計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)過程通道的抗干擾措施

王吉

摘 要 結(jié)合計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的多方面狀況分析其過程通道的干擾模式，主要可分為長線傳輸干擾、共模干擾和串模干擾這三種方式，并通過對這幾種模式的分析，闡述了應(yīng)該采取的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；通道；抗干擾

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）01-0055-01

隨著社會(huì)科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用到各種工程中。但如今周圍的環(huán)境狀況越來越復(fù)雜化，這就促使多種干擾源的形成，從而對計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種各樣的干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行、甚至失靈的狀況。因此，我們對干擾計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的因素進(jìn)行了相關(guān)的研究，以便有多方面的了解，才能對不同干擾源影響計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的問題采取不同的措施，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 關(guān)于計(jì)算機(jī)干擾的產(chǎn)生

1.1 干擾的概念

綜合來講，干擾就是一種除了有用信號的破壞因素，它會(huì)通過傳播途徑對計(jì)算機(jī)設(shè)備的運(yùn)行造成影響，使其不能正常運(yùn)行。干擾還將對計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)產(chǎn)生一定程度的影響，比如它會(huì)使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。干擾系統(tǒng)是由干擾源、耦合通道及干擾對象三個(gè)構(gòu)成要素構(gòu)成的。

1.2 干擾的來源

干擾是有來源的，這個(gè)來源按照傳播方式的不同可以分為兩類，一類是輻射干擾，另一類是傳導(dǎo)干擾。空間中會(huì)有輻射感應(yīng)，輻射干擾就是利用這種輻射感應(yīng)作為介質(zhì)，對干擾對象進(jìn)行干擾。傳導(dǎo)干擾則是以各種線路為介質(zhì)對干擾對象進(jìn)行干擾。電源噪聲會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生很大的影響，所以要加以重視。

1.3 干擾的基本類型

根據(jù)不同干擾的特征來分，干擾可分為交流干擾和直接干擾。根據(jù)干擾的作用形式來分，可分為常態(tài)干擾和共態(tài)干擾，常態(tài)干擾一般來講是由信號源或者各種感應(yīng)引起的，包括串模干擾和橫向干擾，共態(tài)干擾是因?yàn)榻拥貭顟B(tài)的控制狀況不好而產(chǎn)生的。接下來本文會(huì)著重分析計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)過程通道的主要干擾，也就是關(guān)于串模干擾、共模干擾以及長線傳輸干擾的處理措施。

2 抗干擾所遵循的原則

抗干擾的方式有很多，但它們都遵循著幾個(gè)最基本的原則，它們可以通過三個(gè)方面來發(fā)揮作用，那就是在干擾源處對干擾源進(jìn)行一定抑制、把耦合通道切斷、對干擾對象作出一定的調(diào)整，提高干擾對象的自身性能，這些都可以在一定程度上抵抗干擾。

3 計(jì)算機(jī)過程通道的抗干擾措施

對于各種干擾進(jìn)入計(jì)算機(jī)對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，我們要實(shí)行各種措施來對它們進(jìn)行抑制。

3.1 關(guān)于共模干擾采取的抑制措施

信號放大器的地、現(xiàn)場信號源的地、以及計(jì)算機(jī)的地這幾個(gè)因素都是過程控制中非常值得注意的，有很多問題要加以重視，比如在它們之間通常要保持出一段幾十米甚至幾百米的距離，一般還會(huì)有一個(gè)干擾放大器的電位差存在于它們之間，對放大器產(chǎn)生一定程度的干擾以及影響，這種干擾就是共模干擾。下面結(jié)合共模干擾的特點(diǎn)，來對抑制這種干擾進(jìn)行分析。

3.1.1 利用變壓器采取隔離措施

有時(shí)地環(huán)流會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲干擾來影響輸入通道，這時(shí)輸入通道的接地方式采用的是雙端接地方式，這就需要將這個(gè)環(huán)路進(jìn)行隔斷，變壓器的隔離和光耦合的技術(shù)就可以應(yīng)用到這個(gè)過程中來。我們的目的是使共模干擾的電壓不能形成回路，這就要對數(shù)字信號電路和模擬信號的電路進(jìn)行隔離，對隔離之前和隔離后采用的電源，一定要切斷它們之間的地線聯(lián)系，并且這兩組電源應(yīng)該是獨(dú)立的，可以用變壓器來完成這項(xiàng)操作，將數(shù)字地與模擬地進(jìn)行隔斷，來對共模干擾進(jìn)行抑制。

3.1.2 利用光電來進(jìn)行隔離

光電耦合隔離對防止干擾進(jìn)入主機(jī)有著很大的作用，所使用的機(jī)器就是光電耦合器，光電耦合器可以將主機(jī)和過程通道以及其他主機(jī)部分的電路隔斷。關(guān)于光電耦合器的信號傳輸過程，它是靠信號電壓來控制發(fā)光二極管產(chǎn)生發(fā)光，接著傳輸給光敏三極管，光敏三極管受到光的影響會(huì)發(fā)生作用，來完成信號的傳輸。光電耦合器的信號端是由發(fā)光二級管組成的，它的信號輸出端是由光敏三極管的發(fā)射極和集電極組成的，它們都存在于一個(gè)管殼里面，共同組成一個(gè)光電耦合器。光電耦合器一定要經(jīng)過嚴(yán)格的挑選與檢查，因?yàn)樗捎玫氖蔷€形耦合的方式。同時(shí)為了避免誤差的出現(xiàn)，要對非線性耦合進(jìn)行一定程度的校正。

3.2 關(guān)于串模干擾采取的抑制措施

串模干擾也可以叫做正態(tài)干擾和橫向干擾，它以串聯(lián)的形式存在于信號源的回路中。分布電容會(huì)產(chǎn)生一定的靜電耦合，空間磁場引起的磁場耦合，長線傳輸?shù)幕ジ凶饔枚紝σ鸫８蓴_有著很大的影響。

3.2.1 關(guān)于信號引線

關(guān)于信號引線的材料，一般采用的是雙絞線。因?yàn)殡p絞線可以在一定程度上減少電磁感應(yīng)，從而減少空間電磁場的干擾作用，同時(shí)采用雙絞線的信號引線可使各個(gè)環(huán)路的感應(yīng)電勢呈抵消狀態(tài)。在信號引線的選擇過程中要選取有屏蔽層的雙絞線，同時(shí)一定要做好屏蔽測量儀表電磁感應(yīng)的工作。

3.2.2 關(guān)于濾波器

要想更好的抑制串模干擾，最實(shí)用的辦法就是采用具有低通、高通等特點(diǎn)的濾波器。在濾波器的選擇方面，因?yàn)榇８蓴_的變化比被測信號快，所以要以串模干擾的頻率為主要依據(jù)，結(jié)合被測信號的分布形式，選擇合適的濾波器，如有源低通濾波器。

3.3 關(guān)于長線傳輸干擾采取的措施分析

信號會(huì)在長線中進(jìn)行傳輸，但一般會(huì)存在很多問題。比如極易受到外界的干擾、產(chǎn)生波反射、信號會(huì)有延遲等。

3.3.1 關(guān)于終端匹配的分析

在輸出終端要根據(jù)波阻抗的大小來進(jìn)行電阻的匹配，所以要先仔細(xì)測量出傳輸線的波阻抗。

3.3.2 關(guān)于始端匹配的分析

要想盡可能的改善波形，也可以將電阻串入傳輸線的始端，所以在選擇始端匹配時(shí)要計(jì)算出始端匹配的電阻值，這個(gè)電阻值就是傳輸線的波阻抗與輸出低電平的輸出阻抗的差。

3.4 關(guān)于接地

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了抑制噪聲和干擾，接地是很常用的方法。接地的地線有很多種，接地就是為了阻止地線環(huán)路的形成。計(jì)算機(jī)的輸入系統(tǒng)中，一些屏蔽材料的使用也是有原則的。在信號的傳輸過程中一般都會(huì)使用屏蔽線，而有些機(jī)器則使用屏蔽罩，如傳感器、變送器等。在過程中，會(huì)有電容產(chǎn)生在屏蔽層和信號線之間，對信號線進(jìn)行一定的干擾作用，可以不讓屏蔽的電流流過。

4 結(jié)束語

科技在不斷的發(fā)展進(jìn)步，但由于周圍環(huán)境的影響，會(huì)對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)過程通道產(chǎn)生各種干擾，這些干擾有著不同的來源，它們通過各種媒介對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響。環(huán)境的性質(zhì)我們無法改變，所以我們要不斷研究，采取合適的抗干擾措施，以提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾性能。不管是什么形式的干擾，我們要根據(jù)干擾的來源、特征、傳播途徑，結(jié)合它對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響方式來分析怎樣才能有效的控制這種干擾。

參考文獻(xiàn)

[1]孫曾圻.計(jì)算機(jī)控制理論及應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2003.

[2]張德江，于微波.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].高等教育出版社，2007.

[3]林敏，丁金華，田濤.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用[M].國防工業(yè)出版社，2005.endprint