西門子S7-400 PLC與S7-300 PLC類似，因此在接地方面的要求也與S7-300 PLC接地有很多都相同之處，在此僅對(duì)S7-400 PLC的特性進(jìn)行說明。

1、S7-400 PLC系統(tǒng)的接地總覽
S7-400 PLC系統(tǒng)的供電是通過電源模板和背板總線實(shí)現(xiàn)的，這與S7-300 PLC系統(tǒng)有所區(qū)別。P5407電源模板從供電系統(tǒng)取電(例如L1、N、PE)，然后給背板總線提供DC24V和DC5V電源，從而進(jìn)一步給機(jī)架上的其他模板內(nèi)部芯片提供電源。機(jī)架導(dǎo)軌、參考位M
和機(jī)柜均與機(jī)柜內(nèi)的接地母線連接，最后與TN-S供電系統(tǒng)的PE連接，如圖1所示。

圖1   具有接地電源的S7-400 PLC系統(tǒng)

2、西門子S7-400 PLC系統(tǒng)的接地規(guī)范
①電源模板的接地要求
S7-400 PLC電源模板(PS407)連接到供電電源上時(shí)需使用專用的電源連接器(插頭)，如圖2所示。

圖2   電源連接器連線示意圖
注意：應(yīng)將PE線進(jìn)行連接。

②S7-400 PLC的CPU的接地連接
A、具有參考接地電位(0V)
如果系統(tǒng)已有參考接地電位方式構(gòu)成的，則任何擾動(dòng)電流都被釋放到大地中去。

在S7-400 PLC的安裝底板的最左側(cè)，有一個(gè)金屬連接片，同時(shí)左下角還有一個(gè)接地端子。正常情況下，將接地端子接地后，系統(tǒng)通過金屬連接片實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部參考電位M(0V)通過金屬連接片進(jìn)行接地，如圖3所示。

圖3  具有參考接地電位的S7-400 PLC結(jié)構(gòu)

實(shí)物如圖4所示。默認(rèn)情況下，S7-400 PLC系統(tǒng)均采用該接地方式。

圖4  S7-400 PLC安裝底板上的金屬短接片

B、沒有參考接地電位(浮地方式)
如果在一個(gè)大型設(shè)備中，需要對(duì)地線的故障進(jìn)行監(jiān)測(例如在化學(xué)工業(yè)或者在電站項(xiàng)目中，常有這樣的要求)，則需要將S7-400 PLC系統(tǒng)采用浮地的方式，此時(shí)須將金屬片拆除。

在浮地系統(tǒng)中，由于底板上參考接地電位M和“地”之間的金屬片被拆掉，此時(shí)S7-400 PLC的參考電位M是通過RC網(wǎng)絡(luò)后才接大地接地端的。此時(shí)將左下角的接地端子進(jìn)行接地處理后，可以通過RC回路釋放擾動(dòng)電流，并可避免靜電荷的產(chǎn)生，如圖5所示。

圖5  沒有參考接地電位的S7-400 PLC結(jié)構(gòu)

實(shí)物如圖6所示。

圖6  S7-400 PLC安裝底板上的金屬短接片被拆掉

如果系統(tǒng)只希望在CR處與整個(gè)設(shè)備相連接，則此時(shí)各個(gè)ER都是以浮地的方式處理。(例如：如果一個(gè)ER是通過具有5V電源連接的IM連接到CR的，則該ER必須浮地)。

PG如果連接到一個(gè)浮地的S7-400 PLC系統(tǒng)時(shí)，必須通過下個(gè)RS-485中繼器來連接。

C、系統(tǒng)中存在隔離模板
如果S7-400 PLC系統(tǒng)中存在隔離的模板，則系統(tǒng)的參考電位(0V內(nèi)部)和外部的負(fù)載電路的參考電位(0V外部)是隔離的，如圖7所示。

圖7  隔離模板的低與系統(tǒng)地須隔離

對(duì)于輸出模板，如果有額外的負(fù)載電源，則此時(shí)該負(fù)載電源與系統(tǒng)電源有兩種可能性：隔離的或非隔離的電源。
a、對(duì)于非隔離電源，則應(yīng)將金屬短接片保留，同時(shí)將系統(tǒng)地相連，如圖8所示。

圖8  對(duì)于非隔離電源的接地方式

b、對(duì)于隔離電源，則負(fù)載電源的地線不與系統(tǒng)內(nèi)的任何地線進(jìn)行連接。

③S7-400 PLC數(shù)字量模板的接地要求
請(qǐng)參看部分。

④S7-400 PLC模擬量模板的接地要求
請(qǐng)參看S7-300 PLC接地部分。
A、將傳感器連接到模擬量輸入模板
a、連接電隔離傳感器隔離傳感器不與本地的“地電位”連接(機(jī)殼接地)，它們可處于浮接狀態(tài)。

為了確保在受EMC嚴(yán)重影響的環(huán)境下不超出UCM的允許值(請(qǐng)參看具體模板參數(shù))，請(qǐng)將信號(hào)測量線路的M-與模板的MANA連接，如圖9所示。

圖9  將隔離傳感器連接到電隔離AI模板
說明：1為電隔離傳感器；2為外殼接地；3對(duì)于帶MANA的模塊，需要進(jìn)行連接；M+為測量線路正極；M-為測量線路負(fù)極；MANA為模擬測量電路的參考電位；UISO為MANA與機(jī)殼接地間的電位差。
注意：當(dāng)連接2線制傳感器進(jìn)行電流測量以及連接電阻類型的傳感器時(shí)，請(qǐng)不要將M-連接到MANA。此規(guī)則也適用于已進(jìn)行相應(yīng)編程但尚未使用的輸入。

b、非隔離傳感器連接到模板
使用非隔離傳感器時(shí)，必須將MANA連接到機(jī)殼接地。

根據(jù)本地條件或干擾的不同，在本地分布的測量點(diǎn)之間可能出現(xiàn)電位差UCM，如果超過 UCM的允許值，則在測量點(diǎn)之間必須進(jìn)行等電位連接，如圖10所示。

圖10  將非隔離傳感器連接到電隔離AI模板
說明：1為非隔離傳感器；2為機(jī)殼接地；3為等電位連接導(dǎo)線；M+為測量線路正極；M-為測量線路負(fù)極； MANA為模擬測量電路的參考電位；UISO為MANA與機(jī)殼接地間的電位差。

B、將負(fù)載/執(zhí)行器連接到模擬量輸出 
對(duì)于隔離的模擬量輸出模塊，在測量電路MANA的參考點(diǎn)和機(jī)殼接地之間沒有電氣連接。如果在測量電路MANA的參考點(diǎn)和機(jī)殼接地之間出現(xiàn)電位差UISO，則必須使用隔離的模擬量輸出模塊。通過MANA端子和機(jī)殼接地之間的等電位連接導(dǎo)線，可確保UISO不超過允許值。 

a、對(duì)負(fù)載/執(zhí)行器連接到電壓輸出 
◆ 負(fù)載到電壓輸出的4線制連接 
采用4線負(fù)載電路可獲得更高的精度。對(duì)S-和S+傳感器線路直接接線并連接到負(fù)載。這樣即可直接測量和修正負(fù)載電壓。

干擾和電壓突降可能會(huì)在檢測線路S-和模擬電路MANA的參考回路間產(chǎn)生電位差。此電 位差(UCM)不得超過允許值。任何超過限制值的電位差都會(huì)對(duì)模擬信號(hào)的精度產(chǎn)生不利影響，如圖11所示。 
  
圖11  負(fù)載到電隔離模擬量輸出模塊電壓輸出的4線制連接
說明：1為外殼接地；L+為DC24V供電電壓接線端；Qv為模擬量輸出電壓；S+為檢測線路正極；S-為檢測線路負(fù)極；MANA為模擬電路的參考電位；M為接地； UISO為MANA與機(jī)殼接地間的電位差 

◆負(fù)載到電壓輸出的2線制連接
使用2線連接時(shí)，應(yīng)在前連接器上將S+連接到Qv，將端子S連接到MANA。但這樣達(dá)不到4線制連接的精度。而負(fù)載則連接到Qv和MANA端子，如圖12所示。

圖12  負(fù)載到電隔離模擬量輸出模塊電壓輸出的2線制連接

b、對(duì)負(fù)載/執(zhí)行器連接到電流輸出