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 回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理

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奇侠

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楼主    2011-05-13 14:27:20
主题:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
在此和大家交流这样一个话题:S7-300CPU的24v电源接口的侧面有一个金属条而CPU300C却没有,这个金属条起到什么作用?这两种CPU在这一点又有怎样的差别?当考虑接地时此金属片又该如何处理?
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PCXsiemens
游民

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6楼    2011-05-13 21:49:28
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
1.有短接片的时候,电源地和外部接入的地连接在一起,和外部地等电位.
2.将该接地片拆除,PLC变成悬浮地,可以避免外部线入碰地引起的故障,但此方式但要确保外部接入PLC的信号在EMC等干扰措施处理的很好的情况下才使用.
Zane
版主

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7楼    2011-05-13 23:01:39
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
S7-300C的CPU是强制接地的,而其他CPU是默认接地,挑开金属条后则浮地
Zane 注册自动化系统工程师 Always save before download
eaglesky
侠圣

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11楼    2011-05-14 08:59:51
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
提起那个短接片,想起以前曾经查过一次接地的问题时查到过有关的内容。翻了一下手里的资料,还真找到了。资料上比我描述的更清楚。
300C没用过,也没研究过,不敢乱说。附件摘录上来的内容有有提及到。总体来说,应该就是Zane斑竹总结的那句话。
点击此处查看附件
顺便说句题外话,这个资料是早年的资料。新版资料上找不到相关描述了。有时在查手里的资料的时候,发现有些老版本的资料是有保留价值的,因为有些内容新版本上没有相关描述。
没有个性的签名就别签了。
nnnn1234
至圣

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20楼    2011-05-15 13:38:37
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
这个金属条,也叫接地滑块,或叫跨接线。其作用就相当于建立参考电位接地和建立浮动参考电势的开关。
1.当接上此跨接线时,实现参考电位直接接地,属于强制接地;
2.当去掉这个跨接线时,则是建立浮动参考电势,表明参考电位M是通过RC阻容电路来与保护性接地导体建立连接的,可以将寄生高频电流放电并把静电放掉。

另外采用浮动参考电位,便于工厂的短路接地监控。
The darkness is no darkness with thee.
无限世界
侠士

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24楼    2011-05-16 11:11:37
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
通常情况下,需要连接此金属片,毕竟都是公共供电系统,不连接可能导致参考电位不同而导致值不正确,特别是编码器模件、模拟量模件等。如果是个独立的系统,内部M线都连接了的,可以不连接此金属片,工作于悬浮状态,能防止强电串入,也有一定交流抗干扰能力,但一般不必用这种方式。300C的CPU和IO等集成,已经是公共供电,所以内部直接连接。
合适的才是最好的!
驿站927
侠圣

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25楼    2011-05-16 14:07:56
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
300CPU上面没有接地端子用模块上的接地滑块(旁边的金属滑块)来实现M和地内部连接,接地线一般从cpu旁边的电源模块上的地接到背板导轨上面,如果不设置金属片的话,挑开金属条后则浮地。接地可以降低干扰对系统的影响和干扰信号的发射。

S7-300C的CPU是强制接地的,所以没有金属片。
详细参考:
手册,下载:
http://www2.ad.siemens.com.cn/download/Upload/AS/manual/1009.pdf
虚心学习、求进步!
hnlyzhj68
游民

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28楼    2011-05-16 21:29:47
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
有金属片,参考电位接地。无金属片,浮动参考电位接地。
掠影匆匆
侠士

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29楼    2011-05-17 09:50:00
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
在上面的交流过程中,大家主要考虑了两点,对于S7-300 CPU的安装是可以分为具有接地参考电位和具有未接地参考电位两种,这在S7-300的安装规范手册中也有详细的描述,如下图所示:
图1:具有接地参考电位的S7-300安装

图2:具有未接地参考电位(即浮地方式)的S7-300x安装(非CPU31xC)

从手册上的原理描述上可以看出,当将S7-300安装接地参考电位时可以将干扰电流通过接地导线释放,这在一些干扰比较大场合是比较适用的,而将S7-300(非CPU31xC)安装未接地参考电位时,干扰电流通过集成在 CPU 中的 RC 组合被释放至接地导线/地,这在一些接地故障监视的场合是比较适用的,因此,对于接地还是浮地并没有绝对的有时和劣势,需要根据实际情况来决定,这两点来说通过大家的讨论也是得到大家共识的.
现在的问题是,对于S7-300C的CPU,其接地是强制性的,在上述的安装手册中也一直在强掉这点(见图1,2中的红框部分),可能大家都知道是S7-300C CPU中没有金属片正是由于其内部强制接地了,这点大家也认可,但是S7-300C的CPU为何要强制接地,大家可以考虑以下几点:
1 其原理是什么?
2 S7-300C的CPU与普通CPU的内部电路有何区别?
3 与S7-300C CPU中的运动控制功能(计数,高速脉冲输出)有关系吗?
4 与电源供电PS307有何联系?
5 S7-300C CPU的强制接地措施有何特殊性?
希望大家积极发言,分享自己在工程中的更多经验
来自西门子技术支持
姑苏城外
侠圣

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39楼    2011-05-18 16:57:36
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
300C强制接地的,特殊场合(比如船上)就不能用300C.
与人规矩,不与人巧!
四书五经
侠圣

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42楼    2011-05-19 14:00:51
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
很早就注意过个金属条,也大概知道直接接地和悬浮接地。但真是不知道“所以然”,想说两句,又不知道如何说起!努力的回忆以前看过的关于CPU必须在接地模式下运行的相关文字,在S7300模块手册里有这么一段文字"Wiring non-isolated transducer to a non-isolated AI
Always operate the CPU / IM 153 in grounded mode if you connect non-isolated transducers to a non-isolated modules”
对于非隔离的变送器连接到非隔离的AI模块,CPU/IM153必须采用直接接地模式。
原理是什么?我不是很清楚。基础知识缺乏啊!
对于31XC的集成的模拟量,集成的高速计数、中断功能,是不是也不是隔离的?拆开314C看了一下,CPU主板在上面,电源,I/O板都是插在CPU上的。I/O板的和电源板的地是直接和导轨相通的。
伊默
至圣

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43楼    2011-05-20 08:38:27
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
首先,此短路条物理上的作用就是将M和PE短接。

我觉得:
原则上,整个控制系统得有一个统一的基准电势点! 这个电势点最好当然是地球了! 但是当S7-300控制系统距离过长等原因,导致整个系统无法完整地建立等电势连接,此时应该将此短路条断开,即M浮地。

而300C却强制了M和PE短接,说明了300C的使用有它的一些特殊性或者是局限性! 300C本来就是紧凑型的,它的定位就是紧凑型系统或者说是单机型的设备,比如机床或者通用机械类! 这种设备的特点是系统很容易建立等电势,而且需要一些特殊的功能(比如高速计数、IO中断、PWM、频率测量)。
I can do it
掠影匆匆
侠士

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44楼    2011-05-20 09:23:44
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
quote:以下是引用伊默在2011-05-20 08:38:27的发言:
首先,此短路条物理上的作用就是将M和PE短接。

我觉得:
原则上,整个控制系统得有一个统一的基准电势点! 这个电势点最好当然是地球了! 但是当S7-300控制系统距离过长等原因,导致整个系统无法完整地建立等电势连接,此时应该将此短路条断开,即M浮地。

而300C却强制了M和PE短接,说明了300C的使用有它的一些特殊性或者是局限性! 300C本来就是紧凑型的,它的定位就是紧凑型系统或者说是单机型的设备,比如机床或者通用机械类! 这种设备的特点是系统很容易建立等电势,而且需要一些特殊的功能(比如高速计数、IO中断、PWM、频率测量)。

伊默的见解总结得很好,300C的紧凑型定位了强制接地,下面的两张图分别是一个CPU31x和CPU31xC的完整接线图,从图例可以看出,对于CPU31x,可以通过侧边的金属片来决定是否是共地还是浮地,对于共地和浮地的优劣,前面各位也已经讨论过了,包括"伊默"也总结得很到位,而对于CPU31xC,由于其强制接地,因此CPU内部电路中省去了RC组合回路,这也是其名为紧凑型的一个原因,因此这也决定了CPU31xC不适宜用于控制距离过长(接地故障监视)的场合,如果在该场合使用CPU31xC,有可能因距离过长产生的不等电势过大而损坏CPU,另外"伊默"中说到的CPU集成的运动控制功能(比如高速计数、IO中断、PWM、频率测量)是需要完全接地的,这在我们一些I/O模块的接线规范中也有体现,同时正是由于CPU集成运动控制功能也是其紧凑的一个体现
图1:CPU31x接地

图2:CPU31xC接地

其实说到这,CPU31xC强制接地的原因及原理已经浮出大半,另外是否还有其他更深层次(可能用词不一定恰当)原因,希望大家共同讨论.
来自西门子技术支持
四书五经
侠圣

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47楼    2011-05-22 21:25:42
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
谢谢伊默大侠和技术支持的讲解!
S7200集成了I/O的功能,但可以肯定M不是强制接地的,缺省M和PE之间不通。S7200 M浮地工作也是正常的。为什么同样是集成I/O的CPU,31XC一定要强制直接接地呢?刚看了Y侠关于S7200 USS通讯的帖子,又在技术资源库里看了“如何在S7-200和MICROMASTER 4之间通过端口 0(RS485)建立带EMC和过压保护的通信连接?”的FAQ,里面要求S7200 M端浮地,并且特别申明M端接EMC地可能会损坏通讯口,M端与变频器的通讯口0V端子必须连接,在无法连接时,必须要加中继器进行隔离。我觉得S7200的通讯口和变频器的通讯口如果都是隔离的,应该不需要连接这个0V的线。
联想到s7300 非隔离AI模块接非隔离传感器的接线图如下

我的理解是非隔离传感器的电源和输出信号和地是不隔离的,这就导致信号负端和MANA参考点之间共模电压过高,而AI模块是非隔离(背板隔离)的,这样高的共模电压就会影响到背板的内部供电电路,从而影响到CPU。所以CPU也就必须工作在接地模式,并且和所有的传感器做等电位连接。
但等电位连接不是一件容易的事,有时候等电位连接做不好,反而会产生干扰。S731XC的强制接地的确如伊默大侠和技术支持所说是考虑这样的CPU的应用范围,等电位连接比较容易实现。但加上一个金属条,多一种选择不是更好吗?只为省一个金属条的钱,SIEMENS就去消了这个金属条?
掠影匆匆
侠士

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48楼    2011-05-23 10:30:30
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
quote:以下是引用四书五经在2011-05-22 21:25:42的发言:
谢谢伊默大侠和技术支持的讲解!
S7200集成了I/O的功能,但可以肯定M不是强制接地的,缺省M和PE之间不通。S7200 M浮地工作也是正常的。为什么同样是集成I/O的CPU,31XC一定要强制直接接地呢?刚看了Y侠关于S7200 USS通讯的帖子,又在技术资源库里看了“如何在S7-200和MICROMASTER 4之间通过端口 0(RS485)建立带EMC和过压保护的通信连接?”的FAQ,里面要求S7200 M端浮地,并且特别申明M端接EMC地可能会损坏通讯口,M端与变频器的通讯口0V端子必须连接,在无法连接时,必须要加中继器进行隔离。我觉得S7200的通讯口和变频器的通讯口如果都是隔离的,应该不需要连接这个0V的线。
联想到s7300 非隔离AI模块接非隔离传感器的接线图如下

我的理解是非隔离传感器的电源和输出信号和地是不隔离的,这就导致信号负端和MANA参考点之间共模电压过高,而AI模块是非隔离(背板隔离)的,这样高的共模电压就会影响到背板的内部供电电路,从而影响到CPU。所以CPU也就必须工作在接地模式,并且和所有的传感器做等电位连接。
但等电位连接不是一件容易的事,有时候等电位连接做不好,反而会产生干扰。S731XC的强制接地的确如伊默大侠和技术支持所说是考虑这样的CPU的应用范围,等电位连接比较容易实现。但加上一个金属条,多一种选择不是更好吗?只为省一个金属条的钱,SIEMENS就去消了这个金属条?

非常感谢"四书五经"大侠的讲解和知识分享,确实如您所说,如果CPU31xC象普通CPu31x一样多个金属条的话就能够多一种场合,其实开本帖的一个主要目的有两个方面:
1 在CPU接地共地和浮地的优劣,这在帖子刚开始讨论时大家都比较清楚了
2 CPU31xC强制接地的原因,其实考虑主要是看集成了I/O和运动控制功能的CPU和普通CPU的接地区别,从原理上来说,普通CPU和I/O模块通讯是通过背板总线通讯的(对于S7-300我们说的背板总线为MPI总线),其中M-端或信号接地端在背板总线中是被隔离的(中间有电容电路),下图是一个完整的I/O和普通CPU的完整接线图

而对于集成了I/O和运动控制功能的CPU31xC,由于其内部I/O与CPU通讯并不再是通过背板总线而是直接通过内部电路直接送到CPU的处理器中,因此出于保护CPU损坏的考虑,其在设计时内部强制接地了,下图是一个CPU31xC自动接地的过程:

从上面的分析中可以看出,CPU31xC强制接地主要是设计时由于其内部的特性出于保护CPU的考虑,实际上从另一方面诚然如""四书五经"大侠所说,单独加一个金属条也未偿不可,虽然加金属条后内部就必须多嵌RC电路,但是增加RC电路对于整个CPU的成本来说比例上是非常小的,所以我想这并不是主要的原因,这点也从我们德国总部工程师得到了肯定,比较遗憾的是我们无法得到CPU的内部详细电路图,只能从原理和大局上考虑其原因,换句更为轻松的话题来说,这也可能是处于中国或一些国家的实际项目中不尽如任意的"接地"措施而设计的,可能话题讨论到这已经把原理性的内容都考虑完了,但是更加希望大家可以把更多项目中的关于CPU接地保护的实际经验分享进来
来自西门子技术支持
tianzimensheng
游民

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50楼    2011-05-24 10:40:13
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
我们使用的时候不止是CPU包括153的金属条都是拿掉,直接悬空的同时,也避免因为雷击或者接地网有问题而烧坏模件。
ss
伊默
至圣

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51楼    2011-05-25 08:44:32
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
国内用户,可能绝大多数都是M浮地的!因为国内的电源环境不好呀,经常地PE线上都有很高的电压。 所以使用300C的时候要特别小心了。

印象中我就有一次使用S7-200的时候干扰比较厉害,将开关电源的0V接到PE上了。
I can do it
小浩浩
游侠

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精华帖:1
56楼    2011-06-02 17:49:48
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
我个人认为金属片是用来将M点接地使用的,滤除次波,是普通的模块更加稳定,而C些列的本身就带有高速计数功能,输入的型号脉冲那个频率非常高,很容易就被当做次波滤除,所以没有连接金属片
哥是个菜鸟,但是哥爱吃肉
郑成明
游民

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59楼    2011-06-11 09:06:56
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
这个金属条,也叫接地滑块,或叫跨接线。其作用就相当于建立参考电位接地和建立浮动参考电势的开关。S7-300C的CPU是强制接地的,而其他CPU是默认接地,挑开金属条后则浮地。
(1)有短接片的时候,电源地和外部接入的地连接在一起,和外部地等电位.
(2)将该接地片拆除,PLC变成悬浮地,可以避免外部线入碰地引起的故障,但此方式但要确保外部接入PLC的信号在EMC等干扰措施处理的很好的情况下才使用.
(3)当接上此跨接线时,实现参考电位直接接地,属于强制接地;
(4)当去掉这个跨接线时,则是建立浮动参考电势,表明参考电位M是通过RC阻容电路来与保护性接地导体建立连接的,可以将寄生高频电流放电并把静电放掉。
另外采用浮动参考电位,便于工厂的短路接地监控。
伊默
至圣

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68楼    2011-06-27 22:39:14
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
老李啊,我就碰到过干扰得不行,然后把24V开关电源的0V接到地(PE)上,干扰即解决……

还是那句话,原则上,如果“地”的质量足够好,那么所有的电势基准都应该接到这个“地”上,可是现场的“地”有时让人很无奈……
I can do it
林冲
侠圣

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72楼    2011-07-12 11:54:14
精华帖  主题:回复:应用探讨——考虑接地时CPU300在电源接口处金属片如何处理
这个金属片主要是为了实现参考电位接地或浮动参考电势,在一个参考电位接地的三佰组态中,干扰电流将通过接地导线消除,若化工厂或电厂必须采用浮动参考电位来安装300.如要实现参考电位接地,不能将跨接线从cpu上拆下,如要建立浮动参考电势,应将此金属跨接线去掉
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