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、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、触摸屏等通时有通口损坏现象发生，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，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，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，总线上设置专门的防雷击设施。
西门子凭借全新软硬件扩大了Simatic RTU3000C系列远程控制单元的用途：全新Simatic RTU3031C（远程终端单元/RTU）集成GPS功能，可将设定值与实际位置进行比较。这使其不仅适用于静态应用，如监测给排水行业中的分布式测量点，而且适用于需要定位功能的移动应用。譬如，这包括对浮动导航标志的位置监控或集装箱跟踪等。此外，西门子推出让用户可将多达八个额外的传感器连接到远程控制单元的扩展板。支持该产品系列的新固件也为用户带来诸多新功能，如连接到冗余控制中心和支持对过程值进行统计评估的新功能块等。
坚固耐用的紧凑型Simatic RTU3000C远程控制单元是能源自给自足型低功耗单元，可在无外部供电的情况下正常工作。它们可采用冗余供电方式，如使用多达六个电池模块或太阳能电池板充电电池。它们还可以在恶劣的环境条件下使用，如-40°C至+ 70°C的温度下或在洪水中使用（IP68防护等级）。通过推出Simatic RTU3031C，西门子壮大了产品阵容，新款RTU可连接GPS天线并通过GPS号提供定位和时间同步功能。因此，用户可以监控诸如填充液位、液位和流量，以及远程甚至移动测量点的压力和温度等过程数据。RTU3031C具有集成的UMTS调制解调器，收集的数据会通过UMTS调制解调器以一种时间导向或事件导向的方式发送到控制中心。与RTU3000C系列中的所有远程控制单元一样，RTU3031C不仅支持通过远程控制协议（IEC 60870、DNP3、Sinaut ST7和TeleControl Basic）连接到控制中心，还可用作数据记录器。此外，测得的所有过程值均可存储于内部存储器或SD卡，如有需要，可通过基于Web的管理系统远程读取，或通过文件传输方式或电子邮件发送给指定合作伙伴。集成的输入和输出端口支持直接连接传感器。它是该产品系列中一款提供被称为高速固态继电器端口的四个额外数字输出端口（DQ），以及标准的四个模拟输入端口（AI）、数字输入端口（DI）和四个DQ的产品。
面向RTU3000C系列的全新扩展板支持通过Modbus RTU连接八个额外的传感器。它可以与该产品系列的所有型号配合使用，如支持Sitrans FM MAG8000，用于流量测量。这可使希望利用来自传感器的额外息（如诊断息）的不同行业的用户从中受益。
全新V3固件实现大量改进，如连接到支持冗余IEC 60870主站的控制中心、基于web的管理和用户管理的扩展、通过DNP3的WAN连接，以及没有OpenVPN的IEC 60870支持通过已由移动提供商加密的连接（专用APN） 操作RTU3030C或RTU3031C，等等。此外，用户可以使用支持统计功能的新功能块、用于控制周期号的脉冲序列输出以及模块操作状态管理（如关闭、重启等）。这还可以更快速地建立连接，确保实现加密连接。
它没有起始位和停止位，而是由至少3.5个字符间隔时间作为息的起始和结束标志。息帧所有字符位由16进制字符0-9、A-F组成。 Modbus RTU通讯协议帧结构：图5 RTU通讯协议帧格式 Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例：主设备查询。图6 主设备查询格式 Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例：从设备响应。图7 从设备响应格式 2.3 网络构成及硬件介绍 如图1所示，在该系统设计中有两个网络使用了上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160。网关在这两个网络中的作用不一样，其中： 在上层网络中（建立西门子S7-300PLC和横河DCS连接通），Modbus转Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做Modbus从站，在Profibus-DP侧做从站，建立Profibus-DP主站（西门子S7-300 PLC）和Modbus主站（横河CS3000）的通。DCS通部分采用横河型号为ALR121的通模块，并配套横河提供的Modbus通软件包，该通模块通数据容量为4000字。通过上海泗博自动化的网关配置软件对PM-160进行相关配置，将DCS的读、写指令及数据做相应转换、存储，并映射到西门子PLC的输入、输出映像区，以实现对上下位机控制息的实时传输。 在下层网络中（建立西门子S7-300PLC和现场智能仪表的连接通），Modbus转Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做Modbus主站，在Profibus-DP侧做从站，建立Modbus从站（现场各种智能仪表（现场电机、智能开关、变频器、传感器等））与Profibus-DP主站（西门子S7-300PLC）的通。串口网络（现场智能仪表）设备接口为RS485或者RS232，它们都可以通过上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160实现与西门子S7-300PLC的连接通。其中，通过使用网关的配套配置软件对PM-160进行相关配置，将需要采集的从站设备息通过网关读、写命令及数据转换、存储，映射到西门子PLC的输入、输出映射区，以实现PLC对现场智能仪表数据的采集和监控。三、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的配置 PM-160是通用型Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的协议转换网关，在网关RAM中建立了Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的映射数据区，由软件实现Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的协议转换和数据交换。凡具有RS485/422/232接口的设备（Modbus协议或者非标协议）都可以通过PM-160与现场总线Profibus-DP互联。其中，PM-160在与Profibus-DP通讯是作为Profibus-DP从站，PM-160在与串口设备通时，可以作Modbus主站、Modbus从站，也支持与非标串口设备实现数据透明传输。通过在西门子STEP7中注册网关PM-160的GSD文件，即可在该编程软件中对该网关进行相关硬件和软件配置，完成相应的通讯功能。请见如下详细的硬件和软件配置方法：1、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的硬件配置 PM-160的Profibus-DP从站地址可以通过网关的硬件旋码开关或者配置按钮来设置。旋码开关有两位，左侧位设置地址高位（十位），右侧位设置地址低位（个位）。通过拨码开关可设置网关PM-160处于正常运行状态或者配置状态。当PM-160处于配置状态时，用户可通过配套配置软件设置相关读写命令和参数。 PM-160自带标准Profibus-DP接口，用户可使用标准Profibus-DP连接头和标准的Profibus-DP电缆将其连接至Profibus-DP现场总线中。 PM-160提供RS485/422/232三种串口，Modbus从站、主站设备以及用户非标串口设备可以通过这三种接口实现与网关PM-160的连接通讯。PM-160没有内置终端电阻，在进行RS485通时，请注意在RS485总线终端各添加一个终端电阻（120欧姆）。2、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的软件配置 1) 使用配套软件设置PM-160的现场总新和子网相关参数和命令 通过拨码开关将PM-160设置为配置状态，打开安装的配置软件 当实现PLC与DCS通时，子网协议类型设置为Modbus从站，并设置串口通波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、PM-160作为Modbus从站的地址、通接口。其中，串口通波特率、数据位、奇偶校验位、停止位的设置应该和所连接的Modbus主站设备（DCS）一致；图8 PM-160在Modbus侧作Modbus从站（连接PLC和DCS） 当实现PLC与Modbus设备通时，子网协议类型设置为Modbus主站，并设置串口通参数、通讯传输模式、通接口等。其中，串口通参数的设置应该和所连接的Modbus从站设备一致
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