西门子CPU模块6ES7215-1AG40-0XB0

S7-300 plc是西门子产品应用多的PLC，由于西门子其他系列的PLC系统的特性与S7-300 PLC产品均类似，因此介绍的PLC接地规范适用于所有PLC系列。
1、西门子S7-300 PLC系统接地的总原则
对于PLC及控制系统整体的供电及接地的要求，主要有以下几点原则：
①系统主回路采用三相五线制供电，主回路须增加相应的开关及保护装置。
②负载电源从主回路供电中取电，如果是多个负载电源，则应按照负载均衡的原则进行分配。
③负载侧电源，无论是直流还是交流，均应增加短路和过载保护。
④系统接地电阻不大于4欧姆。
⑤机柜中的接地母线与系统的PE线相连。
⑥机柜的外壳、设备安装背板均应保证通过金属部件连接在一起，并与接地母线相连。
⑦设备安装背板应考虑EMC特性（例如采用镀锌板）。
⑧系统中的电气设备的PE端子应与接地母线相连，并保证就近相连以及连接电缆尽量粗、尽量短的原则。
⑨应注意柜内电气设备的其他接地要求。
关于这些原则，请参考西门子S7-300 PLC的供电及接地原理图，如图1所示。

图1   西门子plc系统供电、接地原理图
说明：1为主令开关；2为短路和过载保护；3为负载电流源（电气隔离）；4为接地导体的可拆卸连接，用于定位接地故障；5为CPU（非CPU 31×C）的接地滑动触点。

西门子S7-300 PLC系统的接地规范
①电源模板(PS307)的接地要求
对于电源模板，供电均采用AC220V/120V电源（电源需要连接PE线）。电源模板输出为CPU及模板提供DC24V电源，如图2所示。

图2  PS电源和CPU连接示意图
说明：1为电源电缆上的电缆夹；2为PS电源和CPU连接电缆；3为可拆卸的电源连接器
注意： 如果将M和L+端子的极性接反，则CPU的内部熔丝便会熔断。始终将电源模块的M和L+端子与CPU的这两个端子互连。
②CPU的接地连接
A、CPU 31×接参考地电位
在西门子S7-300的CPU的电源端子处，插着一个滑动金属片，将该滑动金属推进去时，DC24V的M端将通过该滑动金属片与CPU的安装导轨相连，通过导轨实现接地，所有从M来的干扰电流都可以被释放至接地导线/地，如图3所示。

图3   CPU 31×的接地参考接地示意图（默认状态）
说明：1为处于接地状态的接地滑动触点；2为内部CPU的接地电位；3为装配导轨
默认情况下，滑动金属片都是推进去的。当安装具有接地参考电位的S7-300时，不要拔出接地滑动触点。实际设备中如图4所示。

图4  CPU上的滑动金属片未拔出
B、CPU 31×浮地系统
如果系统的“地”不干净，或希望将系统做出浮地的，则可以将该金属滑动片撬出，此时M和导轨分开，系统与“地”是不直接相连的，而是通过RC回路进行隔离连接的。如图5所示。

图5    CPU 31×的未接地参考电位示意
说明：1为CPU中创建未接地参考电位  用大口3.5mm的螺丝刀顺箭头方向往前推动接地滑动触点；2为内部CPU的接地电位；3为装配导轨。
注意： 应在导轨上安装设备之前首先设置未接地参考电位。如果已经安装并且用导线连接了CPU，则在拔出接地滑动触点之前可能不得不断开MPI接口。实际设备中如图6所示。

图6    拔出CPU上的金属滑动片
③I/O模板的接地要求

图7   电缆夹安装屏蔽电缆示意图
实际的安装可参考图8所示。

图8    屏蔽层通过电缆夹卡在柜内接地排上
而数字量输出模块有时需进行抑制保护。但由于S7-300数字输出模块内部集成了浪涌抑制器，因此对于电感设备来讲，仅在下列情况之下才需要附加的浪涌抑制设备：
◆ SIMATIC输出回路可以用外部的设备(如继电器触点)来切断；
◆ 如果感性负载不由SIMATIC模块控制。
a、DC线圈
采用二极管或齐纳二极管可以抑制直流电源驱动的线圈所产生的浪涌电压，如图9所示。

图9   DC线圈的浪涌抑制

图10是直流接触器上增加续流二极管的实际应用。

图10   直流接触器上的续流二极管
用二极管或齐纳二极管作抑制器具有下列特点：
◆ 可避免开关动作时产生的过电压，齐纳二极管有较高的关断电压；
◆ 提高了关断延迟时间（比没有抑制器时高出6-9倍）。由齐纳二极管组成的抑制器的关断比二极管抑制器快。
b、AC线圈
用压敏电阻或RC网络可抑制以AC电源驱动的线包所产生的浪涌电压，如图11所示。

图11   AC线圈的浪涌抑制

图12是交流接触器上增加压敏电阻和RC回路的实际应用。

图12   交流接触器上的续流回路（压敏电阻和RC回路）

A、数字量模板
S7-300系列的数字量输入/输出模板并不需要特殊额外的接地处理，只是对于提高系统EMC特性来讲，需注意以下几点：
◆ 数字量输入/输出的导线长度要求：1000m屏蔽线，600m非屏蔽线。
◆ 屏蔽电缆处理屏蔽层时用金属夹夹住编织带屏蔽层。保证大面积的接触屏蔽层，并提供适当的接触压力。图7显示了使用电缆夹安
装屏蔽电缆的几种处理方式。