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S7-300 PLC是西門子應(yīng)用多的PLC產(chǎn)品，其他系列的PLC系統(tǒng)的特性與S7-300PLC產(chǎn)品均類似，因此介紹的接地規(guī)范適用于所有PLC系列。

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S7-300 PLC的供電及接地原理圖，如圖1所示。

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電源模板（PS307）的接地要求

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供電均采用220V/120V交流電源，注意電源需要連接PE線。電源模板輸出為CPU及模板提供DC 2電源。如圖2所示。

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注意：如果將M和L+端子的極性接反，則CPU的內(nèi)部熔絲便會(huì)熔斷。始終將電源模塊的M和L+端子與CPU的這兩個(gè)端子互連。

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CPU的接地連接

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1.CPU 31X接參考地電位

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在CPU的電源端子處，插著一個(gè)滑動(dòng)金屬片，將該滑動(dòng)金屬片推進(jìn)去時(shí)，DC 2的M端將通過該滑動(dòng)金屬片與CPU的安裝導(dǎo)軌相連，通過導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)接地，所有從M來的干擾電流都可以被釋放至接地導(dǎo)線/地，如圖3所示。

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默認(rèn)情況下，滑動(dòng)金屬片都是推進(jìn)去的。

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因此，當(dāng)安裝具有接地參考電位的S7-300時(shí)，不要拔出接地滑動(dòng)觸點(diǎn)。

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實(shí)際設(shè)備中如圖所示。

2.CPU 31X浮地系統(tǒng)

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如果系統(tǒng)的“地”不干凈，或者希望將系統(tǒng)做成浮地的，則可以將該金屬滑動(dòng)片撬出，此時(shí)M和導(dǎo)軌分開，系統(tǒng)與“地”是不直接相連的，而是通過RC回路進(jìn)行隔離連接的。如圖5所示。

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注意：應(yīng)在導(dǎo)軌上安裝設(shè)備之前首先設(shè)置未接地參考電位。如果已經(jīng)安裝并且用導(dǎo)線連接了CPU，則在拔出接地滑動(dòng)觸點(diǎn)之前可能不得不斷開MPI接口。

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實(shí)際設(shè)備中如圖6所示。

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IO模板的接地要求

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1.數(shù)字量模板

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S7-300系列的數(shù)字量輸入/輸出模板并不需要特殊額外的接地處理，只是對(duì)于提高系統(tǒng)EMC特性來講，需注意以下幾點(diǎn)：

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數(shù)字量輸入/輸出的導(dǎo)線長(zhǎng)度要求：1000m屏蔽線，600m非屏蔽線。

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屏蔽電纜處理屏蔽層時(shí)請(qǐng)注意：始終使用金屬夾夾住編織帶屏蔽層。保證大面積的接觸屏蔽層，并提供適當(dāng)?shù)慕佑|壓力。

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圖7顯示了使用電纜夾安裝屏蔽電纜的幾種處理方式。

實(shí)際的安裝可參考圖8所示。

而數(shù)字量輸出模塊有時(shí)需進(jìn)行抑制保護(hù)。但由于S7-300數(shù)字輸出模塊內(nèi)部集成了浪涌抑制器，因此對(duì)于電感設(shè)備來講，僅在下列情況之下才需要附加的浪涌抑制設(shè)備：

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• SIMATIC輸出回路可以用外部的設(shè)備（如繼電器觸點(diǎn)）來切斷；

• 如果感性負(fù)載不由SIMATIC模塊控制。

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①DC線圈

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采用二極管或齊納二極管可以抑制直流電源驅(qū)動(dòng)的線圈所產(chǎn)生的浪涌電壓，如圖9所示。

圖10是直接接觸器上增加續(xù)流二極管的實(shí)際應(yīng)用。

用二極管或齊納二極管作抑制器具有下列特點(diǎn)：

• 可避免開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的過電壓，齊納二極管有較高的關(guān)斷電壓；

• 提高了關(guān)斷延遲時(shí)間（比沒有抑制器時(shí)高出6~9倍）。由齊納二極管組成的抑制器的關(guān)斷比二極管抑制器快。

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②AC線圈

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用壓敏電阻或RC網(wǎng)絡(luò)可抑制以AC電源驅(qū)動(dòng)的線包含所產(chǎn)生的浪涌電壓，如圖11所示。

圖12是交流接觸器上增加壓敏電阻和RC回路的實(shí)際應(yīng)用。

用壓敏電阻作抑制器具有下列特點(diǎn)：

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• 開關(guān)時(shí)的過電壓的幅度可以被限制，但不能衰減；

• 浪涌電壓陡峭的上升沿仍保持不變；

• 關(guān)斷延時(shí)短；

• 另外，壓敏電阻有電壓幅值的要求（一般是高于正常工作電壓的10%），不能長(zhǎng)時(shí)間的過壓，否則有可能損壞。

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用RC回路作抑制器具有以下特點(diǎn)：

• 開關(guān)時(shí)的過電壓的幅度和陡峭的上升沿都被降低；

• 關(guān)斷延時(shí)短。

2.模擬量模板的接地要求

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①模擬量信號(hào)電纜的一般要求

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• 模擬量信號(hào)線采用屏蔽電纜；

• 模擬量信號(hào)線盡量短，其中

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模擬量輸入：長(zhǎng)200m屏蔽線；若電壓范圍≤80mV且使用熱電偶時(shí)，長(zhǎng)50m（熱電偶模塊長(zhǎng)80m）。

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模擬量輸出：長(zhǎng)200m屏蔽線。

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• 屏蔽層做接地處理，建議采用單端接地，并在模板側(cè)單端接地。模擬量線的屏蔽層的接地方法，如圖5所示。

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②電氣隔離模擬量輸入模塊

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電氣隔離模擬量輸入模塊在測(cè)量電路的參考點(diǎn)（M_ANA和/或M）和CPU/IM153的M端子處未進(jìn)行電氣互連。

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如果測(cè)量電路的參考點(diǎn)（M_ANA和/或M）和CPU/IM153的M端子間存在任何電位差V_ISO的風(fēng)險(xiǎn)，請(qǐng)務(wù)必使用電氣隔離模擬量輸入模塊。

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通過CPU/IM153的M端子和M_ANA之間的等電位互連，可以避免電位差V_ISO超過限制值。

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這里分幾種情況：

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情況1：將電氣隔離傳感器連接到電氣隔離模擬量模板。可以在接地模式或未接地模式下操作CPU/IM153，如圖13所示。

在EMC干擾強(qiáng)烈的環(huán)境中，建議將M-和M_ANA連接，以防超出CMV的限制值。對(duì)于V_cm≤2.5V的模擬量模塊，必須將M-和M_ANA互連（推薦連接處）。

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V_cm不得超過允許的電位差U_cm（共模）。V_cm故障可存在于

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• 測(cè)量輸入（M+/M-）和測(cè)量電路的參考電位M_ANA之間；

• 在測(cè)量輸入之間。

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情況2：將電氣隔離傳感器連接到非電氣隔離模擬量模板。可以在接地模式或未接地模式下操作CPU/IM153，如圖1所示。

注意：

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接線并連接2線制傳感器和電阻型傳感器時(shí)，切勿將M-和M_ANA互連。在M-和M_ANA的互連處生成均衡電流，并破壞測(cè)量值。

③非隔離模擬量輸入模塊

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非隔離傳感器與本地接地電位互連。使用非隔離傳感器時(shí)，請(qǐng)務(wù)必始終將M_ANA和本地接地點(diǎn)互連。

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當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件或干擾都有可能引起本地分布的測(cè)量點(diǎn)之間的電位差V_cm（靜態(tài)或動(dòng)態(tài)）。如果超出V_cm的大值，請(qǐng)用等電位導(dǎo)線連接各測(cè)量點(diǎn)。

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情況1：將非隔離傳感器連接到電氣隔離模擬量模板。將非隔離傳感器連接到電氣隔離模塊時(shí)，可在接地模式或未接地模式下操作CPU/IM153，如圖15所示。

情況2：將非隔離傳感器連接到非隔離模擬量模板。如果將非隔離傳感器連接到非隔離模塊，請(qǐng)務(wù)必在接地模式下操作CPU/IM153，如圖16所示。

注意：

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不得將非隔離2線制傳感器/電阻傳感器連接到非隔離模擬量輸入！

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模擬量輸出模板的連線及接地處理

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對(duì)于模擬量輸出模板與負(fù)載之間的連線，與模擬量輸入的處理方法類似，這里不再詳細(xì)介紹，僅給出相應(yīng)的圖例及說明。

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情況1：將線負(fù)載連接到電氣隔離模塊的電壓輸出。采用線負(fù)載電路可獲得更高的精度。對(duì)S-和S+傳感器線路直接接線并連接到負(fù)載。這樣即可直接測(cè)量和修正負(fù)載電壓。干擾和電壓突降可能會(huì)在檢修線路S-和模擬電路M_ANA的參考回路間產(chǎn)生電位差。此電位差不得超過設(shè)定的限制值。任何超過限制值的電位差都會(huì)對(duì)模擬信號(hào)的精度產(chǎn)生不利影響，如圖17所示。

情況2：將2線制負(fù)載接線到非隔離模塊的電壓輸出。將負(fù)載連接到端子和測(cè)量電路M_ANA的參考點(diǎn)，如圖18所示。在前連接器中，將端子S+互連到Q_V，將端子S-互連到M_ANA。

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2線制電路不提供線路阻抗的補(bǔ)償。

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情況3：電流型輸出。

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• 將負(fù)載連接到電氣隔離模塊的電流輸出，如圖19所示。

• 將負(fù)載連接到非隔離模擬量輸出模塊的電流輸出，如圖20所示。

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⑤接地電纜的要求

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對(duì)于PLC系統(tǒng)，常用電纜的線徑和布線要求如下：

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要求1：使用正確的導(dǎo)線確保線徑適合承載所需的電流，電源和CPU的接線條件見表1。

前連接器的接線條件見表2。

要求2：系統(tǒng)布線分組（高壓/電源/信號(hào)/數(shù)據(jù)電纜），用單獨(dú)的管道或單獨(dú)的電纜束來布放高壓、信號(hào)或數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)電纜和低壓電纜與其他電纜的布置要求見表3。

中壓電纜與其他電纜的布置要求見表。

大于00V電壓電纜與其他電纜的布置要求見表5。

要求3：所有地線應(yīng)盡可能地短且應(yīng)使用大線徑。例如：小直徑為10mm²。保護(hù)導(dǎo)體連接導(dǎo)軌接線如圖21所示。

實(shí)際安裝如圖22所示。