USBケーブル、パソコンの強制シャットダウン

質問

FA機器とパソコンをUSBケーブルで接続しています。

ある環境下でFA機器とパソコンとをUSBケーブルで接続すると、パソコンが強制シャットダウンします。

USBポートから予期しない信号が入ってくると、パソコン本体が自己防御の為にシャットダウンすると解釈しているのですが、この認識は正しくないでしょうか？

USBからどんな信号が入ってくると、パソコンがシャットダウンするのでしょうか？

回答No.6

air_supply

ANo.6です。

"PLC-PC間のUSB接続ケーブルにはフェライトコアを数個、それぞれ2ターンずつ付けましたが、それでも症状は良くなりませんでした。手持ちのシールド付きUSBケーブルでは接続が出来なかったので、新しくシールド付きのUSBケーブルで試したら無事接続できました。(通信状態は安定していませんが。)"
→ "手持ちのシールド付きUSBケーブル"は駄目で、"新しくシールド付きのUSBケーブル"に交換したら通信ができるようになったそうでが、良質なシールドケーブルか2重シールドケーブルタイプの、USBケーブルに交換されたのでは無いかと思います。そうであれば、よりノイズが減衰したと見るべきでしょう。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A6%E3%83%8B%E3%83%90%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%83%90%E3%82%B9

ノイズ対策は、制御系では最も難しい部類に属しますね。目に見えないし、これと言って定番は無く、ケースバイケースでの対策が必要です。下記は、制御系のノイズには、2種類のモードがあるという話。
http://www.tdk.co.jp/techmag/emc/200412/index.htm

アースの取り方とノイズについては、下記が良く書かれていると思います。
http://okwave.jp/qa/q1089664.html

1点アースは、電源などの機器間では有効ですが、デジタルの信号線を扱う場所では却ってノイズループが発生して混入し易くなります。アース線が長くなると、直流的には落ちますが、高周波(交流)的にはアンテナになって余計ノイズを拾います。当方では、信号回路のシールドのアースは最短を心がけていますね。また、高速の信号が通らない場所ならパスコンを挿入するという手が使えますが、USBのような高速信号ラインでは使えませんね。

また、これらのノイズ耐性は回路設計や実装技術に負うところが大きいので、設計者の技量によって良し悪しが出てしまいます。改善するには、設計者と相談する必要があるかも知れません。

回答No.5

air_supply

ANo.4です。引き続き回答させて頂きます。

"サーボプレスコントローラの電源をオンすると、PLCとパソコン間の通信がうまくできず、最悪パソコンがシャットダウンしてしまいます。サーボプレスのノイズが原因だと思うのですが、PLCとPCの通信が出来なくなったり、バーコードリーダが読み取り不可になる状況です。"
→ サーボプレスコントローラに組み込まれているPLCと解釈してよろしいでしょうか？ このPLCとパソコンのUSB接続が上手く行かないようですね。

仰るとおりノイズが原因でしょう。PLCとの通信やバーコードリーダーの誤動作は、プレス機の電源から発生するノイズが原因だと思います。それと、パソコンはノートでしょうか。そのような機器の近くでパソコンを扱うとなると、ノートパソコンにならざるを得ないと思いますが。ノートパソコンならば、バッテリで動かせばACラインからのノイズは無いと思います。

対策としては、フェライトコアをUSBケーブルに装着する。少し太めのフェライトコアならUSBケーブルを2～3ターン巻けるかも知れません。ターン数が多いほどノイズに対しては強くなります。同様に、ACケーブルやACアダプタのACコード側にもフェライトコアを装着します。取り敢えず直ぐに可能なのはこれくらいです。ANo.3に上げたUSBアイソレータも効果はあるでしょう。
http://www.kitagawa-ind.com/product/ferrite.html
http://www.google.co.jp/search?q=%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%88%E3%82%B3%E3%82%A2%E3%80%80TDK&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:ja:official&hl=ja&client=firefox-a#q=%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%88%E3%82%B3%E3%82%A2%E3%80%80TDK&hl=ja&client=firefox-a&hs=i1w&rls=org.mozilla:ja:official&prmd=imvns&source=univ&tbm=shop&tbo=u&sa=X&ei=JdMQULSzI6XemAXx1IHACw&ved=0CIcBEK0E&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.,cf.osb&fp=24d8e59edf3573e5&biw=1175&bih=1016
http://www.monotaro.com/g/00260782/?gclid=CPiVu6rKtrECFYaZpgodzWwA7A&utm_medium=cpc&utm_source=Adwords&cm_mmc=Adwords-_-cpc-_-%28not+set%29-_-%28not+set%29&ef_id=zjpQENHO24YAAEBW:20120726051246:s

基本的には、サーボプレスコントローラ側でのノイズ対策が必要です。プレスと言うだけあって電力的も大きいものでしょう。まあノイズだらけと言って良いですが、自分自身がノイズに対して強くても周囲にノイズをまき散らすようだと、このように接続する機器に障害を与えます。ケーブル類に2重シールドケーブルを使ったり、ノイズフィルターを要所要所に挿入したりして、自分のノイズ耐性と共に外部へのノイズ放射を防ぐ必要があります。

取り敢えずは、フェライトコアを考え得る場所に挿入してみて下さい。

補足

アドバイスありがとうございます。

PLC-PC間のUSB接続ケーブルにはフェライトコアを数個、それぞれ2ターンずつ付けましたが、それでも症状は良くなりませんでした。
手持ちのシールド付きUSBケーブルでは接続が出来なかったので、新しくシールド付きのUSBケーブルで試したら無事接続できました。(通信状態は安定していませんが。。)

通信が安定しない点、バーコードリーダの読み取り不具合が起こる点については、やはりサーボプレスから発生するノイズが原因だろうと推測しています。

制御盤内にサーボプレスのコントローラが複数設置してあります。
コントローラとサーボプレス間を接続する電源ケーブルなど複数のケーブルが出ています。
それらのケーブルが必要以上に長く、盤内でぐるぐる巻きに収納されている点も気になっています。
コイル状に巻かれているので、ノイズが増幅しているのでは？と考えています。

それとアースの件です。
全ての機器のアースを同一の部分に落とし、そのアースは一次側のアースと接続しています。
一次側のアースに問題があるのかもしれませんが、それについての詳細はまだ未調査です。

回答No.4

air_supply

ANo.3です。

追記、パソコン側のAC100Vのプラグを、ひっくり返して挿し直してはどうでしょう。AC100Vの入力には、ホット側とコールド側(アース：W)があり、コンセントには穴の大きさで判るものもあります。長い方がコールド側です。
http://matock.com/audio/02_01.htm

装置の場合は、殆どがAC200Vから絶縁トランスでAC100Vを生成している関係で余り気にしないのですが、家庭用のAC100Vの場合は、極性があるのを忘れていました。場合によっては、これで解決するかも知れません。

回答No.3

air_supply

FA機器も最近ではシリアル RS-232Cではなく、USBでの接続が増えてきましたね。現在、うちの会社で扱っている三菱やキーエンスのPLCもUSB接続で、ラダーの転送などを行っています。

さて、質問にある状況で、
"ある環境下でFA機器とパソコンとをUSBケーブルで接続すると、パソコンが強制シャットダウンします。"
→ と言うのは、どのような環境下でしょうか？ その説明が無いと、明確な答えは導き出せそうにないのですが.......

通常、FA機器では制御系の、交流電源のアースは装置のアースに接続します。しかし、直流電源などはアースに落としません。これは、交流電源の容量の振れ幅大きいため、どうしても雑音レベルが高くなり、共通のアースに直流のコモンを接地すると誤動作する可能性があるからです。

また、交流電源のアースの電位差もあると思います。FA装置側が、200Vで動作している場合など、気を付ける必要があります。

それに対し、パソコン側の直流電源のコモンはシャーシのアースに接続されていますので、使われている環境によっては、アース間の電位差でシャットダウンする可能性もあります。解決するには、USBの直流的接続を切り離すことです。下記は、USBアイソレータです。
http://www.fa.hdl.co.jp/jp/plink/usb-029.html
http://www.google.co.jp/search?q=USB%E3%82%A2%E3%82%A4%E3%82%BD%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%BF&hl=ja&client=firefox-a&hs=Y1E&rls=org.mozilla:ja:official&prmd=imvns&source=univ&tbm=shop&tbo=u&sa=X&ei=DasQUPijL6GhmQWBp4HYAQ&ved=0CG4QrQQ

また、パソコン側の交流電源を、AC100V:AC100Vの絶縁トランスなどを使って切り離しても効果があるかも知れません。また、建家の中の電源を探して、FA機器とは異なるラインに接続するのも効果があるかもしてません。要するにアース間の電位差があっても、切り離されていて、お互いに影響しない状態にすると言うことです。

さらに、逆にFA機器のPLCの電源ラインからパソコンの電源を取り、アースもFA機器と同じところに繋いでも良いでしょう。良く、FA機器のPLC電源からデバグ用のサービスコンセントを出している装置がありますので、そこからパソコンの電源を取り出し、USBを接続すればシャットダウンはしないと思います。これは、アース間の電位差が無い状態にすると言うことです。

補足

ありがとうございます。
盤内にサーボプレスのコントローラがあります。

サーボプレスコントローラの電源をオンすると、PLCとパソコン間の通信がうまくできず、最悪パソコンがシャットダウンしてしまいます。

サーボプレスのノイズが原因だと思うのですが、PLCとPCの通信が出来なくなったり、バーコードリーダが読み取り不可になる状況です。

回答No.2

nijjin

>USBからどんな信号が入ってくると、パソコンがシャットダウンするのでしょうか？
UPSなど制御を受けるソフトが入っているなら主電源ダウンの信号を受けて
制御ソフトがPCのシャットダウンを行ったりはしますが・・・

そのPLCの制御ソフトがインストールしてありシャットダウンの制御を受けるようなものならシャットダウンします。
しかし、制御ソフトをインストールしていない、制御ソフトにシャットダウン機能がない、PLCからそのような信号が送られない場合はそのような事は起こりません。
USBに信号が来てもそれを受け取るソフトが動いていなければPCはどんな信号が来ても無視します。
制御するのはPCではなくその上で動いているソフトですから。
USB接続のプリンターをドライバーも入れないで繋いだ状態だけではプリントアウトできないのと同じです。

また、PCのUSBポートから対応できる以上の電力を取り出そうとすると
PC内部の保護装置が働きUSBが使用不能になったりシャットダウンすることがあります。
USBの電源部分の信号がショートや短絡しても同様でしょう。

回答No.1

wormhole

予期せぬ信号ではなくてUSBが供給できる以上の電力をFA器機が引き出そうとしてるとかではないのでしょうか。

補足

FA機器自体は独自の電源を持っていますので、PCからFA機器側への電源供給は行っていないと思います。

FA機器はPLCです、PCと通信を行っています。