计算机控制系统的抗干扰技术
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微型计算机控制系统信号隔离及抗干扰技术概述
微型计算机控制系统信号隔离及抗干扰技术概述作者：谭以坚来源：《科学与财富》2016年第20期摘要：微型计算机控制系统在实际运行过程中，其信号传送稳定性不足，极易受到计算机所处工作环境内多种因素的干扰，严重影响控制系统运行的可靠性。
本文主要对信号隔离及抗干扰技术进行分析和研究，并列举其它类型的抗干扰技术，切实保证信号传送的稳定性和准确性。
关键词：微型计算机；控制系统；信号隔离；抗干扰技术在微型计算机控制系统的实际运行过程中，信号隔离是比较常用的抗干扰方式，能够对外界环境的共模电压计电磁干扰进行有效隔离。
随着现代科学技术的发展，微型计算机控制系统的运行环境日趋复杂，为保证信号传送的稳定性和可靠性，加大力度对微型计算机控制系统信号隔离及抗干扰技术进行分析和研究，具有重要的现实意义。
1 信号干扰对微型计算机控制系统的干扰干扰有多种形式而且还有多种传导模式，干扰可以通过耦合通道来传入计算机控制系统，使得计算机控制系统的稳定性显著降低，干扰对计算机控制系统的影响如下：1.1 数据采集误差变大干扰会入侵到控制系统信号的输入通道，使得有用信号中包含干扰信号，那么在数据采集的过程中就会产生较大的误差，如果有用信号的强度较小时，那么干扰信号对于计算机控制系统的数据采集干扰就更加严重。
1.2 控制状态失灵微型计算机控制系统所传出的控制信号非常强，在传播过程中较难被外界干扰，但是输出的控制信号会与状态信号结合，一旦状态信号受到干扰就会使得影响控制信号，从而导致微型计算机控制系统的控制失常。
2 信号隔离器抗干扰技术就该项抗干扰技术的实际应用情况来看，导入单路或双路电压后，在途经信号隔离器的过程中，能够对信号进行一定处理，进而输出相应的电压或信号。
在这一过程中，电路相应部分的隔离功能明显增强，在保证信号传送稳定性上具有良好的应用效果。
信号隔离器抗干扰技术的有效应用，能够保持信号输入与输出处于隔离栏状态，降低信号传送过程中所受到的干扰，尤其是其内部半导体构建能够实现信号的转换，在相关元件的辅助下以及运行机制的处理后，信号得以恢复，并不会影响信号传送质量。
计算机控制系统抗干扰的应用及接地问题
离 ） 这 样 ， 于 Ｃ和 Ｄ之 间 地 电 位 不 同 所 产 生 的 干 扰 信 号 。 由
２１ 年 ４ ００ 月第 ２ 期
供 电系 统 地 的接 地 电阻 是 否足 够 小 ， 而整 个 地 网各 个 部
形 不成 回路 ， 抑制 了干扰 的危 害。为 了防止供电线路上引入
分 的电位差 是否 很小 ， 即地 网的各部 分之 间是否阻 值很小
远 ， 能 会有 较 大 的 电位 差 ｅ 这 个 电 位差 可能 会 在 Ａ・ 可 Ｎ， Ｂ两
用屏蔽 双绞线连接 ， 且这些信号线必须单独 占用 电线管或电
缆槽 ， 不可与其它信号在 同一电缆管（ 或槽） 中走线。低电平
的开关信号 （ 一些状 态干结点信号 ） 数据通信线路 （ Ｓ ３ 、 ， Ｒ ２２
隔板将它们 隔开。还有一种隔离是将信 号源同计 算机在电 气上进行 隔离 ， 这样 ， 大大地减小共模 干扰对计算机造成 会 的危害 。如图 ２ 表示用隔离放大器将信号的输入端子与计算
机部 分完全隔离 （ 有的系统 中采用 隔离变 压器 ， 或继 电器等 方式 隔离 ， 对开关 量则可以采 用光电器件 ， 或继电器进行隔
（ Ｒ） ＜ｌ 。
共摸高频干扰信 号 ， 以在供 电线路上设 隔离 变压器进 行干 可
上 的干 扰 。
（） ３ 计算机供 电线路上 弓入的干扰。在有些工业现场（ ｌ 特 别是 电厂 冶金 企业 、 大的机械加工厂 ） 大型电气设备启动频
在计算 机控 制系统 中， 涉及列很 多各种类 型的信号线 ， 直接与计算机 Ｉ ／ 口相连 ， Ｏ接 这些信号有开关量 型 ， 有模拟类
石 河子科技
总第 １ ０ ９ 期
计算机控制 系统抗干扰的应用及接地问题
２１ 年 ４ ００ 月第 ２ 期
供 电系 统 地 的接 地 电阻 是 否足 够 小 ， 而整 个 地 网各 个 部
形 不成 回路 ， 抑制 了干扰 的危 害。为 了防止供电线路上引入
分 的电位差 是否 很小 ， 即地 网的各部 分之 间是否阻 值很小
远 ， 能 会有 较 大 的 电位 差 ｅ 这 个 电 位差 可能 会 在 Ａ・ 可 Ｎ， Ｂ两
用屏蔽 双绞线连接 ， 且这些信号线必须单独 占用 电线管或电
缆槽 ， 不可与其它信号在 同一电缆管（ 或槽） 中走线。低电平
的开关信号 （ 一些状 态干结点信号 ） 数据通信线路 （ Ｓ ３ 、 ， Ｒ ２２
隔板将它们 隔开。还有一种隔离是将信 号源同计 算机在电 气上进行 隔离 ， 这样 ， 大大地减小共模 干扰对计算机造成 会 的危害 。如图 ２ 表示用隔离放大器将信号的输入端子与计算
机部 分完全隔离 （ 有的系统 中采用 隔离变 压器 ， 或继 电器等 方式 隔离 ， 对开关 量则可以采 用光电器件 ， 或继电器进行隔
（ Ｒ） ＜ｌ 。
共摸高频干扰信 号 ， 以在供 电线路上设 隔离 变压器进 行干 可
上 的干 扰 。
（） ３ 计算机供 电线路上 弓入的干扰。在有些工业现场（ ｌ 特 别是 电厂 冶金 企业 、 大的机械加工厂 ） 大型电气设备启动频
在计算 机控 制系统 中， 涉及列很 多各种类 型的信号线 ， 直接与计算机 Ｉ ／ 口相连 ， Ｏ接 这些信号有开关量 型 ， 有模拟类
石 河子科技
总第 １ ０ ９ 期
计算机控制 系统抗干扰的应用及接地问题
浅谈计算机中的抗干扰技术
同 使 在 不 同 的 工 业 控 制 系 统 中 ， 控 软 件 虽 然 完 成 的 功 能 不 同 ． 就 设 计 中 的 错 误 ， 时 还 要 注 意 软 件 可 测 试 性 的 设 计 ， 得 软 件 的 可 维 工 但 护性 较 高 、 障 的诊 断 及 时迅 速 。还 可 以通 过 软 件 测 试 来 保 证 软 件 的 故 其结 构来说 ， 一般具有如下特点 ： １ 实 时性 ： 业 控 制 系 统 中 有 些 事 件 的 发 生 具 有 随 机 性 ， 求 工 可靠 性 和 质 量 。 ） 工 要
关联 ． 互依存。 相
２ 许 多 元 器 件 的 失 效 与 温 度 有 密 切 的 关 系 ， 设 计 的 正 确 与否 是 ） 热 在理想情况下 ， 工控 软件 可 以 正常 执 行 。 但 在 工 业 现 场 环 境 的 干 要 扰 下 。 控 软 件 的周 期性 、 关 性 及 实 时性 受 到 破 坏 ， 序 无 法 正 常 执 影 响 系 统 工 作 稳 定 性 及 可 靠 性 的 主 要 因 素 之 一 ． 注 意 电 源 配 置 及 散 工 相 程 热措施。 行 ， 致 工 业 控 制 系统 的失 控 ， 表 现 是 ： 导 其 ３ 根 据 系统 可 能 工 作 的 环 境 进 行 防 护 设 计 ， 常 需 要 考 虑 温度 、 ） 通 １ 程 序计 数 器 Ｐ ） Ｃ值 发生 变 化 。 破坏 了程 序 的 正 常 运 行 。 Ｐ Ｃ值 被 湿度 、 压 、 、 、 雾 、 蚀性气体 、 尘及辐射等。 气 雨 雪 盐 腐 沙 干 扰 后 的 数 据是 随机 的 ， 因此 引起 程 序 执 行 混 乱 。 ４ 合 理 划 分 软 硬 件 功 能 。 时 间 资 源 允 许 的前 提 下 能 够 方便 地 用 ） 在 ２ 输 入， 出 接 口状 态 受 到 干 扰 ， 坏 了 工 控 软 件 的相 关 性 和 周 ） 输 破 期 性 ， 成 系 统 资 源被 某 个 任务 模 块 独 占 ， 系统 发 生 “ 锁 ” 造 使 死 。
计算机控制系统的可靠性及抗干扰性优化设计
１ ． ２ 系统 可 靠 度 提 升 方 法
系 到 工 程 项 目中 的众 多 仪 表 、 机器能否正常 、 安全 、 稳 定 运 转 。对 于 如 何 才 能 保 证 计 算 机 控 制 系 统 能 够 安 全 稳 定 地 运行的问题 ， 设 计 人 员 们 首 先 考 虑 的是 在 控 制 系 统 中添 加
性主要考 虑计算机抗 干 扰技 术 的实 现 ， 增 强 硬 件 系 统 对 运行环境 的适 应 性 ， 以及 使用 质 量 比较好 的 硬件 材 料 。 软件系统 的可靠性 主要 考 虑软 件 的 自我测试 技 术 、 自我 纠错 、 自我 修 复 等 。
１ ． ２ ． １ 硬 件 系统 的 可 靠 性
来 考 虑 。 由上 述 定 量 化 描 述 计 算 机 系 统 的 可 靠 性 可 知 ， 提高系统 的可靠性需 要 注重 两个 方 面 ， 一 是 在 系 统 正 常
１ 计 算 机 控 制 系 统 的 可 靠 性
１ ． １ 可 靠 性 的 定 量 ห้องสมุดไป่ตู้
工 作 时 间 内 减 少 系统 故 障 发 生 的 次 数 ； 二 是 系 统 发 生 故 障 后 要 能 够 及 时 排 除 故 障 。提 高 计 算 机 硬 件 系 统 的 可 靠
抗干扰设计 ， 计 算 机 系 统 中 的抗 干 扰 设 计 是 事 关 项 目机 器 仪 表 能 否 正 常 运 转 的关 键 部 分 。
成， 因此 ， 提 高 计 算 机 系 统 的 可 靠 性 可 以从 提 高 计 算 机 硬 件 系 统 的 可靠 性 和 提 高 计 算 机 软 件 系 统 的 可靠 性 两 部 分
从 控 制 系统 的软 件 系统 和 硬 件 系 统 两 个 角 度 对提 高 控 制 系统 可 靠 性 的 方 法 进 行 了介 绍 。
常见的plc控制系统抗干扰措施
常见的PLC控制系统抗干扰措施1. 引言PLC（Programmable Logic Controller）是一种常用于工业控制系统中的计算机控制设备。
在实际工业环境中，PLC控制系统常常面临各种干扰源的干扰，这些干扰可能导致系统稳定性下降、数据误差增加甚至系统故障。
因此，在设计和应用PLC控制系统时，需要采取一系列抗干扰措施来降低干扰的影响。
本文将介绍常见的PLC控制系统抗干扰措施，包括电磁干扰、地线干扰、高温环境干扰以及其他常见干扰的应对措施。
2. 电磁干扰的抗干扰措施电磁干扰是PLC控制系统中常见的干扰源之一，它可以导致数据误差、通信故障等问题。
以下是抗电磁干扰的措施：•屏蔽设计：在PLC设备和信号线上添加屏蔽层，以阻隔外部电磁干扰的入侵。
屏蔽层可以采用金属箔、金属编织层等材料。
•磁屏蔽：在PLC设备附近放置磁场屏蔽装置，以减弱外部磁场对设备的影响。
磁屏蔽装置可以采用铁氧体材料制成。
•地线隔离：将PLC设备的地线和电源系统的地线隔离开，防止电磁干扰通过地线传输到PLC设备中。
3. 地线干扰的抗干扰措施地线干扰是指由地线电流引起的干扰，它会导致系统电势差增大、信号失真等问题。
以下是抗地线干扰的措施：•地线去耦：在PLC设备的电源输入端和地线之间添加去耦电容，并将其接地。
去耦电容可以起到隔离地线干扰的作用。
•地线分离：将PLC设备的地线和其他设备的地线分离开，避免地线干扰的相互影响。
•良好接地：确保PLC设备的良好接地，减少地线干扰的发生。
4. 高温环境干扰的抗干扰措施高温环境对PLC控制系统的影响主要体现在PLC设备的散热和温度抗性方面。
以下是抗高温环境干扰的措施：•散热设计：合理设计PLC设备的散热结构，增加散热面积和散热风扇等设备，保证设备在高温环境下正常工作。
•温度抗性选择：选择具有良好温度抗性的元件和材料，确保PLC设备在高温环境下的可靠性。
•温度检测：安装温度传感器，实时监测PLC设备的温度，及时采取散热措施以防止设备过热。
计算机控制系统中硬件抗干扰技术的研究
维普资讯
第３ Ｏ卷 第 １ Ｏ期
２０ ０ ７年 １ Ｏ月
合肥 工 业 大 学 学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ＯＵＲ Ｌ ＯＦ ＨＥ Ｅ ＮＡ Ｆ Ｉ ＵＮＩ ＲＳＴＹ ＯＦ ＴＥ ＨＮ Ｏ Ｙ ＶＥ Ｉ Ｃ ＯＬ Ｇ
Ｖ ｏ． ０ Ｎｏ １ １３ ． ０ Ｏｃ．２ ０ ｔ ０７
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｗａ ｅ ａ ｉｉ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｓ ａ ｃ ｎ ｈａ ｄ ｒ ｎｔ－ｎｔ ｒ ｅ ｅ ｅ ｔ ｃ ｌｇ ｆ ｒ ｃ ｍ ｐｕ ｅ ｏ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔ ｒ ｃ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
Ｗ ＡＮＧ ｉｎ ｘｎ。 ｊ Ｎ Ｊａ － ｉ Ｉ Ｑｉ
劣环境下保证系统正常工作的方法 。这些措施均在不同的实际工程项 目中加 以应用 ， 且效果显著 。 关键词 ： 计算机 控制系统 ；硬件 ； 干扰 ；可靠性 抗
中 图分 类 号 ： ２ ３ ５ ＴＰ ７ ． 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３５ ６ （０ ７ １ —２５０ １ ０—０ ０ ２ ０ ）０１ ７—３
ｊｃｓ ｗｈｃ ｒｖ ｓ ｏｂ ｅｙｅｆｃｉｅ ｔ， ｉｈｐｏ ｅ ｅｖ ｒ ｆｅｔ ． ｅ ｔ ｖ
Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｍ ｐ ｔ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ ；ｈ ｒ ｗａ ｅ ｎ ｉ ｎ ｅｆ ｒｎ ｅ ｅｉｂｌ ｙ ｙｗｏ ｄ ： ｏ ｕ ｅ ｏ ｔｏ ｓｅ ｓ ａ ｄ ｒ ；ａ ｔ ｉｔ ｒｅ ｅ ｃ ；ｒｌ ｉ ｔ — ａ ｉ
关 调 节 器 的 导通 电 流 产 生 的噪 声 ；空 间 电 磁 干
：
其 他 电磁波 、 阳黑子 运动 造成 的影 响 （ 斑 、 太 耀
障及磁爆） 其他计算机 系统或 电子设备引起 ；
第３ Ｏ卷 第 １ Ｏ期
２０ ０ ７年 １ Ｏ月
合肥 工 业 大 学 学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ＯＵＲ Ｌ ＯＦ ＨＥ Ｅ ＮＡ Ｆ Ｉ ＵＮＩ ＲＳＴＹ ＯＦ ＴＥ ＨＮ Ｏ Ｙ ＶＥ Ｉ Ｃ ＯＬ Ｇ
Ｖ ｏ． ０ Ｎｏ １ １３ ． ０ Ｏｃ．２ ０ ｔ ０７
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｗａ ｅ ａ ｉｉ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｓ ａ ｃ ｎ ｈａ ｄ ｒ ｎｔ－ｎｔ ｒ ｅ ｅ ｅ ｔ ｃ ｌｇ ｆ ｒ ｃ ｍ ｐｕ ｅ ｏ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔ ｒ ｃ ｎｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
Ｗ ＡＮＧ ｉｎ ｘｎ。 ｊ Ｎ Ｊａ － ｉ Ｉ Ｑｉ
劣环境下保证系统正常工作的方法 。这些措施均在不同的实际工程项 目中加 以应用 ， 且效果显著 。 关键词 ： 计算机 控制系统 ；硬件 ； 干扰 ；可靠性 抗
中 图分 类 号 ： ２ ３ ５ ＴＰ ７ ． 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３５ ６ （０ ７ １ —２５０ １ ０—０ ０ ２ ０ ）０１ ７—３
ｊｃｓ ｗｈｃ ｒｖ ｓ ｏｂ ｅｙｅｆｃｉｅ ｔ， ｉｈｐｏ ｅ ｅｖ ｒ ｆｅｔ ． ｅ ｔ ｖ
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关 调 节 器 的 导通 电 流 产 生 的噪 声 ；空 间 电 磁 干
：
其 他 电磁波 、 阳黑子 运动 造成 的影 响 （ 斑 、 太 耀
障及磁爆） 其他计算机 系统或 电子设备引起 ；
计算机控制系统的可靠性与抗干扰技术研究
胡 月明 范 勇 （ 西南科技大学计算机科学学院， 四川 绵阳 ６ １ １） ２００
摘 要
对计算机控制 系统的可靠性作 了定量表示 ， 并从软硬件两方面入 手提 出了提 高系统可靠性的几种措施。抗干扰技 术是 保证控制 系统可靠性的一个关键 。 目前针 对各种干扰施行 的抗 干扰技术单独列出 ， 把 也分别从硬 、 件两方面作 了较为详细 软
可靠 度 Ｒ表 明运 行 ｎ此 不 发生 故 障 的 概 率 。 也 可 表示 为 ：
１１系 统 可 靠 性 的 定量 表示 ．
时间 。如 果 该 值很 小 ， 示 系统 可 维 护 性 好 ， 易 修 复 。 表 容
（） ５ 有效度 Ａ （ｖ ｉ ｂｌ ａｉ） Ａ ａｌ ｉｙ ｒｔ ａ ｉ ｔ ｏ
４ 一
’ Ｆ于 ｉ 一 ｊ ｉ －
可 工 作 时 间
ｊ 丽 ：Ｆ
控 制 系 统 抗 干 扰设 计 和施 工 是 工 程 中 非 常 重 要 的 环 节 仪 表 及控 制 系 统 可 靠 性直 接 影 响 到 生产 装 置安 全 、 定 的运 行 ， 制 稳 控 系 统抗 干 扰 能 力 是关 系到 整个 系统 可 靠 运 行 的 关 键 。 １ 计 算 机 控 制 系 统 的可 靠 性
作 ， 行不久即出现故障 ， 运 有效度降低 。
（ ） 靠 度 Ｒ Ｒ ｌ ｂｌ ａｉ） ６可 （ ｅｉ ｉｙ ｒｔ ａ ｉ ｔ ｏ
Ｒ 『 尸几 ｆ ＝ ｌ 次运行不发 生故障ｆ ｆ
低， 如可靠度 、 维护率 、 失效 率 、 均故障间隔时 间（ Ｂ ）平均 平 ＭＴ Ｆ 、
维护时间 （ Ｔ ）有效度 等。具体解释如下［】 ＭＴ Ｒ 、 １：
假 定 系 统 投 入 运 行 后 ， 作 了 一 段 时 间 ｔ后 出现 了故 障 ， 工 不 得 不停 机 维 修 。经过 一 段 时 间 Ｔ 的 维 修后 ， 障 排 除 ， 统 又 正 １ 故 系 常 运 行 。这 样 ， 时 间 坐 标 轴 上 ， ， ， ， 是 系 统 正 常 工 作 时 在 ｔｔ … ｔ ， 间 ， １ ２… ， ｎ 维 护 时 间 ， 有 ： Ｔ， ， Ｔ 是 Ｔ 则
课件 第六章 计算机控制系统的抗干扰技术
2 常用的接地方法(2) 常用的接地方法(2)
（2） 模拟地和数字地的连接
6.3 系统供电及接地技术
2 常用的接地方法(3) 常用的接地方法(3)
（3） 主机外壳接地
6.3 系统供电及接地技术
外壳接地，机壳浮空
2 常用的接地方法(4) 常用的接地方法(4)
（4） 多机系统的接地
过程 通道 主机 打印机
1 微机控制系统中的地线
(1)数字地，或逻辑地。 (2) 模拟地。 (3) 安全地。又称为保护 地或机壳地，屏蔽地。 (4) 系统地。 (5) 直流地。 (6) 交流地。
2 常用的接地方法(1) 常用的接地方法(1)
（1） 一点接地和多点接地
6.3 系统供电及接地技术
图6.15 串联一点接地
图6.16 并联一点接地
4
采用具有高共模抑制比的仪表
采用具有高共模抑制比的仪表放大器作 为输入放大器： 为输入放大器 ： 仪表放大器具有共模抑 制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益 可调等优点，是一种专门用来分离共模 干扰与有用信号的器件。
6.2 硬件抗干扰技术
6.2.2
串模干扰的抑制
1. 在输入回路中接入模拟滤波器 使用双积分式A/D转换器 A/D转换器 2. 使用双积分式A/D转换器 3. 采用双绞线作为信号线 4. 电流传送 5. 对信号提早处理 选择合理的逻辑器件来抑制。 6. 选择合理的逻辑器件来抑制。
6.2 硬件抗干扰技术
3. 采用双绞线作为信号线
若串模干扰和被测信号的频率相当， 则很难用滤波的方法消除。此时，必须采 用其它措施，消除干扰源。通常可在信号 源到计算机之间选用带屏蔽层的双绞线或 同轴电缆，并确保接地正确可靠。采用双 绞线作为信号引线的目的是减少电磁。双 绞线能使各个小环路的感应电势相互抵消。 一般双绞线的节距越小抗干扰能力越强。
第三章计算机抗干扰技术
3.3 软件抗干扰措施
（5）输入输出数字信号的抗干扰措施 a.输入的数字信号，可以通过重复检查 的方法 b.反复向这些端口定期重写控制字、输 出状态字，来维持既定的输出端口状 态。 (重复输出同一数据)
3.3 软件抗干扰措施
2 提高软件自身的可靠性 （1）采取措施，减少软件设计中的错 误。 模块化设计、进行软件评审和对软件进 行测试等； （2）采用能提高可测试性的设计
3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.2按干扰与信号的关系分类 （1）串模干扰信号 串模干扰信号是指串联于有用信号源回路之中的干扰， 也称横向干扰或正态干扰。 当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法 正常工作，数据会严重失真，甚至是错误的。 产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布 电容或磁坏链现象时，一个回路中的信号就可能在另 一个回路中产生感应电动势，形成串模干扰信号。另 外信号回路中元件参数的变化也是一种串模干扰信号。 （2）共模干扰信号
3.2 抗干扰技术
3、隔离技术 变压器隔离 继电器隔离 光电隔离
3.2 抗干扰技术
4、串模干扰的抑制 串模干扰 主要来自于电源(多为50Hz的工频干扰及其 高次谐波)、长线传输中的分布电感和分布 电容以及传感器固有噪声等。
3.2 抗干扰技术
抗串模干扰的技术措施有 ： (1)合理选用信号线。 (2)在信号电路中加装滤波器。 (3)选择合适的A／D转换器。 (4)采用调制解调技术。 (5)用光电耦合器隔离干扰。 (6)配备高质量的稳压电源 。
3.2 抗干扰技术
（2）浮地系统和接地系统 接地系统——是指设备的整个地线系统和大 地通过导体直接连接。 优点：对人员比较安全，也有利于抗干扰 。 缺点：可能会导致器件被击穿 。
抗干扰(六讲)
RST ST
为复位输出(低电平有效 产生条件同 为复位输出 低电平有效).产生条件同 低电平有效 产生条件同RST. 为选通输入watchdog定时器输入 定时器输入. 为选通输入 定时器输入
Vcc 为+5V电源 +5V电源 GND 为数字地 N.C. 悬空
2.MAX1232的主要功能 的主要功能 (1)电源监控 电源监控 (2)按钮复位输入 按钮复位输入 (3)监控定时器 监控定时器
1.MAX1232的结构原理 1.MAX1232的结构原理(续) 的结构原理( 当电源过压、欠压时，MAX1232将提供至少 将提供至少250ms宽 当电源过压、欠压时， 将提供至少 宽 度的复位脉冲， 度的复位脉冲，其中的容许极限能用数字式的方法来选 的容限， 择5%或10%的容限，这个复位埋藏也可以由无锁的手 或 的容限 动复位输入； 动复位输入；MAX1232有一个可编程的监控定时器监 有一个可编程的监控定时器监 督软件的执行， 可编程为150ms、600ms或 督软件的执行，该Watchdog可编程为 可编程为 、 或 1.2s的超时设置。下面给出了 的超时设置。 的内部结构图。 的超时设置 下面给出了MAX1232的内部结构图。 的内部结构图
2.7.3 CPU抗干扰技术 抗干扰技术
• 计算机控制系统的CPU抗干扰措施常常采用监 计算机控制系统的CPU抗干扰措施常常采用监 控定时器即看门狗（Watchdog）、 ）、电源监控 控定时器即看门狗（Watchdog）、电源监控 掉电检测及保护）、复位等方法。 ）、复位等方法 （掉电检测及保护）、复位等方法。这些方法 可用微处理器监控电路MAX1232来实现 来实现。 可用微处理器监控电路MAX1232来实现。 1.MAX1232的结构原理 1.MAX1232的结构原理 MAX1232微处理器监控电路给微处理器提供辅助功能以 微处理器监控电路给微处理器提供辅助功能以 及电源供电监控功能。 及电源供电监控功能。MAX1232通过监控微处理器系统 通过监控微处理器系统 电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性， 电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性，它 提供一个反弹的（无锁的）手动复位输入。 提供一个反弹的（无锁的）手动复位输入。
计算机控制系统的干扰及抗干扰措施探讨
号 的频 带不 同 ， 可 以通 过 在 导线 上增 加滤 波 器 的方 法
切 断高 频干 扰 噪 声 的传播 ， 有 时 也可 加 隔离 光 耦来 解 采 用 积 分 型 Ａ ／ Ｏ； 当 干扰 主 要来 自感应 时 ， 对 被 测 信 提高Ｓ ／ Ｎ比 ； 对低 频 干扰 ， 采 用 数 字 决。 电源 噪声 的危 害最 大 ， 要特 别注 意处理 。 所谓辐 射 号尽 早前 置 放大 ， 干扰 是 指走 平 行 线路 ， 通 过 空 间辐 射感 应传 导到 干扰 滤波 ； 数字 信 号传送 时， 采用 负逻 辑 。
计算 机控 制 系统 在 工程 中的应 用 越来 越 多 ， 由于 混 乱 ， 引发计 算机 失控 ， 死机 。 周 围环 境 比较 复 杂 ， 容 易 形成 各 种 干 扰源 ， 如 果 不 采
取恰 当 的 防 范措 施 ， 源自 种干 扰 就 会 影 响 系 统 ， 造 成 系
统 控制 失 灵 、 运 行 不稳 定 等现 象 。因此 研 究计算 机 控
Ｌ 堡 垒 ｌ
ＵＪ ｌ ＡＮ ＣＯ Ｍ ＰＵＴＥＲ
计算机控制 系统 的干扰及 抗干扰措 施探讨
姜 碉
（ 西 南民族 大 学计算机科 学技 术 学 院 四川 成 都 ６ １ ０ ０ ４ １ ）
【 摘 要】 ： 本文分析了计算机控制 系统中的干扰来源和影响， 以及干扰表现方式 ； 按照抗干扰的基
本原 则 ， 探 讨 了如何 对 不 同类型 的干扰 采取相 应 的抗 干扰措 施 ， 提 高 系统 对环境 的 适应 能力 ， 使 实现正
常 的控 制得 到保证 。
【 关键词 】 ： 计算机控制 系统 干扰 抗干扰
１前言
混 乱； 对 于 系 统 内 核本 身 ， 会 使三 总 线 上 的 数 字信 号 ２ ． ４干 扰 的基本 类 型 １ １ 按特 征 分
浅谈计算机控制系统中的抗干扰
和抑制干扰是一个比 较复杂的问 下面就计 题， 算机控制系统中干扰及消除或抑制它的措施
作一简要说明。
2 概述
工业生产过程中的干扰一般都是以脉冲 的形式进入计算机的， 干扰窜入系统的渠道主 要有三条: 即空间干扰， 通过电磁波辐射窜入 系统; 过程通道干扰， 干扰通过与主机相连的 生产过程通道及其它主机的相互通道进人 ， 供 电系统干扰。空间干扰可用良好的屏蔽和正 确的接地、高频滤波加以解决， 故计算机系统 中应重点防止供电系统与过程通道的干扰。
a 。
3.2 过 程通道 干扰及 扰措施 抗干
过程通道是生产过程与主机之间或主机
此外， 正确、 合理地接地， 也是计算机应
用系统抑制干扰的主要方法。
相互之间进行信息传输的路径， 在过程通道中 长线传输的干扰是主要因素。随着系统主振 频率的提高， 计算机系统过程通道的长线传输 更是无法避免。在计算机应用系统中， 传输线
施起来所以难度大 ， 可靠性、稳定性经常成 为系统调试及运行中的问题， 干扰的影响是其 中的主要原因。所谓干扰 ， 就是有用信号以 外的噪声或造成恶劣影响的变化部分的总 称。如我公司发酵车间的计算机控制系统和 动力车间、提取车间的多台小型PLC 控制系 统的应用， 只有消除和抑制干扰， 才能保证系 统的正常运行。在实时控制系统中如何消除
流传输代替电压传输， 可获得较好的抗千扰能 力。 例如以传感器直接输出0一 IO 电 Ma 流在 长线上传输， 在接收端可并上500 。 的精密电 d. 射频干扰; 阻， 将此电 转换为0 一5V 电 然后再送 流 压， 过压、欠压、停电的危害是显而易见的， 人 A/ D 转换器。如下图: 解决的办法是使用各种稳压器、电源调节器， 对付短时间停电则配置不间断电源 (UPS) , 浪涌与下陷是电压的变化， 如果幅度过大 也会、毁坏系统。而使系统无法工作， 解决的 办法是使用快速响应的交流电源调压器。 尖峰电压持续时间很短， 一般不会毁坏系 统， 但对微机系统正常运行位危害很大会造成 3. 3 空间 干扰及抗干扰措施 逻辑功能紊乱， 甚至冲坏源程序。解决方法是 空间千扰主要指电磁场在线路、导线、 使用具有噪声抑制能力的交流电源调压器或 壳体上的辐射、吸收与调制。千扰来自 应用 超隔离变压器。 系统的内部和外部。空间干扰的抗干扰设计 射频干扰对计算机系统影响较小， 加接低 主要是地线系统设计、系统的屏蔽与布局设 通滤波器后可以解决。 计。 过压、 欠压、 停电 b . 浪涌、 下陷、 降出 c. 尖峰电压;
计算机控制系统的抗干扰技术研究
高 曼 敏 化 ． 度 非 成 化 ， 计 算 机 的 电 磁 兼 过路 或 场 耦 台 到 被 干 扰 设 备 场 包 括 静 电 ２ １ 高 使 ２采 用 低 通 滤 波 器 ． 波 器 要 有 良好 的 滤 容 问 题 更 为突 出 ， 如 ， 于 高 速 化 带 来 宽 场 、 场 及 高低 频 电 磁 场 ， 干 扰 的引 八 方 接 地 ， 例 由 磁 其 布线 接 近 地 面 ． ＾ 输 出 引 线 相 互 隔 输
干扰 可 能 经 电 源 线 进 入 控 制 系 统 ． 在 变 压 器 可 以阻 断 系 统 与 电 源 之 间 的 直 接 联
而且 干 扰 频 繁 ， 种 干 扰 都 直 接 或 问 接 地 同一 交 ’ 电 线 路 上 往 往 带 着 各 种 负 载 ， 系 ． 少 它们 之 间 的 耦 台 ． 离 变 压 器 应 有 各 赢供 减 隔 影 响 微 机 系 统 的 工 作 ， 而 影 响 计 算 机 控 如 电 动 机 ． 电器 及 其 他 高 频 设 备 等 ， 些 多 层 屏 蔽 ． 一 次 绕 组 屏 蔽 ． 次 绕 组 屏 从 继 这 如 二 制系 统 的 可靠 怀 和 稳 定 性 ， 此 须 分 析 设 备 的 干 扰 经 电 振 线 会 进 入 微 机 控 制 系 蔽 ， 电 位屏 蔽 ， 屏 蔽 以 及外 屏 蔽 等 。 固 必 等 磁 干扰 的 来 源 ． 究 对 于 不 同 干 扰 应 采 用 相 统 。而 空 间 的电 磁 干 扰 也 可 能 在 较 长 的 电 ２ １５外 部 设 备 自动 加 电 防止 干 扰 ， 宴 研 ． 在 应 的 行 之有 效 的 抑 制 和 消 际 措 施 来 提 高 系 源 线 上 产 生 噪 声 电 压 进 八 控 制 系 统 。 统 的 抗 干 扰能 力 。 １ 电磁 干扰 的 形 成 １２２ 静 电耦 台 时 控 制 系 统 中 外 部 设 备 随 时 与 计 算 机 联 机 、 机 ， 使 生 误 动 作 别 是 关 闭 电 源 脱 致 特
抗干扰技术专业知识
U c1
RC RC Zc3
U cm
RC Zc3
U cm
Us
CMRR 20 lg Ucm 20 lg
Zc3
Un
Z s1 Z1
Zs2 Z2
RC
Zs IC
Z s1
I1
A R1 模
Zs2
I2
B
Ri
拟 地
R2
ZC2 RC
ZC3
U cm
3.2.3 长线传播干扰旳克制
采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，能够消除 长线传播中旳波反射或者把它克制到最低程度。
(3)使用双积分式A/D转换器
双积分式A/D能够有效地克服工频干扰以及对称干 扰旳影响。
(4)选用高抗干扰性旳元器件 (5)供电技术与阻抗匹配技术
3.2.2 共模干扰旳克制
共模干扰是主要旳干扰类型 原因：不同地旳共模电压；模拟信号系统对地旳漏阻抗
1．隔离技术 利用变压器隔离或光电隔离器件把信号侧与输入侧隔
双绞线
放大器
调制
Us
U cm
解调
计算 机系
统
(2)光电隔离
将测量信号由电压－频率转换为脉冲信号，可采用光电
隔离。是一种十分理想旳隔离器件，将输入信号旳 大小转化为光信号旳强弱，控制输出信号旳大小。 用于传递模拟信号旳光电隔离器件目前有了较多旳 应用。
R
放大器
双绞线
Us
C
信号接受端 A/D
U cm
（3）浮地屏蔽 采用浮地与屏蔽措施能够使模拟地浮空，提升整个回路对
1.单端输入：一种输入信号， 地端为参照电压；
共模干扰电压经输入回路 在信号源内阻上产生旳 串模干扰电压为： Zs是信号源内阻，Zi是 输入阻抗 结论：提升系统输入回路 旳输入阻抗，有利于提 升系统旳抗共模干扰能 力。
抗干扰技术
抗干扰技术•定义：抗干扰技术就是研究干扰的产生根源、干扰的传播方式和避免被干扰的措施（对抗）等问题。
机电一体化系统的设计中，既要避免被外界干扰，也要考虑系统自身的内部相互干扰，同时还要防止对环境的干扰污染。
国家标准中规定了电子产品的电磁辐射参数指标。
•外部干扰由使用条件和外部坏境因素决定。
外部坏境有：天电干扰（雷电或大气电离作用以及其他气象引起的干扰电波）天体干扰（太阳和其他星球辐射的电磁波）电气设备的干扰（广播电台或通讯发射台发出的电磁波）瞬变过程的设备也会产生较大的干扰（荧光灯、开关等）内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的有：分布电容、分布电感引起的耦合感应元器件产生的噪声多点接地造成的点位差引入的干扰等等•传播途径静电耦合：磁场耦合：公共阻抗耦合：发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声的影响•串模干扰的抑制串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声机干扰串联在信号源回路中方法是：采用双绞线和滤波器两种措施双绞线：两根互相绝缘的导线扭绞缠绕组成，为了增强抗干扰能力，可在双绞线的外面加上金属编织或护套形成屏蔽双绞线引入滤波电路•共模干扰的抑制共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信号放大器两个输入端上共有的干扰电压方法：采用变压器来隔离“模拟地”和”数字地•长线传输干扰的抑制方法：始端阻抗匹配•抗干扰的措施：提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源，使其不向外产生干扰或将其干扰影响限制在允许的范围之内。
由于车间现场干扰源的复杂性，要想对所有的干扰源都作到使其不向外产生干扰，几乎是不可能的，也是不现实的。
另外，来自于电网和外界环境的干扰，机电一体化产品用户环境的干扰源也是无法避免的。
因此，在产品开发和应用中，除了对一些重要的干扰源，主要是对被直接控制的对象上的一些干扰源进行抑制外，更多的则是在产品内设法抑制外来干扰的影响，以保证系统可靠地工作。
计算机控制系统的抗干扰技术
图 １ 一般交流供 电系统 ２２ 抗信号通道的干扰 ．
（） １屏蔽措 施。由生产现场到计算机 的距 离一般 比较远 ， 输线很 传 长。 传输线越长 ， 线上的干扰就越大 ， 这时需 要使用带屏蔽的双绞线来降
低 共模干扰 。双绞线节距越短 ， 抗干扰效果越好 。
１ 主要 干扰源
１ 电 源 干扰 ． １
关 键 词 ： 算机 控 制 系统 ； 干扰 技 术 ； 件 系统 ； 件 系统 计 抗 硬 软 中 图分 类 号 ：１ ７ ＋ １ ２ ３． Ｐ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
计算机控制系统的被控量 分布在生产现场的各 个角落 ， 由于工业控 制现场环境恶劣 ， 种干扰 大量存 在 ， 各 这些干扰会影 响系统 的测控精 度， 降低 系统的可靠性 ， 严重的还会导致系统的运行混乱 ， 造成生产事故。 因 而 在实际的应用设计 中 ， 要提高控制 系统 的抗 干扰能力 ， 保证计算机 控 制 系统在恶劣的工作环境中能可靠地工作 。 本文从硬件和软件两方面对 计算 机控制 系统的抗干扰技术进行 了初步 的讨论。
断裂处 。 ３３ 程序运行监控 系统（ Ｔ Ｈ ＯＧｌ － ＷＡ Ｃ Ｄ
（） １采用供 电比较稳定 的进线 电源 。计算机控制 系统 的电源进线要
尽量选用 比较稳定 的交流 电源线 ，至少不要将 系统接到 负载变化 大、 晶
闸管设 备多或者有高频设备的 电源上。
（ ） 交流稳 压器稳定 电网电压。 ２采用 一般采用图 １ 的方式设计电源。 首先 ， 电流经过交流稳 压器后 ， 能有效抑制电网电压的波动 。 但输入端的 脉冲干扰 、 多次谐波干扰还可能会传播到后级 电路 。为此在 电路中设有 低通滤波电路。由于低通滤波器主要 由电感 、 电容元件组成 ， 其设计仅允
（） １屏蔽措 施。由生产现场到计算机 的距 离一般 比较远 ， 输线很 传 长。 传输线越长 ， 线上的干扰就越大 ， 这时需 要使用带屏蔽的双绞线来降
低 共模干扰 。双绞线节距越短 ， 抗干扰效果越好 。
１ 主要 干扰源
１ 电 源 干扰 ． １
关 键 词 ： 算机 控 制 系统 ； 干扰 技 术 ； 件 系统 ； 件 系统 计 抗 硬 软 中 图分 类 号 ：１ ７ ＋ １ ２ ３． Ｐ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
计算机控制系统的被控量 分布在生产现场的各 个角落 ， 由于工业控 制现场环境恶劣 ， 种干扰 大量存 在 ， 各 这些干扰会影 响系统 的测控精 度， 降低 系统的可靠性 ， 严重的还会导致系统的运行混乱 ， 造成生产事故。 因 而 在实际的应用设计 中 ， 要提高控制 系统 的抗 干扰能力 ， 保证计算机 控 制 系统在恶劣的工作环境中能可靠地工作 。 本文从硬件和软件两方面对 计算 机控制 系统的抗干扰技术进行 了初步 的讨论。
断裂处 。 ３３ 程序运行监控 系统（ Ｔ Ｈ ＯＧｌ － ＷＡ Ｃ Ｄ
（） １采用供 电比较稳定 的进线 电源 。计算机控制 系统 的电源进线要
尽量选用 比较稳定 的交流 电源线 ，至少不要将 系统接到 负载变化 大、 晶
闸管设 备多或者有高频设备的 电源上。
（ ） 交流稳 压器稳定 电网电压。 ２采用 一般采用图 １ 的方式设计电源。 首先 ， 电流经过交流稳 压器后 ， 能有效抑制电网电压的波动 。 但输入端的 脉冲干扰 、 多次谐波干扰还可能会传播到后级 电路 。为此在 电路中设有 低通滤波电路。由于低通滤波器主要 由电感 、 电容元件组成 ， 其设计仅允
微型计算机控制系统的抗干扰分析
因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低｝ 浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无扭 频大振幅衰减振动， 无桩底反射波。 ｌ 底谐振峰。
； 珂 同 一 功地 、地 厦 杀 仟 彳 班 、班 型 捌 世 上 艺午 同 阴 醒 王： 甘 日 ， Ｉ 桩 输 鄙 分 桩 身 ｘ １
Ｃ ——受检桩的桩身波速值 （／ ｍｓ ）无法确定用Ｃ 值替代 ； ｍ Ａｆ’ —— 幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差 （ ｚ。 Ｈ ）
（ 长春工程 学院，吉林 长春 １０ １） ３０２
摘 要：文章分析 了微机控 制 系统 中各种干扰的 来源，并针
对 电 网 、微 机 控 制 系统 电 源 、微 机 控 制 系统 接 地 、输 入 输 出通
由于上述种种因素 的存在 ，要保证微型计算机系统能长期 稳定 、可靠地工作 ，在系统设计时必须对抗干扰能力 予以足够
２ Ｕｃ时刻前出现严重缺陷反射波或Ｉ 缺陷谐振峰排列基本等间距。相邻频差
ｘ ——桩身缺陷至传感器安装点 的距离 （ ） ｍ； △ｂ ｒ一 速度波第一峰与缺陷反射波峰间 的时间差 （１ ； Ｉ ） Ｉ ８
Ⅳ 周期性反 射波 ，无桩底反射波； △ ， ｃ Ｌ 或ｌ ｆ ＞ ２，无桩底谐振峰。或因桩身 ｌ
（ 二）桩身缺陷位置计算 可采用下列两式计算的一个进行计算 ：ｘ ・ ｘＣ ＝ ＝ Ａｔ・或Ｘ 式 中：
类别 时域信号特征 幅频信号特征 Ｉ ２／ Ｌｃ时刻前无缺陷反射 波，有桩底 桩底谐振峰排列基本等间距 ，其相邻频 反射波 差△ｆ ， ｃ Ｌ ２ ２／ Ｌｃ时亥前出现 轻傲缺 陷反射波 ， 桩底谐振峰排列基本等间距 ，其相邻势 Ｉ Ｉ 有桩底反射波 差△ｆ ｃ Ｌ ￣ 。 ，轻微缺陷产生的谐振峰与 桩底谐振峰之问频差Ａｆ ｃ Ｌ ＇＞， ２ ］ Ｉ Ｉ 有明显缺陷反射波，其他特征介于 Ｉ 与Ⅳ类之间 Ｉ 类
； 珂 同 一 功地 、地 厦 杀 仟 彳 班 、班 型 捌 世 上 艺午 同 阴 醒 王： 甘 日 ， Ｉ 桩 输 鄙 分 桩 身 ｘ １
Ｃ ——受检桩的桩身波速值 （／ ｍｓ ）无法确定用Ｃ 值替代 ； ｍ Ａｆ’ —— 幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差 （ ｚ。 Ｈ ）
（ 长春工程 学院，吉林 长春 １０ １） ３０２
摘 要：文章分析 了微机控 制 系统 中各种干扰的 来源，并针
对 电 网 、微 机 控 制 系统 电 源 、微 机 控 制 系统 接 地 、输 入 输 出通
由于上述种种因素 的存在 ，要保证微型计算机系统能长期 稳定 、可靠地工作 ，在系统设计时必须对抗干扰能力 予以足够
２ Ｕｃ时刻前出现严重缺陷反射波或Ｉ 缺陷谐振峰排列基本等间距。相邻频差
ｘ ——桩身缺陷至传感器安装点 的距离 （ ） ｍ； △ｂ ｒ一 速度波第一峰与缺陷反射波峰间 的时间差 （１ ； Ｉ ） Ｉ ８
Ⅳ 周期性反 射波 ，无桩底反射波； △ ， ｃ Ｌ 或ｌ ｆ ＞ ２，无桩底谐振峰。或因桩身 ｌ
（ 二）桩身缺陷位置计算 可采用下列两式计算的一个进行计算 ：ｘ ・ ｘＣ ＝ ＝ Ａｔ・或Ｘ 式 中：
类别 时域信号特征 幅频信号特征 Ｉ ２／ Ｌｃ时刻前无缺陷反射 波，有桩底 桩底谐振峰排列基本等间距 ，其相邻频 反射波 差△ｆ ， ｃ Ｌ ２ ２／ Ｌｃ时亥前出现 轻傲缺 陷反射波 ， 桩底谐振峰排列基本等间距 ，其相邻势 Ｉ Ｉ 有桩底反射波 差△ｆ ｃ Ｌ ￣ 。 ，轻微缺陷产生的谐振峰与 桩底谐振峰之问频差Ａｆ ｃ Ｌ ＇＞， ２ ］ Ｉ Ｉ 有明显缺陷反射波，其他特征介于 Ｉ 与Ⅳ类之间 Ｉ 类
关于提高计算机控制系统抗干扰性、可靠性方法的研究
关于提高计繇疆信息科拳算机控制系统抗干扰性、可靠性方法的研究张军伟1李毅凯2(1．保定电力职业技术学院河北保定0710022．河北大学图书馆河北保定071002)[摘要]分析各类干扰对计算机控制系统安全可靠性的影响，提出增强计算机控制系统抗干扰性、可靠性的若干技术措施。
阐释提高实时性能在工控计算机系统中的意义和具体的实现方法。
[关键词]计算机控制抗十扰技术实时件能程序容错接地中图分类号：TP3文献标识码：^文章编号：1671—7597(2008)0910033—01一、引言近年来，计算机控制系统在工业自动化、生产过程控制、智能化仪表等领域的应用越来越深入和广泛。
计算机控制系统是自动控制理论和计算机技术相结合的产物。
其运行是计算机与外部世界动态交换、处理信息的过程。
外部的干扰、内部的故障都会导致系统的不稳定，使计算机硬件的工作遭到破坏，计算机的软件也受到冲击，甚至酿成灾难性的恶果。
因此，提高计算机控制系统的可靠性与抗干扰能力，不仅涉及其使用价值和经济效益，而且对生产设备和人身安全都具有重要的意义。
=、各类干扰_及其对计算机控制系统的影一干扰是指除有用信号以外的散杂信号。
这些散杂信号中的某些信号会引起有用信号的畸变从而产生数据错误，扰乱程序的正常运行，有些甚至损坏计算机控制系统。
干扰包括外部干扰和内部干扰，外部干扰是由与计算机控制系统本身不相干的外部环境和使用条件产生的；而内部干扰则是指由控制系统的结构布局、生产工艺等冈素引起的干扰。
三、计算机控制系统抗干扰技术要想抑制干扰的产生就要分析干扰形成的原因，从而帮助我们将干扰对系统造成的危害降到最低限度。
形成千扰的基本要素有三个，如图l所示。
(1)干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都町能成为干扰源。
(2)传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
(3)敏感对象。
指容易被干扰的对象。
广———]厂————]厂—————1I干扰源卜．|传国逸径卜．I敏撇I．．．．．．．．．．．．．_J【．．．．．．．．．．．．．．．．．-J1．．．．．．．．．．．．．．．．_J图l干扰形成的基本过程由图1可以看出，干扰源、传播路径、敏感器件三个因素是形成干扰的必要条件。
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在传感器出口处将被测信号由电压转换为电流，以电流形
式传送信号，将大大提高信噪比，从而提高传输过程中的
抗干扰能力。
2020/3/13
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计算机控制系统的抗干扰技术
三、长线传输干扰的抑制
在计算机控制系统中，由于数字信号的频率很高，很 多情况下传输线要按长线对待。
信号在长线中传输时会遇到三个问题：一是长线传 输易受到外界干扰；二是具有信号延时；三是高速度变化 的信号在长线中传输时，还会出现波反射现象。
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计算机控制系统的抗干扰技术
1．终端匹配 为了进行阻抗匹配，必须事先知道传输线的波阻抗RP，
波阻抗的测量如图8所示。
图8 波阻抗测量原理图
调节可变电阻R，并用示波器观察门A的波形，当达到完 全匹配时，即R=RP时，门A输出的波形不畸变，反射波完 全消失，这时的R值就是该传输线的波阻抗。
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计算机控制系统的抗干扰技术
2．串模干扰
串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也 称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。图2描述了 串模干扰的情况。共模干扰对系统的影响是转换成串模 干扰的形式来作用于系统的。
图2 串模干扰示意图
2020/3/13
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计算机控制系统的抗干扰技术
2020/3/13
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计算机控制系统的抗干扰技术
图4变压器隔离图
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8
计算机控制系统的抗干扰技术
2．光电隔离 光电隔离是利用光电耦合器完成信号的传送，实现电路
的隔离，如图5所示。根据所用的器件及电路不同，通过光 电耦合器可以实现模拟信号的隔离，也可以实现数字量的 隔离。注意，光电隔离前后两部分电路应分别采用两组独 立的电源。
图5 光电隔离图
2020/3/13
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计算机控制系统的抗干扰技术
当用于模拟信号的隔离时，对光电耦合器的线性特性 要求较高，而且一般要配以相应的校正电路来保证信号的 线性传送。现已有专门用于传递模拟信号的线性光电耦合 器，例如B-B公司的ISO100。
由于光电耦合器具有可靠的开关特性，所以用它来实 现数字信号的隔离是目前光电隔离的主要形式。对模拟信 号的隔离也可以通过V/F变换器将其变成不同频率的数字 信号，然后由光电耦合器传送。
内部干扰主要有：系统的软件不稳定、分布电容或分 布电感产生的干扰、多点接地造成的电位差给系统带来的 影响等。
2020/3/13
3
计算机控制系统的抗干扰技术
二、干扰的作用途径 1．传导耦合 干扰由导线进入电路中称为传导耦合。 2．静电耦合 干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。 3．电磁耦合 电磁耦合是指在空间磁场中电路之间的互感耦合。 4．公共阻抗耦合 公共阻抗耦合是指多个电路的电流流经同一公共阻抗
2．模拟地和数字地的连接
在计算机控制系统中，数字地和模拟地必须分别接地， 然后仅在一点把两种地连接起来。否则，数字回路通过模 拟电路的地线再返回到数字电源，将会对模拟信号产生影 响。
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计算机控制系统的抗干扰技术
图14 模拟地与数字地的连接线路图
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计算机控制系统的抗干扰技术
时所产生的相互影响。
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4
计算机控制系统的抗干扰技术
三、干扰的作用形式 1．共模干扰 共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的
干扰，也称为共态干扰、对地干扰、纵向干扰、同向干扰 等。共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源 的地之间的传输线上电压降造成的，如图1所示。
图1 共模干扰示意图
仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、 增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信 号的器件。
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计算机控制系统的抗干扰技术
二、串模干扰的抑制
1．在输入回路中接入模拟滤波器
根据被测信号的频率范围，选用不同频带的滤波器， 使有用信号顺利通过。
2．使用双积分式A/D转换器
3．程序运行失常
计算机系统引入强干扰后，程序计数器PC的值可能被改
变，这将引起程序执行出现混乱，最终可能导致程序“死循
环”。
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计算机控制系统的抗干扰技术
二、输入/输出软件抗干扰措施 1．开关量(数字量)输入抗干扰措施 对于开关量的输入，为了确保信息准确无误，在软件 上可采取多次读取的方法(至少读两次)，认为无误后再行 输入，如图11所示。 2．开关量(数字量)输出抗干扰措施 当计算机输出开关量控制闸门、料斗等执行机构动作 时，为了防止这些执行机构由于外界干扰而误动作，比如 已关的闸门、料斗可能中途打开；已开的闸门、料斗可能 中途突然关闭。对于这些误动作，可以在应用程序中每隔 一段时间发出一次输出命令，不断地关闭闸门或者开启闸 门。这样，就可以较好地消除由于扰动而引起的误动作 (开或关)。
备一定数量同等功能的模块，通过有关线路的配合，当其中 某一块模块失效时，备用模块即可自动投入运行。
4．故障诊断
在故障发生后及时显示故障信息，尽快定位故障点是提高 系统可靠性的重要保证，控制系统一般都具备自诊断功能。
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计算机控制系统的抗干扰技术
第四节 接地技术
一、计算机控制系统中的地线
计算机控制系统的抗干扰技术
电子系统抗干扰 理论与技术
计算机控制系统的抗干扰技术
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1
计算机控制系统的抗干扰技术
• 第一节 工业现场的干扰及其对系统的影响 • 第二节 过程通道的抗干扰技术 • 第三节 软件抗干扰与硬件冗余技术 • 第四节 接地技术 • 第五节 电源系统的抗干扰技术 • 第六节 印刷电路板抗干扰设计
3．将逻辑地浮空并使机柜良好接地 浮地是指控制装置的逻辑地和大地之间不用导线连接，
以悬浮的“地”作为系统的参考电平。这在很大程度上可 以抑制外部辐射和干扰信号。 4．交流接地点与直流接地点分开
为了避免电阻把交流电力线引入的干扰传输到控制装 置内部，一般将两种地分开。这样既能保证控制系统内部 器件的安全性，又能提高系统工作的可靠性和稳定性。 5．印刷电路板地线的安排
RAM数据冗余就是将要保护的原始数据在另外两个区域
同时存放，建立两个备份，当原始数据块被破坏时，用备份 数据块去修复。
2．程序冗余
在一些对程序流向起决定作用的指令之前插入两条NOP
指令，以保证弹飞的程序迅速纳入正确轨道。在某些重要的 指令前也可插入两条NOP指令，以保证其正确执行。
3．硬件冗余
根据系统的功能及各个模块在系统中的地位和作用，配
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2
计算机控制系统的抗干扰技术
第一节 工业现场的干扰及其对系统的影响
一、干扰的来源
计算机控制系统所受到的干扰源分为外部干扰和内 部干扰。
外部干扰的主要来源有：电源电网的波动、大型用电 设备(如天车、电炉、大电机、电焊机等)的启停、高压设 备和电磁开关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等。
R R1R2 R1 R2
（2）
适当调整R1和R2的阻值，可使R=RP。这种匹配方法
也能消除波反射，优点是波形的高电平下降较少，缺点是
低电平抬高，从而降低了低电平的抗干扰能力。为了同时
兼顾高电平和低电平两种情况，可选取 R1=R2=2RP，此
时等效电阻R=RP。
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17
计算机控制系统的抗干扰技术
6.交流地。交流地是交流50Hz电源的地线，也称为噪声 地。
7.直流地。直流地是直流电源的地线。
2020/3/13
25
计算机控制系统的抗干扰技术
二、常用的接地方法
1．一点接地和多点接地
对于信号频率小于1MHz的电路，采用一点接地，防止 地环流的产生；当信号频率大于10MHz时，应采用就近多 点接地；如果信号频率在1～10MHz之间，当地线长度不 超过信号波长的1/20时，可以采用一点接地，否则就要多 点接地。
第三节 软件抗干扰与硬件冗余技术
一、软件故障的几种表现形式
1．数据采集不可靠
在数据传输过程中仍然会有一些干扰侵入系统，造成采 集的数据不准确造成误差。
2．控制失灵
在计算机控制系统中，控制状态的输出常常取决于某些 条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果，而在这些环节 至控制失灵。
图9 终端匹配图
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18
计算机控制系统的抗干扰技术
2．始端匹配
在传输线始端串入电阻R，如图10所示，也能基本上
消除反射，达到改善波形的目的。一般选择始端匹配电阻
R为：
R Rp Rsc
（3）
其中，RSC为门A的输出低电平时的输出阻抗。
图10 始端匹配图
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计算机控制系统的抗干扰技术
2．设置监视跟踪定时器
监视跟踪定时器，也称为看门狗定时器(Watchdog)， 可以使陷入“死机”的系统产生复位，重新启动程序运行。 这是用于监视跟踪程序运行是否正常的最有效的方法之一， 得到了广泛的应用。
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计算机控制系统的抗干扰技术
四、提高计算机控制系统可靠性的方法
1．数据冗余
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计算机控制系统的抗干扰技术
图11 多次读入流程图
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计算机控制系统的抗干扰技术
三、程序运行失常的软件抗干扰
1．设置软件陷阱
当干扰导致程序计数器PC值混乱时，可能造成CPU离 开正确的指令顺序而跑飞到非程序区去执行一些无意义地 址中的内容，或进入数据区，把数据当作操作码来执行， 使整个工作紊乱，系统失控。针对这种情况，可以在非程 序区设置陷阱，一旦程序飞到非程序区，很快进入陷阱， 然后强迫程序由陷阱进入初始状态。