变频器基于RS-485通信抗干扰应用案例

    在工业现场，当PLC与变频器之间采用RS-485方式进行通信时，经常容易产生通信中断、误码、死机甚至RS-485接口损坏等故障，而且联网的变频器越多，这种现象越容易发生。由于变频器本身的特点决定了变频器会产生诸多干扰，对于RS- 485通信接口而言，由于各个PLC和变频器使用不同的电源，或本身电路结构的不同使得各个RS- 485通信接口的地电位相差很大．势必造成传送数据时信号失真较为严重，使得通信出错，当共模电压超过-7V或+12V时则会损坏RS-485接口。

    将每个RS-485通信接口进行隔离是解决问题的最好办法，即在每台PLC和变频器的RS- 485通信接口上加装RS-485到RS-485的隔离器，为了保证加装了隔离器后仍然使用原来的软件，隔离器必须是无延时的、波特率自动适应的数据完全透明传输的装置。

    1．采用BH-485G隔离器方案

   BH-485G隔离器是具有数据流向自动切换、数据完全透明传输、无延时的隔离器，波特率为0~ 250kbit/s自适应，供电电源具有DC 5V或DC 24V两种方式任选（一般变频器上均有DC 24V电源输出端子）。BH-485G具有两对RS-485接线端子，避免了会使波形畸变的总线分支问题，接线非常方便。

   BH-485G外形为标准导轨安装，带有数据收发指示灯。加装了BH-485G隔离器的PLC和变频器组成的RS-485通信网络如图4-13所示。

    图4-13    加装了BH- 485G隔离器的PLC和变频器组成的RS-485通信网络

    设置时需将总线两端的BH-485G上的终端电阻设置开关K拨到“R”（接入120Ω终端电阻），其他位置的开关拨到“OFF”（不接终端电阻）。如通信距离超过2km (9600bit/s时)，可在总线中增加RS-485中继器（型号：E485 GA）或使用CAN-485G超远程隔离驱动器。

    2．西门子PLC与变频器的光隔离联网方案

    通过在每台PLC的通信接口安装PFB-G总线隔离器，如图4-14所示，无中继器时可实现最大通信距离为2km/600bit/s时，最多站点数量为160个，如距离超过2km可在网络中加装RS-485中继器(型号：E485GP)，PFB-G的最高通信速率为12Mbit/s，可用于Profibus网络、PPI网络、MPI网络和自由口通信网络等一切RS-485网络，特别适用于干扰较大的恶劣环境。光电隔离解决了各个节点由于地电位差带来的经常损坏通信接口的问题，并使通信中的干扰减到最小，特别是当网络中有变频器接口时效果更为明显。

    图4-14    每台PLC的通信口安装PFB-G总线隔离器

    如总线上需挂接变频器接口，为便于安装和接线，可将PFB-G换成BH- 485G隔离器，将变频器的RS-485口经BH-485G隔离后再和总线相连，这种方案可以很好地解决PLC与变频器通信时的干扰和死机问题。

    西门子S7-200系列PLC与变频器组成RS-485通信网络，其传统的做法是将PLC和变频器的RS-485通信接口直接相连组成网络，实际应用发现对于一些干扰较恶劣的工业现场，通信常常产生误码、死机甚至损坏RS-485口的故障，系统的可靠性大大降低。对于架空线路，若遭雷击则很可能使总线上的所有设备损坏。

    解决以上问题的最简单有效的办法是在PLC和变频器的RS-485通信接口加装带浪涌保护的RS-485光电隔离器，以消除地线环路的干扰和变频器特有的瞬态过电压等干扰。采用PFB-G总线隔离器和BH-485G隔离器组成的PLC和变频器通信网络如图4-15所示，由图4-15可见，所有设备的RS-485口均被隔离，整个通信线路被浮空，有效地抑制了干扰的进入，也彻底解决了由于设备接地问题而引起的串扰，使系统的可靠性得到很大提高。

   PFB-G直接插在PLC的RS-485接口(DB9F)上，工作电源由PLC通信接口的7脚和2脚的DC 24V供给，无须另接电源，BH-485G为标准导轨安装结构，安装在变频器机柜中，DC 24V工作电源可取自变频器的DC 24V电源输出端子，安装非常方便。

    图4-15    采用PFB-G总线隔离器和BH-485G隔离器组成的PLC和变频器通信网络

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