变频调速系统防止系统“死机”的软件设计

    当测控对象为变频调速系统时，测控装置中的微处理器、微机系统或网络设备等将受到电磁辐射、高频噪声和高次谐波等相当强烈干扰，造成控制系统可靠性降低，轻则产生误动作，重则系统“死机”。因此相对于普通系统而言，此时对测控系统性能指标要求更高。

    测控系统的可靠性除了与硬件系统有关外，与软件系统有直接关系。成功的软件设计在某种程度上取决于对现场各种因素的分析、总结。通过分析干扰影响程序运行的现象，不断改进软件设计，以得到满足系统实际运行要求的可靠性软件系统。正常设计的软件，在现场使用中有可能出现问题，必须根据现场实际情况采取相应的保护手段，如防“死机”的watching dog软件程序等，或加入常规的数据采集采用多次取数、用取大数法或平均法、数字滤波计算处理等。

   (1) watching dog的正确使用。测控系统“死机”，使系统进入死循环或停机状态。防止“死机”是对在线运行的变频测控系统最基本的要求。最有效的方法是设计完善的系统watching dog电路，使系统在进入“死机”状态后能重新启动回到正常的状态下运行。watching dog硬件可以采用专用的集成电路，关键在于软件程序，不仅要考虑干扰对系统造成影响产生的结果，还要分析这种结果可能造成程序运行的改变。

   watching dog电路的核心是一个可反复触发的单稳电路。一旦发生程序“跑飞”，watching dog电路触发翻转，保证程序恢复运行，在线路及CPU接口无误的条件下，必须保证有以下功能：

   1) CPU正常执行程序期间，定时给watchingdog电路发送触发脉冲使其复位；一旦因干扰使CPU程序“跑飞”，watchingdog电路不应再收到定时触发脉冲。

   2) watching dog电路在暂态过程结束后发生翻转，输出非屏蔽中断的脉冲信号，其宽度足以引起CPU重新复位。

   (2) watching dog电路程序设计要点。失效是常见的watching dog电路故障，表现为系统在无干扰场合，CPU可以正常执行监控程序，而一旦干扰出现或干扰严重时，即发生程序“跑飞”，而watching dog电路无动作，导致系统“死机”。

    常见的失效原因在于程序“跑飞”后，watching dog电路仍收到不应再出现的定时“复位”信号。因此，系统监控程序应针对不论程序何时何地“跑飞”，均应封锁定时“复位”信号。为此应根据CPU与watching dog电路的连接形式进行全面考虑和设计。下述措施经实践证明非常有效。

   1)各中断服务子程序中均不可写入RST指令。因为CPU运行到何处“跑飞”、“跑飞”到何处及干扰对CPU片内寄存器（中断寄存器）RAM输入输出端口破坏情况等均有很大的随机性，而在程序“跑飞”时，只要CPU片内中断允许（控制）寄存器不受破坏，则不论程序“跑飞”到什么地方，CPU仍能像正常运行时一样响应和执行中断服务子程序。

   2)不可在局部循环圈内写入RST指令，这样一旦出现程序“跑飞”，非正常进入该循环圈的程序将会由于watchingdog电路无法接受“复位”信号而使系统恢复正常运行。

   3)排除watching dog电路非正常“复位”的隐患。程序“跑飞”原因为其PC值变成一个新的随机值，此时CPU执行的可能是随机“程序”，在这随机程序中，如果形成死循环，其循环中又构造有“复位”指令，这就使watching dog电路意外失效。

   4)编程过程中以一条或几条其他指令代替可能会引起“复位”的指令，特别在程序的数据表格、字符表格中有RST字符机器码的，可用表格中不可能出现的字符代替，在程序读入该字符时，作该代码处理。