线路干扰与线路错误导致的V90PN通讯故障有何不同

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本文分享在V90PN伺服系统通讯故障处理中总结的技术经验，结合实例分析线路干扰与线路错误导致的V90PN通讯故障有何不同，对大家提高V90PN安装调试技能很有帮助。
笔者近期花了不少精力在V90PN的技术支持上，正是V90PN的推出使许多原先使用脉冲控制伺服方案的客户转向了PN总线控制伺服的方案。但随之而来的是各种V90PN通讯故障和编码器故障的现象猛增，刚开始都是按EMC规范指导客户去解决问题的，从各方面的反馈回来看，一多半的问题的确是EMC的问题，但还有些问题好似顽疾，无论你采取什么措施，故障现象依旧，总也解决不了，颇让人头痛。

不久前有个汽车行业的重要客户在使用V90PN伺服做项目的过程中出现编码器故障，拖了好久没有有效解决问题，案子又辗转到了昌晖仪表这里，要求到现场支持。
在去现场前，与客户的现场工程师简单的电话沟通，了解了一下现场情况，得知是一个汽车部件的装配线，采用分布式控制方案，还有远程IO控制第三方的机器人，V90PN的电缆都采购的是原装电缆，在调试过程中几乎所有的V90PN伺服驱动器都会报F31110、F7452、F7453、以及F7490等故障，如图所示：

频繁的故障报警导致调试无法正常运行下去，客户也曾按EMC规范做了些改进措施，没有任何效果，由于F31110是编码器硬件故障，销售方面最后同意客户先更换其中的两台V90PN伺服驱动器看是什么结果，但更换后故障现象依旧；客户因此怀疑电机、电缆、驱动器，甚至整个V90PN系统存在严重的质量问题，怀疑软件编程也有问题，总之疑神疑鬼怀疑一切，但又束手无策。
到了项目现场，笔者让客户找了一台没有更换过但上述故障依旧非常频繁发生的V90PN，通过在线监控，确认F31110是基础故障，这属于硬件故障类，导致原因一般不是相关硬件出现损坏就是系统存在严重的硬件干扰。于是重点排查了伺服驱动的电源，接地，屏蔽等，虽然发现存在一定的问题，但系统在安装调试阶段，尚未带负荷工作，几乎是空载状态，一般不会导致如此严重而且频繁的硬件故障。在现场采取了一些常规的EMC应对措施后，故障依旧频繁发生(客户的话有时不能全信，该做还是要坚持做，即使已经知道效果不好了，总之眼见为实)。
然而，在排查过程中发现一个现象，即电脑通过无线网络遥控测试时发生的故障的概率要远低于用现地按钮操作发生故障现象的概率，于是排查系统的电源，网络及接地，发现存在较大的设计问题。由于没有详细的原设计图纸，现场调试人员亦不是原设计人员，搞不清楚现场电气线路的设计状况的前提下，笔者提议采取排除法，即只连接S7-300与单台V90PN，只有简单的电源及单一的直连PN通讯连接，排除所有其他的线路，进行功能测试，看测试过程中故障发生的情况，结果是系统完全可以连续独立地工作，上述故障再也不发生了。
这时，笔者心里已经完全有底了，很快昌晖仪表给了客户明确的结论：
1、V90PN伺服系统(包括驱动器、电机、相关电缆)不存在产品的质质量问题；
2、是硬件系统问题，与软件及编程无关；
3、导致F1110故障的直接原因是外围线路存在接线错误，伺服系统的屏蔽接地成为电气回路的一部分，屏蔽层有电流通过引发了伺服编码器的通讯故障；
4、整个项目的电气控制系统在电源系统，接地系统，以及通讯网络系统的架构设计上存在技术缺陷，IO电气线路设计不规范，是导致外围接线错误，引发伺服编码器通讯故障的内在原因。
最后，客户也找到了问题症结，是远程IO与第三方机器人交互信号的IO电源交错了，同事件一样通过屏蔽与接地形成信号回路了。
后续，其他的一些类似的客户，也是反复强调让他们去检查电源回路，最终问题都得到了解决。
从这件事的问题发现与解决来看，其实这两起所谓的“干扰”事件的本质都不是真正干扰的问题，而是在电气成套与现场安装过程中的线路错误造成，只是其表现出来的现象像干扰。但线路干扰与线路错误造成的影响还是有差别的：
1、线路错误是可以避免的，而线路干扰是避免不了的；接地与屏蔽层导体成为元器件工作电流的回路导体，这是错误；如果是弱电，表现为严重的干扰现象，错误排査比较困难；但如果是强电，损坏设备的概率较大，错误排査会相对容易一些。
2、线路错误造成的故障报警的频率要远高于线路干扰造成的故障报警频率，并且更有规律性，而且在整机负荷很轻或系统内功率器件未上电的情况下也会导致频繁的故障报警，表现出来的故障现象的程度会更严重。
3、线路错误往往造成的硬件类故障报警，比如F31110或通讯口故障等，在采取EMC应对措施后是也是收效基微，故障现象依旧，很容易怀疑硬件己经损坏；但是，如果让受影响的元器件单独取电工作，故障现象会立即消失。
4、总线控制，等电势，多电源系统，分布式IO方案，分布式驱动方案，分布式电气柜方案，系统中有第三方的设备接入并有IO交互，具备以上几个特征的系统比较容易出现类似线路错误，尤其是在现场安装布线的过程中。

CWKQL

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