什么原因触发CPU进入故障模式呢?

工控云学堂 发表于 2018-04-05 14:57:00 收藏 已收藏
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什么原因触发CPU进入故障模式呢?

工控云学堂 发表于 2018-04-05 14:57:00

大家有没有遇到这样的现象:PLC CPU运行好好的突然停掉了,可能所有的灯全闪烁,PC连不上CPU,所有与CPU的通信都中断了,重新启动后又可以正常运行了,但是所有的过程数据丢失,可是运行一段时间又会出现同样的问题。 CPU恢复后查看诊断缓冲区,提示CPU进入故障(DEFECT)模式。那么什么原因触发CPU进入故障模式呢?可能有多种原因,这里我们只讨论干扰造成的原因。

有的CPU安装在电气室,环境总体还可以,干扰从哪里来?我们先看一下手册中推荐的接地馈电系统图,以S7-1500为例,参考图1。

推荐CPU/IM的电源M端接地,因为所有电源的M端接地会减少各个独立单元之间的电位差,这也是我们常说的等电位连接。那么M端连接到哪里去了?M端与系统的逻辑地在内部是连通的,可以参考图2。

这样就可以知道了,如果接地系统不好,直接会影响到CPU系统的逻辑地,造成CPU进入故障模式。这种情况下M端如果浮地效果会好吗?如果是一个独立的系统(多个系统需要等电位连接,还要看看其它系统的要求),效果应该好。除此之外,需要注意系统内部的干扰也会串进CPU的逻辑地上,这样的情况比较多,例如CPU电源与控制回路的电源相同,控制回路带有感性负载,例如继电器和电磁阀线圈等,看一下输出的接线图,参考图3.

M端为公共端,连接负载的一端,这些负载在断开时放电,干扰的电压既有幅值又有频率,直接对CPU的逻辑地进行冲击,参考图4.

如果这种情况下接地可以避免吗?效果不好,因为频率高了,接地导线的感抗非常大,干扰信号不容易快速释放,如果输出关断频率高,M端的电压会累积到一个非常高的水平,相当倒一盆水,还没有排放完,第二盆水又来了。这种情况下必须在负载端使用释放回路,例如RC回路或者二极管等。

如果控制电源与CPU电源分开可以吗,当然好,但是如果进行等电位连接即两个电源的M端连接,负载上没有释放回路,干扰会串进来就没有效果了,所以负载回路安装释放元件是必须的。如果CPU浮地安装,还需要考虑,与其他站点的通信(Profibus、Profinet)就会有问题(如果不使用一个电源)。也可以使用PS给CPU供电,负载使用其它电源,这样CPU的逻辑地就与外部隔离了,参考图5,效果好但是价格稍高点。所以系统的供电与接地还需要设计者自己考虑了。

注意:

本文仅代表作者自己的分析观点。由于技术的局限性,分析的观点可能会有错误,欢迎大家指正。

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