西门子PLC编程入门之PLC编程接线规则要求
2019-12-09
所有电气设备的正确接地和接线非常重要，因为这有助于确保实现最佳系统运行以及为您的应用和S7-1200提供更好的电噪声防护。所以，今天智通职业培训学院为大家讲讲西门子PLC编程入门之PLC编程接线规则要求
先决条件
在对任何电气设备进行接地或者接线之前，请确保设备的电源已经断开。 同时，还要确保已关闭所有相关设备的电源。
确保在对 S7-1200 和相关设备接线时遵守所有适用的电气规程。 请根据所有适用的国家和地方标准来安装和操作所有设备。 请联系当地的管理机构确定哪些规范和标准适用于您的具体情况。
安装已上电的 S7-1200 或相关设备或者为这些设备接线可能会导致电击或意外设备操作。
在您规划 S7-1200 系统的接地和接线时，务必考虑安全问题。 电子控制设备（如 S7- 1200）可能会失灵和导致正在控制或监视的设备出现意外操作。 因此，应采取一些独立于 S7-1200 的安全措施以防止可能的人员受伤或设备损坏。
绝缘准则
S7-1200 交流电源和 I/O 与交流电路的边界经过设计，经验证可以在交流线路电压与低压电路之间实现安全隔离。 根据各种适用的标准，这些边界包括双重或加强绝缘，或者基本绝缘加辅助绝缘。 跨过这些边界的组件（例如，光耦合器、电容器、变压器和继电器）已通过安全隔离认证。 仅采用交流线路电压的电路才与其它电路实现安全隔离。 24 VDC电路间的隔离边界仅起一定作用，不应依赖于这些边界提供安全性。根据 EN 61131-2，集成有交流电源的 S7-1200的传感器电源输出、通信电路和内部逻辑电路属于 SELV（安全超低电压）电路。
要维持 S7-1200 低压电路的安全特性，到通信端口、模拟电路以及所有 24 VDC 额定电源和 I/O 电路的外部连接必须由合格的电源供电，该电源必须满足各种标准对 SELV、PELV、2 类、限制电压或受限电源的要求。
S7-1200 的接地准则
将应用设备接地的最佳方式是确保 S7-1200 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，2 mm2 (14 AWG)。 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 的接线准则
规划 S7-1200 的接线时，应提供一个可同时切断 S7-1200 CPU 电源、所有输入电路和所有输出电路电力供应的隔离开关。请提供过流保护（例如，熔断 器或断路器）以限制电源线中的故障电流。考虑在各输出电路中安装熔断器或其它电流限 制器提供额外保护。
为所有可能遭雷电冲击的线路安装合适的浪涌抑制设备。
避免将低压信号线和通信电缆铺设在具有交流线和高能量快速开关直流线的槽中。始终成 对布线，中性线或公共线与火线或信号线成对。
使用尽可能短的电线并确保线径适合承载所需电流。CPU和SM连接器接受2 mm2到0.3mm2（14AWG到22AWG）的线径。剥线长度为6.4 mm。SB连接器接受1.3 mm2到 0.3 mm2（16 AWG 到 22 AWG）的线径。剥线长度为 6.3 - 7 mm。
导线和电缆因具有高于 S7-1200 周围的环境温度 30 °C 的温度等级（例如，针对 55 °C 的环境温度，应采用温度等级至少为 85 °C 的电缆）。应从特定电路图额定值和安装环境来确定其它导线类型和材料要求。
使用屏蔽线以便最好地防止电噪声。通常在 S7-1200 端将屏蔽层接地能获得最佳效果。应使用与电缆屏蔽层相连的连接器将通信电缆屏蔽层接 地至 S7-1200
通信连接器外壳，或将通信电缆屏蔽层与单独的接地端相连。应围绕屏蔽层使用夹子或铜 带来提供较大的接地点连接表面，将其它电缆屏蔽层接地。
在给通过外部电源供电的输入电路接线时，应在电路中安装过流保护装置。由 S7-1200的 24 VDC传感器电源供电的电路不需要外部保护，因为该传感器电源的电流已经受到限制。
所有 S7-1200模块都有供用户接线的可拆卸连接器。要防止连接器松动，请确保连接器固定牢靠并且导 线被牢固地安装到连接器中。Siemens 建议从导线剥去大约 6 mm 的绝缘层，以确保连接正确。为避免损坏连接器，小心不要将螺丝拧得过紧。CPU 和SM 连接器螺钉的最大扭矩为 0.56 N-m（5 英寸- 磅）。SB、仿真器和电位器模块连接器螺钉的最大扭矩为 0.33 N-m（3 英寸-磅）。
为了有利于防止安装中出现意外的电流，S7-1200 在某些点提供绝缘边界。在您规划系统的接线时，应考虑这些绝缘边界。采用交流线路电压的电路与其它电路实现安全隔离。24 VDC电路间的隔离边界仅起一定作用，不应依赖于这些边界提供安全性。
下表总结了 S7-1200 CPU、SM 和SB 的接线规则。
表格 4- 17 S7-1200 CPU、SM 和SB 的接线规则
说明
绞线上的端头或末端套管会降低散丝导致短路的风险。长度超过建议剥线长度的端头应包 括一个绝缘环以避免因导线侧向移动而导致的短路。裸导线的横截面积限制也适用于端头。
灯负载的使用准则
由于接通浪涌电流大，灯负载会损坏继电器触点。 该浪涌电流通常是钨灯稳态电流的10到15倍。 对于在应用期间将进行大量开关操作的灯负载，建议安装可更换的插入式继电器或浪涌限 制器。
感性负载的使用准则
将抑制电路与感性负载配合使用，以在控制输出断开时限制电压升高。 抑制电路可保护输出，防止通过感性负载中断电流时产生的高压瞬变导致其过早损坏。
此外，抑制电路还能限制开关感性负载时产生的电噪声。 抑制能力差的感性负载产生的高频噪声会中断 PLC 的运行。 配备一个外部抑制电路，使其从电路上跨接在负载两端并且在位置上接近负载，这样对降 低电气噪声最有效。
S7-1200 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 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。
一种良好的抑制解决方案是使用接触器或其它感性负载，制造商为这些感性负载提供了集 成在负载设备中的抑制电路，或将抑制电路作为可选附件提供。 但是，一些制造商提供的抑制电路可能不适合您的应用。 为获得最佳的噪声消减和触点寿命，可能还需要额外的抑制电路。
对于交流负载，可将金属氧化物变阻器 (MOV) 或其它电压钳制设备与并联 RC 电路配合使用，但不如单独使用有效。 不带并联 RC 电路的 MOV 抑制器通常会导致出现高达钳位电压的显著高频噪声。
良好的受控关断瞬变的振铃频率不超过 10 kHz，最好小于 1 kHz。 交流线路的峰值电压对地应在 +/- 1200 V 的范围内。 使用 PLC 内部抑制的直流负载的负峰值电压比 24 VDC 电源电压低大约 40 V。 外部抑制应将瞬变限制在 36 V 电源范围内，以卸载内部抑制。
用于开关DC感性负载的DC或继电器输出的典型抑制电路
在大多数应用中，在直流感性负载两端增加一个二 极管 (A) 就可以了，但如果您的应用要求更快的关闭时间， 则建议再增加一个稳压二极管 (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。
① 1N4001 二极管或同等元件
② 8.2 V稳压二极管（直流输出），36 V稳压二极管（继电器输出）
③ 输出点
④ M，24 V 参考
用于开关 AC 感性负载的继电器输出的典型抑制电路
请确保金属氧化物变阻器 (MOV)的工作电压至少比额定线电压高出 20%。 选择为脉冲应用推荐的脉冲级非感性电阻和电容（ 通常为金属薄膜型）。 确认元件满足平均功率、峰值功率和峰值电压要求。
① 关于C值，请参见表格
② 关于R值，请参见表格
③ 输出点
如果自行设计抑制电路，下表给出了一系列交流负载的建议电阻值和电容值。 这些值是理想元件参数下的计算结果。 表中的 I rms 指满载时负载的稳态电流。
表格 4- 18 交流抑制电路电阻和电容值
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先决条件
在对任何电气设备进行接地或者接线之前，请确保设备的电源已经断开。 同时，还要确保已关闭所有相关设备的电源。
确保在对 S7-1200 和相关设备接线时遵守所有适用的电气规程。 请根据所有适用的国家和地方标准来安装和操作所有设备。 请联系当地的管理机构确定哪些规范和标准适用于您的具体情况。
安装已上电的 S7-1200 或相关设备或者为这些设备接线可能会导致电击或意外设备操作。
在您规划 S7-1200 系统的接地和接线时，务必考虑安全问题。 电子控制设备（如 S7- 1200）可能会失灵和导致正在控制或监视的设备出现意外操作。 因此，应采取一些独立于 S7-1200 的安全措施以防止可能的人员受伤或设备损坏。
绝缘准则
S7-1200 交流电源和 I/O 与交流电路的边界经过设计，经验证可以在交流线路电压与低压电路之间实现安全隔离。 根据各种适用的标准，这些边界包括双重或加强绝缘，或者基本绝缘加辅助绝缘。 跨过这些边界的组件（例如，光耦合器、电容器、变压器和继电器）已通过安全隔离认证。 仅采用交流线路电压的电路才与其它电路实现安全隔离。 24 VDC电路间的隔离边界仅起一定作用，不应依赖于这些边界提供安全性。根据 EN 61131-2，集成有交流电源的 S7-1200的传感器电源输出、通信电路和内部逻辑电路属于 SELV（安全超低电压）电路。
要维持 S7-1200 低压电路的安全特性，到通信端口、模拟电路以及所有 24 VDC 额定电源和 I/O 电路的外部连接必须由合格的电源供电，该电源必须满足各种标准对 SELV、PELV、2 类、限制电压或受限电源的要求。
S7-1200 的接地准则
将应用设备接地的最佳方式是确保 S7-1200 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，2 mm2 (14 AWG)。 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 的接线准则
规划 S7-1200 的接线时，应提供一个可同时切断 S7-1200 CPU 电源、所有输入电路和所有输出电路电力供应的隔离开关。请提供过流保护（例如，熔断 器或断路器）以限制电源线中的故障电流。考虑在各输出电路中安装熔断器或其它电流限 制器提供额外保护。
为所有可能遭雷电冲击的线路安装合适的浪涌抑制设备。
避免将低压信号线和通信电缆铺设在具有交流线和高能量快速开关直流线的槽中。始终成 对布线，中性线或公共线与火线或信号线成对。
使用尽可能短的电线并确保线径适合承载所需电流。CPU和SM连接器接受2 mm2到0.3mm2（14AWG到22AWG）的线径。剥线长度为6.4 mm。SB连接器接受1.3 mm2到 0.3 mm2（16 AWG 到 22 AWG）的线径。剥线长度为 6.3 - 7 mm。
导线和电缆因具有高于 S7-1200 周围的环境温度 30 °C 的温度等级（例如，针对 55 °C 的环境温度，应采用温度等级至少为 85 °C 的电缆）。应从特定电路图额定值和安装环境来确定其它导线类型和材料要求。
使用屏蔽线以便最好地防止电噪声。通常在 S7-1200 端将屏蔽层接地能获得最佳效果。应使用与电缆屏蔽层相连的连接器将通信电缆屏蔽层接 地至 S7-1200
通信连接器外壳，或将通信电缆屏蔽层与单独的接地端相连。应围绕屏蔽层使用夹子或铜 带来提供较大的接地点连接表面，将其它电缆屏蔽层接地。
在给通过外部电源供电的输入电路接线时，应在电路中安装过流保护装置。由 S7-1200的 24 VDC传感器电源供电的电路不需要外部保护，因为该传感器电源的电流已经受到限制。
所有 S7-1200模块都有供用户接线的可拆卸连接器。要防止连接器松动，请确保连接器固定牢靠并且导 线被牢固地安装到连接器中。Siemens 建议从导线剥去大约 6 mm 的绝缘层，以确保连接正确。为避免损坏连接器，小心不要将螺丝拧得过紧。CPU 和SM 连接器螺钉的最大扭矩为 0.56 N-m（5 英寸- 磅）。SB、仿真器和电位器模块连接器螺钉的最大扭矩为 0.33 N-m（3 英寸-磅）。
为了有利于防止安装中出现意外的电流，S7-1200 在某些点提供绝缘边界。在您规划系统的接线时，应考虑这些绝缘边界。采用交流线路电压的电路与其它电路实现安全隔离。24 VDC电路间的隔离边界仅起一定作用，不应依赖于这些边界提供安全性。
下表总结了 S7-1200 CPU、SM 和SB 的接线规则。
表格 4- 17 S7-1200 CPU、SM 和SB 的接线规则
说明
绞线上的端头或末端套管会降低散丝导致短路的风险。长度超过建议剥线长度的端头应包 括一个绝缘环以避免因导线侧向移动而导致的短路。裸导线的横截面积限制也适用于端头。
灯负载的使用准则
由于接通浪涌电流大，灯负载会损坏继电器触点。 该浪涌电流通常是钨灯稳态电流的10到15倍。 对于在应用期间将进行大量开关操作的灯负载，建议安装可更换的插入式继电器或浪涌限 制器。
感性负载的使用准则
将抑制电路与感性负载配合使用，以在控制输出断开时限制电压升高。 抑制电路可保护输出，防止通过感性负载中断电流时产生的高压瞬变导致其过早损坏。
此外，抑制电路还能限制开关感性负载时产生的电噪声。 抑制能力差的感性负载产生的高频噪声会中断 PLC 的运行。 配备一个外部抑制电路，使其从电路上跨接在负载两端并且在位置上接近负载，这样对降 低电气噪声最有效。
S7-1200 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 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。
一种良好的抑制解决方案是使用接触器或其它感性负载，制造商为这些感性负载提供了集 成在负载设备中的抑制电路，或将抑制电路作为可选附件提供。 但是，一些制造商提供的抑制电路可能不适合您的应用。 为获得最佳的噪声消减和触点寿命，可能还需要额外的抑制电路。
对于交流负载，可将金属氧化物变阻器 (MOV) 或其它电压钳制设备与并联 RC 电路配合使用，但不如单独使用有效。 不带并联 RC 电路的 MOV 抑制器通常会导致出现高达钳位电压的显著高频噪声。
良好的受控关断瞬变的振铃频率不超过 10 kHz，最好小于 1 kHz。 交流线路的峰值电压对地应在 +/- 1200 V 的范围内。 使用 PLC 内部抑制的直流负载的负峰值电压比 24 VDC 电源电压低大约 40 V。 外部抑制应将瞬变限制在 36 V 电源范围内，以卸载内部抑制。
用于开关DC感性负载的DC或继电器输出的典型抑制电路
在大多数应用中，在直流感性负载两端增加一个二 极管 (A) 就可以了，但如果您的应用要求更快的关闭时间， 则建议再增加一个稳压二极管 (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。
① 1N4001 二极管或同等元件
② 8.2 V稳压二极管（直流输出），36 V稳压二极管（继电器输出）
③ 输出点
④ M，24 V 参考
用于开关 AC 感性负载的继电器输出的典型抑制电路
请确保金属氧化物变阻器 (MOV)的工作电压至少比额定线电压高出 20%。 选择为脉冲应用推荐的脉冲级非感性电阻和电容（ 通常为金属薄膜型）。 确认元件满足平均功率、峰值功率和峰值电压要求。
① 关于C值，请参见表格
② 关于R值，请参见表格
③ 输出点
如果自行设计抑制电路，下表给出了一系列交流负载的建议电阻值和电容值。 这些值是理想元件参数下的计算结果。 表中的 I rms 指满载时负载的稳态电流。
表格 4- 18 交流抑制电路电阻和电容值
智通教育（www.xue5156.com）致力于PLC编程培训、开设西门子PLC培训班，PLC学习班、PLC培训机构，以及工业机器人应用工程师、工业机器人集成工程师、智能制造全能工程师等智能制造行业课程。详情请联系：0769-8707-8088
