西门子 plc s7-300 教学(9)-- 安全设计

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1、Date: * File No.: SSP1_03C.1SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation第8章 PLC的安全设计与维护Date: * File No.: SSP1_03C.2SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation8.1 硬件安全设计 8.2 软件安全设计 8

2、.3 PLC的检查 8.4 PLC的维护Date: * File No.: SSP1_03C.3SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation8.1 硬件安全设计可编程序控制器是一个故障率极低、安装十分方便的控制器。 和其它设备一详，可编程序控制器也需要正确地安装，经常进行检 查和科学地维护。下面以S7-200可编程序控制器为例，说明可编程 序控制器的安装、检查和维护。当然本章所述的内容对大多数PLC 都有一定的指导意义。1.PLC的安

3、装应该注意的是，安装和拆卸可编程序控制器的各种模块和相关 设备时，必须首先切断电源。如果没有做到这一点，可能会导致设 备的损坏和人身安全受到伤害。 （1）PLC安装的一般性指导 在对PLC接线时要确保所有的电器符合国家和地区的电气标准。及 时同地区的权威保持联系，以确定哪些标准符合你的特殊需要。 要正确地使用导线。S7-200模块采用的是l.50mm2 0.50mm2的导线 不要将连接器的螺钉拧得过紧，最大的扭矩不要超过0.36Nm。 尽量使用短导线（最长500米屏蔽线，或300米非屏蔽线），导线要 尽量成对使用，用一根中性或公共导线与一根热线或信号线相配对 。 Date: * File No

4、.: SSP1_03C.4SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation 将交流线和大电流快速开关的直流线与小电流的信号线隔开。 正确地识别和划分S7200模块的接线端子，并在线端留缓冲线圈 针对闪电式浪涌，安装合适的浪涌抑制设备。 外部电源不要与DC输出点并联用作输出负载，这可能导致反向电 流冲击输出，除非在安装时使用二极管或其它隔离栅。 控制设备在不安全条件下可能会失灵，导致被控制设备的误操作。 这样的误动作会导致严重的人身伤害和严

5、重损坏设备。可以考虑使 用独立于可编程序控制器的紧急停机功能，机电过载保护设备，或 其它冗余保护。 （2）使用隔离电路时的接地与电路参考点指南1）使用隔离电路时的接地与电路参考点应遵循以下几点： 应该为每一个安装电路选一个参考点（0V），这些不同的参考点可 能会连在一起，这种连接可能会导致预想不到的电流，它们会导致 逻辑错误或损坏电路。产生不同参考电势的原因，经常是由于接地 点在物理区域上被分隔的太远。当相距很远的设备被通讯电缆或传 感器连接起来的时候，由电缆线和地之间产生的电流就会流经整个 电路。即使在很短的距离内，大型设备的负载电流也可以在其与地 电势之间产生变化，或者通过电磁作用直接产生

6、不可预知的电流。 那些不正确选定参考点的电源，相互之间的电路中有可能产生毁灭 性的电流，以致破坏设备。 Date: * File No.: SSP1_03C.5SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation 当把几个具有不同地电位的CPU连到一个PPI网络时，应该采用隔 离的RS485中继器。 PLC产品已在特定点上安装了隔离元件，以防止安装中所不期望的 电流产生。当你打算安装时，应考虑到哪些地方有这些隔离元件， 哪些地方没有。同时你也

7、应考虑到相关电源之间的隔离以及其它设 备的隔离，还有相关电源的参考点都在什么地方。 你最好选择一个接地参考点，并且用隔离元件来破坏可能产生不可 预知电流的无用的电流回路。请记住在暂时性连接中可能引入新的 电路参考点，比如说编程设备与CPU连接的时候。 在现场接地时，一定要随时注意接地的安全性，并且要正确地操作 隔离保护设备。 在大部分的安装中，如果把传感器的供电M端子接到地上可以获得 最佳的噪声抑制。上面是概述的PLC的隔离特性，某些特性对于特殊产品可能会有所 不同。请参考相应的PLC系统手册，从中可以查到相应的产品的电 路中包含哪些隔离元件及它们的隔离级别。级别小于1500V AC的 隔离元

8、件只能用作功能隔离，而不能用作安全隔离层。Date: * File No.: SSP1_03C.6SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation2) S7-300的隔离特性 CPU逻辑参考点与DC传感器提供的M点类似。 CPU逻辑参考点与采用DC电源供电的CPU输入电源提供的M点类似。 CPU通讯端口与CPU逻辑口(DP口除外)，具有同样的参考点。 模拟输入及输出与CPU逻辑不隔离，模拟输入采用差动输入并提供 低压公共模式的滤波电路。

9、逻辑电路与地之间的隔离为 500V AC。 DC数字输入和输出与CPU逻辑之间的隔离为 500V AC。 DC数字 IO组的点之间隔离为 500V AC。 继电器输出、AC输出和输入与CPU逻辑之间的隔离为1500VAC。 继电器输出组的点之间隔离为1500V AC。 AC电源线和零线与地、CPU逻辑以及所有的IO之间的隔离为1500V AC。 Date: * File No.: SSP1_03C.7SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Autom

10、ation2 电源的安装 (1) 交流输入PLC安装指南 下列条目是 AC交流接线安装时的一般性指南。 用一个单刀开关将电源与CPU、所有的输入电路和输出（负载） 电路隔离。 用一台过流保护设备以保护CPU的电源、输出点以及输入点。也 可以为每个输出点加上保险丝进行范围更广的保护。 当使用 Micro PLC 24V DC传感器电源时，可以取消输入点的外部 过流保护，因为该传感器电源具有短路保护功能。 将S7300的所有地线端子和最近接地点相连接，以获得最好的抗 干扰能力。建议所有都使用1.50mm2的电线连接到独立导电点上（ 亦称一点接地）。 本机单元的直流传感器电源可用作为本机单元的输入和

11、扩展DC输 入以及扩展继电器线圈供电，这一传感器电源具有短路保护功能 在大部分的安装中，如果把传感器的供电M端子接到地上可以获 得最佳的噪声抑制。Date: * File No.: SSP1_03C.8SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation(2) 直流输入PLC安装指南 下列条目是DC隔离安装接线的一般性指南。 用一个单刀开关将电源同CPU、所有的输入电路和输出（负载）电 路隔离开。 用过流保护设备以保护CPU电源，输出点，以及

12、输入点。也可以在 每个输出点加上保险丝进行过流防护。使用Micro 24V DC传感器 电源时，可以取消输入点的外部过流保护，因为传感器电源内部具 有限流功能。 确保DC电源有足够的抗冲击能力，以保证在负载突变时，可以维 持一个稳定的电压，这时需要一个外部电容。 在大部分的应用中，把所有的DC电源接到地可以得到最佳的噪声 抑制。在未接地DC电源的公共端与保护地之间接以电阻与电容并 联电路。电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声 通路，它 们的典型值是 IM 和 4700pF。 将S7200所有的接地端子同最近接地点连接，以获得最好的抗干 扰能力。建议所有的接地端子都使用1.5mm2的导线连接

13、到独立导 电点上（亦称一点接地）。 24V DC电源回路与设备之间，以及120/230VAC电源与危险环境之 间，必须提供安全电气隔离。Date: * File No.: SSP1_03C.9SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation3 抑制电路的使用 (1) 抑制电路使用的一般性指导 在感性负载中要加入抑制电路，以抑制在关闭电源时电压的升高。可 以采用下面的方法来设计具体的抑制电路。设计的有效性取决于实 际的应用，因此必调整参数以

14、适应具体的应用。要保护所有的器件 参数与实际应用相符合。 (2) 直流晶体管输出模块的保护 S7-200直流晶体管输出内部包含了能适应多种安装的齐纳二极管，对 于大电感或频繁开关的感性负载还可以使用外部抑制二极管来防止 击穿内部二极管。 也可以采用外接齐纳二极管组成抑制电路。若外加直流电压为24V， 则选用的齐纳二极管的击穿电压宜选择在8.2V，功率为5W。这样当晶体管由导通变为截止时，由于续流二极管为电感能量的释 放提供了电流通道，故在电感两端不会形成高压。对于含齐纳二极 管的抑制电路，由于齐纳二极管的电压特性，也可以抑制电感两端 的高压产生。因而也就不会危害到晶体管了。Date: * Fi

15、le No.: SSP1_03C.10SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation(3) 继电器输出模块的保护 对继电器输出模块的保护 主要有两个方面。一个方 面是对继电器触点的保护， 使电感在断电时不会产生 高压加到继电器的触点。另一个方面是对电源的保护，使为继电器提 供电压的电源不受高电压的冲击。抑制高电压的主要办法是在感性 负载两端并联RC吸收电路，对交流电源除了用RC吸收之外，还可 以并联压敏电阻以消除电压冲击。 直流负载RC

16、抑制电路的参考值为R=12，C=0.5F/A1F/A 。交流负载AC电压为115V /230V时，对于每10VA的静态负载，RC 抑制电路的参考值为R=0.5US ，C=0.002F/A 0.005F/A 。如果并联压敏电阻时，压敏 电阻的工作电压要比正常的电源电压高出20%。Date: * File No.: SSP1_03C.11SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Center Knowledge for Automation4 保护电路 （1）限位保护对有些快速动作的机械设备不仅要有行程开关限位，还要有极 限限位保护。限位保护可以由电子限位开关、机械限位开关直至机 械挡板等组成。（2）急停保护急停保护是 用来应付突发故 障时，避免导致 更大事故的措施。Date: * File No.: SSP1_0