西门子产品号：6ES7 901-0BF00-0AA0)，实际使用中发现在一些环境比较恶劣的工业现场会发生以下问题：

　　1、由于供电系统接地不合理等复杂原因会造成PLC的RS485口和触摸屏的RS485口之间存在较大的地电位差，使得RS485信号的共模电压超过允许范围(-7～+12V)而损坏PLC或触摸屏的RS485通信接口。

　　2、由于大型电感型设备的启停或雷击等原因会在连接电缆上感应出瞬态过电压(浪涌)而损坏PLC或触摸屏的RS485接口。

　　解决以上问题的最好办法是在PLC和触摸屏的RS485接口上加装带浪涌保护的RS485隔离器，以下是采用德阳四星电子生产的RS485隔离器PFB-G的二个方案：

方案一：
　　 在PLC的RS485端口加装一个RS485隔离器PFB-G，隔离器PFB-G与触摸屏的RS485口直接相连。如下图所示，由于PLC与触摸屏的RS485接口被光电隔离，二者之间没有电连接，也就不存在地电位差的问题，从而保证了RS485接口的共模电压不至于超过允许范围而损坏接口。
　　 PFB-G除具有RS485隔离作用外，其RS485端口还具有防雷击浪涌和静电冲击的保护电路，当通信电缆上产生瞬态过电压时，PLC的RS485端口被PFB-G保护，而触摸屏的RS485端口将承受瞬态过电压冲击，仍有损坏的可能。

西门子PLC与触摸屏隔离连接方案一

方案二：
　　在PLC和触摸屏的RS485端口分别各加装一个RS485隔离器PFB-G，如下图所示，这样一来就将RS485通信电缆完全浮空，使其与PLC和触摸屏都没有电连接。从而保证了RS485接口的共模电压不至于超过允许范围而损坏接口。
　 这种方案非常适合通信电缆容易感应到瞬态过电压或电缆较长容易遭雷击（特别是架空线）的场合，当电缆上产生瞬态过电压或感应雷击时，二个PFB-G内的防雷击浪涌保护器件将浪涌电压钳制在安全范围内，从而保护了PLC和触摸屏的RS485接口不遭损坏，即使雷击的能量过大超过了PFB-G隔离器的保护范围，也只损坏PFB-G隔离器而不至于殃及PLC和触摸屏的RS485端口！

西门子PLC与触摸屏隔离连接方案二

通信电缆的选择：
　 通信电缆应选用西门子专用的PROFIBUS专用电缆（西门子产品号：6XV1 830-0EH10），电缆的屏蔽层须压接在PFB-G的屏蔽金属片上，如果通信速率（波特率）小于115.2Kbps时，也可选用普通的屏蔽双绞线（导体截面积不小于0.22mm2）。

采用方案二在不同通信速率（波特率）时的最大电缆长度如下表所示：

波特率	4800bps	9600bps	187.5Kbps	500Kbps	1.5Mbps
电缆长度(米)	3500	2000	800	200	100