在工控系統設計中,不少工程師曾遇到控制器電源與設備電源共地而導致不可預料的故障發生的情況,而故障發生后,往往很難以找出導致故障的確切原因。我們就驅動器與用戶控制器共地造成損壞最典型的原因進行解析。 最典型的原因是用戶控制器內部無隔離,而驅動器或用戶控制器電源地線松脫;或帶電 接線時,其它部分接好了,電源正極接上,負極還未接時等情況都會導致驅動器地線未接觸上的情況。例如,驅動器和控制器接線正常時,電源電流本應該由驅動器電源接口正極流入,再由驅動器電源接口負極流出流回到電源負極。而當驅動器電源地線未接上,而電源正極及其它信號端口都接上時,電源電流將由驅動器電源正極流入,由驅動器信號接口流出,再由用戶控制器信號接口流入,最后由用戶控制器電源地線流出,最終回到電源負極,這樣電源的電流流經驅動器和用戶控制器的信號接口,這將可能導致驅動器或用戶控制器內部與信號接口相連的電路損壞。下圖以驅動器地線松脫為例說明其過壓原理。

驅動器電源正極與負極間、驅動器電源負極與信號接口間、以及用戶控制器負極與信號接口間,它們的內部電路各等效于一個電阻R。正常連接時,電源電流由電源正極流向驅動器V+,經過驅動器內部電路(等效于R1)再由V-流出回到電源負極,電流流向如圖所示。當驅動器電源負極脫落時,即如圖C 點斷開,電源電流由電源正極流向驅動器V+,經過驅動器內部電路(等效于R1 與R2)通過驅動器的信號接口(IO 或COM)流出,然后通過用戶控制器的信號接口IO 或GND 經過用戶控制器的內部電路(等效于R3)由控制器的電源負極GND 流出回到電源的負極,此時電源電流流向如圖二所示。這樣可能導致驅動器或用戶控制器內部與信號接口相連的電路損壞。
解決方法: 一、如果用戶控制器自帶電源隔離或信號隔離,不用考慮共地問題,多數PLC 自帶隔離。 二、如果用戶控制器與驅動器的信號接口僅通過485 連接,可選用具有485 隔離功能的驅動器而不用考慮電源共地問題。 三、驅動器與用戶控制器使用不同的電源,并且請將二者的電源地隔離。 四、如果用戶控制器一定要與驅動器使用同一電源,那么可使用隔離DC-DC 接到電源上給用戶控制器供電,或用戶控制器輸出給驅動器的信號通過隔離器件(如:繼電器、光耦、磁隔離)進行隔離。 五、用戶控制器如果由5V 電源驅動且驅動器5V 輸出的電流大小滿足使用要求,可從驅動器5V 輸出取電,且用戶控制器的輸出信號只能與被取電的這一驅動器相連,不能與其它驅動器相連。當然,驅動器5V 輸出也可為光耦供電。
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