计算机控制系统的抗干扰及可靠性设计[文字可编辑].ppt

模拟地与数字地的连接线路图 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。 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 在安排印刷电路板地线时，首先要保证地线阻抗较低，为此 必须尽可能地加宽地线；其次要充分利用地线的屏蔽作用，将印 刷电路板全部边缘用较粗的印刷地线环绕整块板子作为地线干线， 并同时在板中的所有空隙处均填以地线。 6 、信号采集系统接地技术举例 3.5 电源系统的抗干扰技术 一、稳压电源抗干扰设计 计算机常用的直流稳压电源如下图所示。该电源采用了 双隔离、双滤波和双稳压措施，具有较强的抗干扰能力， 可用于一般工业控制场合。 抗干扰直流稳压电源示意图 第 3 章 计算机控制系统的抗干扰技术 3.1 工业现场的干扰及对系统的影响 3.2 硬件抗干扰技术 3.3 软件抗干扰及系统冗余技术 3.4 接地技术 3.5 电源系统抗干扰 3.1 工业现场的干扰及对系统的影响 按干扰产生的原因分类 ? （ 1 ）放电干扰 ? 主要是雷电、静电、电动机的电刷跳动、大功率开关触 点断开等放电产生的干扰。 ? （ 2 ）高频振荡干扰 ? 主要是中频电弧炉、感应电炉、开关电源、直流 — 交流 变换器等产生高频振荡时形成的噪声。 ? （ 3 ）浪涌干扰 ? 主要是交流系统中电动机启动电流、电炉合闸电流、开 关调节器的导通电流以及晶闸管变流器等设备产生涌流 引起的噪声。 一、干扰的来源 1 、内部干扰 ① 元器件本身的性能与可靠性。 ② 系统结构设计 ③ 安装与调试 主要是由分布电容或分布电感产生的干扰、多 点接地造成的电位差以及长线传输的波反射给系 统带来的影响等。 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。 2 、外部干扰 ① 外部电气条件 ② 外部空间条件 ③ 外部机械条件 主要是由电源电网的波动、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 影响。 二、干扰的作用途径 干扰信号主要通过以下的途径进入系统内部： 1 ．传导耦合 干扰由导线进入电路中称为传导耦合。 2 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 公共阻抗耦合是指多个电路的电流流经同一公共阻抗时 所产生的相互影响。 三、干扰的作用形式 1 、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。 串模干扰和被测信号在回路中所处的地位是相同的，总 是以两者之和作为输入信号。 信 号 源 AD 转换器 U S U n AD 转换器 U S U n 信号源 干扰源 图 4 － 58 串模干扰形式 1 图 4 － 59 串模干扰形式 2 2 、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， 被测信号源 计算机 Us Ucm AD 转换器 3.2 硬件抗干扰技术 一、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 、继电器隔离 继电器的线圈和触点之间没有电气上的联系，所以可利 用继电器的线圈接收信号，通过触点发送和输出信号，从而 避免强电和弱电信号之间的直接接触，达到了抗干扰的目的 3 、布线隔离 合理布线，满足抗干扰技术的要求。 4 、过压保护电路 如果没有采用光电隔离措施，在输入输出通道上应采用 一定的过压保护措施，以防引入过高电压，侵害控制系统。 5 、使用双积分式 A/D 当尖峰型串模干扰为主要干扰时，使用双积分式 A/D 转 换器，或在软件上采用判断滤波的方法加以消除。 6 为了防止“干扰噪声”通过空间耦合方式侵入信号线而 进入电气设备，在干扰比较强的工业现场，或者对那些比较 微弱的信号，传输时宜选用屏蔽线。 7 、电流传送 当传感器信号距离主机很远时很容易引入干扰。如果在 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。 二、并模干