一文解读计算机控制系统的抗干扰技术途径-作用方式-来源

一文解读计算机控制系统的抗干扰技术途径-作用方式-来源

一文解读计算机控制系统的抗干扰技术途径/作用方式/来源

由于工业现场的工作境往往十分恶劣,计算机控制系统不可避免地受到各种各样的干扰。这些干扰可能会影响到测控系统的精度,使系统的性能指标下降,降低系统的可靠性,甚至导致系统运行混乱或发生故障,进而造成生产事故。

1、抗干扰概述由于工业现场的工作境往往十分恶劣,计算机控制系统不可避免地受到各种各样的干扰。这些干扰可能会影响到测控系统的精度,使系统的性能指标下降,降低系统的可靠性,甚至导致系统运行混乱或发生故障,进而造成生产事故。干扰可能来自外部,也可能来自内部;它通过不同的途径作用于控制系统,且其作用程度及引起的后果与干扰的性质及干扰的强度等因素有关。干扰是客观存在的,研究抗干扰技术就是要分清干扰的来源,探索抑制或消除干扰的措施,以提高计算机控制系统的可靠性和稳定性。

2、干扰的概念干扰使指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。产生干扰信号的原因称为干扰源。干扰源通过传播途径影响的器件或系统称为干扰对象。干扰源、传播途径和干扰对象构成了干扰系统的三个因素。抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取措施来实现的。为了有效的抑制和消除干扰,首先要分清干扰的来源、传播途径以及干扰的作用方式。

3、干扰的来源计算机控制系统中干扰的来源是多方面的,有时甚至是错综复杂。总体上,按照来源,干扰可分为内部干扰和外部干扰。外部干扰与系统所在环境和使用条件有关,与系统内部结构无关。内部干扰则由系统结构布局、制造工艺等引入。

外部干扰:与系统结构无关,是由使用条件和外部环境决定的。外部干扰主要有:天电干扰,如雷电或大气电离作用引起的干扰电波;天体干扰,如太阳或其它星球辐射的电磁波;周围电气设备发出的电磁波干扰;电源的工频干扰;气象条件引起的干扰,如湿度、温度等;地磁场干扰;火花放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。

内部干扰:是由系统的结构布局、线路设计、元器件性质变化和漂移等原因造成的,主要

外军通信抗干扰发展趋势

外军通信抗干扰发展趋势 1、跳频通信装备抗跟踪干扰能力日益提高,抗跟踪干扰已由定频通信抗自动瞄准式干扰发展到跳频抗跟踪干扰 外军提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面,一是适当提高跳速,二是采用变速跳频。外军大部分20世纪80年代的跳频通信装备为中低跳速跳频,较新的跳频通信装备采用了中高跳速跳频,如美国的HF-2000,CHESS,HA VE-QUICKIIA,JTIDS及MILSTAR,瑞典的TRC-350,法国的ALCALTEL111等。值得注意的一点是外军有些跳频通信装备大幅度提高跳速并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的,其主要目的是利用相应的技术体制,由高跳速提高数据传输速率,如:CHESS系统和JTIDS等。另外,提高跳速后,还将给交织和纠错带来方便。当然,提高跳速也会引起其他问题,需要综合考虑。变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一,外军现役跳频电台中也有所采用,但还多是半自动变速或有限种跳速随机变速,有些是通过信令实现跳速牵引,还没有实现真正意义上的变速跳频,这里将其称为准变速跳频,如法国的ERM-9000,TRC-9600,南非的TRC-1600,TRC-600以及瑞典的SFH-41等。 2、跳频通信装备抗阻塞干扰技术逐步成熟 最初提出跳频抗干扰体制,实际上是基于频率分集原理,并以提高跳速为代价实现抗阻塞干扰为出发点的。后来由于数据传输速率越来越高,常规跳频体制的跳速难以适应,形成了实际上的慢跳频(无论绝对跳速多高)。因此,抗阻塞干扰能力一直是跳频通信的重要问题。长期以来很多国家都致力于跳频通信抗阻塞干扰技术的研究,有些成果已得到成功的应用。外军实用化研究成果主要有短波采用自适应选频与跳频相结合的体制,将经过LQA(链路质量分析)选出的最佳或准最佳频率作为跳频频率表生成的基准,如美国的SCl40、英国PATHER-2000、以色列的HF-2000,TRl78、法国的TRC-350H、南非的HF-6000,TRl78A/B,TR390以及瑞典的TRC-350等;超短波采用具有FCS(free channel searce)功能的跳频体制,在一般窄带干扰情况下,使用常规跳频,在遇到宽带阻塞干扰时,自动转到FCS功能,在当前最佳频点上定频工作,一旦宽带干扰消失,又可回到跳频方式上工作,如法国的PR4G、比利时的BAMS等;UHF波段采用了频率自适应与跳频相结合的体制,即在跳频通信过程中自动检测和删除受干扰频率,使系统在无干扰或干扰较弱的频点上跳频,如瑞典的RL-401系列跳频接力机等,但该跳频机在干扰严重时,无更有效的措施,只是自动回到常规跳频状态。 3、扩展频段成为通信抗干扰新的发展趋势 拓宽现有频段、发展多频段,不仅有利于协同通信和全谱作战,还有利于提高跳频通信抗阻塞干扰能力。在拓宽频段方面,外军少数短波电台的频段范围已拓宽到116~50MHz,如美国的M508,RF-500,AN/PRC-132短波电台等;少数超短波电台的频段范围拓宽到30~108 MHz,如比利时的BAMS、荷兰的PRC/VRC-8600、德国的SEMl73/183/193、以色列的CNR-9000、英国的PANTHER-V、法国的PR4G系列电台等,增加了20MHz的带宽。在开发新频段方面,成效显著,最具代表性的是美国的MILSTAR卫星通信系统,采用宽带亚毫米/毫米波,实现宽带高速跳频,跳频带宽达2 GHz。在研制多频段通信抗干扰装备方面更是如火如荼,电台以HF/VHF/UHF三个频段的综合运用为典型特征。如美国的AM-7177A/ARC-182(V),MBITR,MXF-610,MBMMR,SPEAKEASY,英国的SWORDFISH,BOWMAN,南非的MATADOR,TRC-1600,TR600,加拿大的AN/GRC-512(V)等,多频段接力机主要有美国的AMLD4,AMLA3,AN/GRC-226,法国的TFH-150,TFH-701,瑞典的RL401/422,俄罗斯的捷标坦特系列接力机等。 4、提高短波跳频数据速率取得突破进展 自从短波通信出现以来,由于通信体制、器件、信道带宽及天波传输特性等原因,短波

一文解读计算机控制系统的抗干扰技术途径-作用方式-来源

一文解读计算机控制系统的抗干扰技术途径/作用方式/来源 由于工业现场的工作境往往十分恶劣,计算机控制系统不可避免地受到各种各样的干扰。这些干扰可能会影响到测控系统的精度,使系统的性能指标下降,降低系统的可靠性,甚至导致系统运行混乱或发生故障,进而造成生产事故。 1、抗干扰概述由于工业现场的工作境往往十分恶劣,计算机控制系统不可避免地受到各种各样的干扰。这些干扰可能会影响到测控系统的精度,使系统的性能指标下降,降低系统的可靠性,甚至导致系统运行混乱或发生故障,进而造成生产事故。干扰可能来自外部,也可能来自内部;它通过不同的途径作用于控制系统,且其作用程度及引起的后果与干扰的性质及干扰的强度等因素有关。干扰是客观存在的,研究抗干扰技术就是要分清干扰的来源,探索抑制或消除干扰的措施,以提高计算机控制系统的可靠性和稳定性。 2、干扰的概念干扰使指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。产生干扰信号的原因称为干扰源。干扰源通过传播途径影响的器件或系统称为干扰对象。干扰源、传播途径和干扰对象构成了干扰系统的三个因素。抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取措施来实现的。为了有效的抑制和消除干扰,首先要分清干扰的来源、传播途径以及干扰的作用方式。 3、干扰的来源计算机控制系统中干扰的来源是多方面的,有时甚至是错综复杂。总体上,按照来源,干扰可分为内部干扰和外部干扰。外部干扰与系统所在环境和使用条件有关,与系统内部结构无关。内部干扰则由系统结构布局、制造工艺等引入。 外部干扰:与系统结构无关,是由使用条件和外部环境决定的。外部干扰主要有:天电干扰,如雷电或大气电离作用引起的干扰电波;天体干扰,如太阳或其它星球辐射的电磁波;周围电气设备发出的电磁波干扰;电源的工频干扰;气象条件引起的干扰,如湿度、温度等;地磁场干扰;火花放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。 内部干扰:是由系统的结构布局、线路设计、元器件性质变化和漂移等原因造成的,主要

计算机控制系统中的抗干扰技术

第9章计算机控制系统中的抗干扰技术 ●本章的教学目的与要求 掌握各种干扰的传播途径与作用方式以及软硬件抗干扰技术。 ●授课主要内容 ●干扰的传播途径与作用方式 ●软硬件抗干扰技术 ●主要外语词汇 ●重点、难点及对学生的要求 说明:带“***”表示要掌握的重点内容,带“**”表示要求理解的内容,带“*”表示要求了解的内容,带“☆”表示难点内容,无任何符号的表示要求自学的内容 ●干扰的类型*** ●干扰的传播途径***☆ ●各类干扰的抑制方法*** ●辅助教学情况 多媒体教学课件(POWERPOINT) ●复习思考题 ●干扰的类型 ●干扰的传播途径 ●各类干扰的抑制方法 ●参考资料 刘川来,胡乃平,计算机控制技术,青岛科技大学讲义

干扰是客观存在的,研究抗干扰技术就是要分清干扰的来源,探索抑制或消除干扰的措施,以提高计算机控制系统的可靠性和稳定性。 9.1 干扰的传播途径与作用方式 干扰是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。产生干扰信号的原因称为信号源。干扰源通过传播途径影响的器件或系统称为干扰对象。干扰源、传播途径及干扰对象构成了干扰系统的三个要素。 9.1.1 干扰的来源 1.外部干扰 2.内部干扰 9.1.2 干扰传播途径 干扰传播途径主要有:静电耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合。 1. 静电耦合 静电耦合是通过电容耦合窜入其他线路的。 2. 磁场耦合 在任何载流导体周围都会产生磁场,当电流变化时会引起交变磁场,该磁场必然在其周围的闭合回路中产生感应电势引起干扰,它是通过导体间互感耦合进来的。 3公共阻抗耦合 公共阻抗耦合干扰是由于电流流过回路间公共阻抗,使得一个回路的电流所产生的电压降影响到另一回路。 9.1.3 干扰的作用方式 按干扰作用方式的不同,可分为串模干扰、共模干扰和长线传输干扰。 1. 串模干扰 串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声,它串联在信号源回路中,与被测信号相加输入系统. 图9.6 串模干扰示意图图9.7 共模干扰示意图

控制系统抗干扰设计与措施

控制系统抗干扰设计与措施 发表时间:2019-01-25T15:03:19.950Z 来源:《基层建设》2018年第35期作者:刘江山[导读] 摘要:控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。 国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011 摘要:控制系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。抗干扰设计可以通过设备选型和综合抗干扰设计进行,采用优质电源、铠装屏蔽电缆以及选择正确的接地方式等措施提高抗干扰能力。 关键词:控制系统、电磁干扰、抗干扰设计 1概述 随着科学技术的发展,控制系统在工业中的应用越来越广泛。控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行,系统的抗干扰能力关系到整个系统的可靠运行。自动化系统中所使用的各种类型控制系统,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多在强电电路和设备所造成的恶劣电磁环境中运行。要提高控制系统可靠性,这就要求控制系统生产厂家用提高设备的抗干扰能力;同时在工程设计、安装调试和使用维护中引起高度重视,增强系统的抗干扰性能。 2控制系统中电磁干扰源及对系统的影响 2.1系统信号的干扰 控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损坏。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰。控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。 接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地反而会引入严重的干扰信号,使控制系统无法正常工作。 此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,形成干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存储,造成数据混乱、程序故障或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。 2.2控制系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的互相电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器间的互相不匹配使用等。这属于控制系统制造厂对系统内部进行电磁兼容设计内容,但要选择具有较多应用业绩或经过考验的系统。 3控制系统工程的抗干扰设计为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰,必须从设计阶段开始便采取抑制措施:抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力。 控制系统的抗干扰是一个系统工程,要求制造单位设计生产有较强抗干扰能力的产品,使用部门在工程设计、安装调试和运行维护中予以全面考虑,才能保证系统的电磁兼容性的运行可靠性。 3.1设备选型 在选择设备时,首先要选择有较高抗干扰能力的产品,尤其是抗外部干扰能力,如采用浮空技术、隔离性能好的控制系统系统;其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标,如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作;另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩,国内工业现场的电磁干扰相比欧美地区高许多,对系统抗干扰性能要求更高,因此要求进口设备的抗干扰能力更高。 3.2综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要包括:对控制系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰;对外引线进行隔离、滤波,特别是动力电缆,分层布置,以防通过外引线引入传导电磁干扰;正确设计接地点和接地装置,完善接地系统。另外还必须利用软件手段,进一步提高系统的安全可靠性。 4抗干扰措施 4.1采用性能优良的电源 在控制系统中,电源占有极重要的地位。电源干扰串入控制系统主要通道(如CPU电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与控制系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在,对于控制系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好电源,而对于变送器和控制系统的供电电源,并没受到足够的重视,虽然采取了一定的隔离措施,但效果不大。所以,对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器,以减少控制系统的干扰。目前采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能,是一种理想电源。 4.2电缆的选择及敷设 为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆,采用了铠装屏蔽动力电缆,从而降低了动力线产生的电磁干扰。 不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层敷设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,以减少电磁干扰。 4.3正确选择接地方式,完善接地系统 接地的目的通常有2个,其一为了安全,其二为了抑制干扰。完善的接地系统是控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;不接地时,应在控制系统侧接地;信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接地。

PLC控制系统抗干扰技术设计策略

PLC控制系统抗干扰技术设计策略 中文摘要 自动化系统所使用的各种类型PLC中,有的是集中安装在控制室,有的是安装在生产现场和各电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力,另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。 关键词PLC,industry automation,anti-interference,可编程控制器,自动化

Title:PLC control system anti-jamming technology design strategy Abstract Automation systems used in various types of PLC , some centrally installed in the control room , some installation on production sites and electrical equipment , most of them in a harsh electromagnetic environment formed by the strong electric circuits and power installations . Keywords PLC industry automation anti-interference Programmable controllers automation

电子系统中的抗干扰技术_介绍

电子系统中的抗干扰技术 摘要:应用硬件抗干扰措施是必不可少的一种有效方法。本文中介绍了几种形式的干扰以及解决方法,如信号如何走线、接地的安全可靠、印制电路板避免干扰的设计、电源使用注意事项等几方面进行了阐述。通过合理的硬件电路设计,可以削弱或 抑制绝大部分干扰。实践应用取得了良好的效果。 关键词:抗干扰、屏蔽、电磁辐射。 0 引言 干扰是无处不在的,干扰可导致系统工作不正常,输出信息失真,严重可导致系统瘫痪。抗干扰设计是设备长期稳定运行的保证;随着电子技术的发展、电子设备的普及应用,抗干扰技术的研究显得越来越重要,应用也越来越普及。电子工程师从设备的研制阶段就应使用抗干扰技术,抗干扰技术始终贯穿于设备的设计、制造、安装、使用等各个阶段。 1 抗干扰技术应用 1.1 电源使用方面 有些电源在通断的一瞬间会对小功率电子设备造成损害,对附近的电子设备形成干扰。例如,显示器附近有电源设备时,有时开关电源设备的一瞬问会导致显示器闪一下,如果电源功率较大或靠的太近,而显示器屏蔽效果又达不到要求,显示器就会出现波纹,影响使用。 解决方法是:电源设备加装屏蔽层,采取有效的接地措施,电源线也应带屏蔽层,显示器等易受干扰的设备应尽量远离电源。 1.2 信号传输方面 信号在传输过程中由于线缆过长、过细,绝缘性能不好,没有采取有效的屏蔽、接地措施,信号传输就会受到干扰,特别是正电平信号受干扰影响较大。解决方法有: (1)信号采用负电平传输。 (2)容易相互干扰的信号分开传输。 (3)高频信号单独采用同轴电缆传输。 (4)模拟信号、数字信号分开传输。 (5) (内部可采用一根信号线附近一根地线的接线形式)。 (6)尽量采用带有屏蔽层的电缆,屏蔽层接地。线缆的绝缘性能要好。 (7)正确使用双绞线可起到消除电磁干扰的作用,通常网络线缆都是采用双绞的形式。

关于CBTC系统无线通信抗干扰技术的研究

技术装备 52 MODERN URBAN TRANSIT 6/2009现代城市轨道交通 0引言 列车控制系统在地铁信号的发展过程中,经历了从单向轨道电路到双向无线通信的变革。目前广泛应用于地铁列车控制系统的是基于无线通信的列车控制系统(CBTC)(图1)。而无论基于无线局域网还是专用无线网的通信,都存在同频或邻频干扰的问题。为此,如何引入技术手段,提高CBTC系统的抗干扰能力,保证其可靠、稳定运行十分重要。 1无线局域网 1.1结构 无线局域网(WLAN)是计算机 网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,利用电磁波完成数据交互,实现传统有线局域网的功能。WLAN的核心结构如图2所示。 从图2可以看到,WLAN的工作层有介质访问控制层(MAC)和物 理层(PHY),其中物理层分为PLCP(物理层收敛过程)子层和PMD(物理机制相关)子层。PLCP子层通过将MAC层信息映射到PMD子层,使MAC层对物理层的依赖减到最低,而PMD子 层则提供了控制无线介质 的方法和手段。WLAN的物理层采用扩频工作方式,包括FHSS(跳频扩频)、DSSS(直接序列扩频)、HR/DSSS(高速直接序列扩频)和OFDM(正交分复用),无线工作频段为ISM:2.4~2.4875GHz以及U-NII:5.725~5.850 GHz(取决于采用的标准)。在IEEE802.11结构内还包含两个管理实体(MAC层管理实体MLME和PHY 物理层管理实体PLME)和管理信息库(MIB),从而控制MAC层和PHY层的工作状态。 1.2MAC层干扰问题 无线局域网的MAC层的载波监听多路访问/冲突检测方法(CSMA/CD)协议问题,从理论上讲,MAC层的CSMA/CD协议完全能够满足局域网级的多用户信道竞争问题,但是,对应无线环境而 邱鹏:南京恩瑞特实业有限公司轨道交通事业部,助理工程师,南京 211106 关于CBTC系统无线通信 抗干扰技术的研究 邱鹏 李亮 摘 要:研究基于无线传输的CBTC系统车-地通信抗干扰技术,通过 分析无线局域网中的同频干扰,结合重复累积码、感知无线电、一致性测试3项技术,提出1套在CBTC系统设计和系统运营两个阶段抑制同频干扰的完整解决方案。 关键词:车地通信;同频干扰;重复累积码;感知无线电;一致性测试 注:LLC即逻辑链路控制;WEP即有线等效保密 图2WLAN 的核心结构 图1CBTC 系统框图 车载部分 车载ATC定位 数据通信部分 无线传输系统 轨旁网络装置 ATS 轨旁ATC系统 LLC WEPMAC PHY DSSS FH IR OFDMMACMgmt MIB LLC MAC 业务接口 MAC管理业务接口MAC子层 MAC管理层 PHY业务接口 PHY管理业务接口PHY管理层 PLCP子层PMD 子层

计算机软件抗干扰技术

工控计算机软件抗干扰技术 0引言 工业现场各种动力设备在不断地启停运行。使得现场环境恶劣,电磁干扰严重。工业控制计算机在这样的环境里面临着巨大的考验。可以说我们研制的工业控制系统能否正常运行,并且产生出应有的经济效益,其抗干扰能力是一个关键的因素。因此,除了整个系统的结构和每个具体的工控机都需要仔细设计硬件抗干扰措施之外,还需要注重软件抗干扰措施的应用。我们在多年的工业控制研究中,深感工业现场意外因素太多并且危害很大。有时一个偶然的人为或非人为干扰,例如并不很强烈的雷击,就使得我们自认为无懈可击的硬件抗干扰措施无能为力,工控机死机了(即程序跑飞了)或者控制出错了(此时CPU内部寄存器内容被修改或者RAM和I/O口数据被修改)。这在某些重要的工业环节上将造成巨大的事故。使用软件抗干扰措施就可以在一定程度上避免和减轻这些意外事故的后果。软件抗干扰技术就是利用软件运行过程中对自己进行自监视,和工控网络中各机器间的互监视,来监督和判断工控机是否出错或失效的一个方法。这是工控系统抗干扰的最后一道屏障。 1工控软件的结构特点及干扰途径 在不同的工业控制系统中,工控软件虽然完成的功能不同,但就其结构来说,一般具有如下特点: * 实时性:工业控制系统中有些事件的发生具有随机性,要求工控软件能够及时地处理随机事件。 * 周期性:工控软件在完成系统的初始化工作后,随之进入主程序循环。在执行主程序过程中,如有中断申请,则在执行完相应的中断服务程序后,继续主程序循环。 * 相关性:工控软件由多个任务模块组成,各模块配合工作,相互关联,相互依存。 * 人为性:工控软件允许操作人员干预系统的运行,调整系统的工作参数。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扰下,工控软件的周期性、相关性及实时性受到破坏,程序无法正常执行,导致工业控制系统的失控,其表现是: * 程序计数器PC值发生变化,破坏了程序的正常运行。PC值被干扰后的数据是随机的,因此引起程序执行混乱,在PC值的错误引导下,程序执行一系列毫无意义的指令,最后常常进入一个毫无意义的“死循环”中,使系统失去控制。 * 输入/输出接口状态受到干扰,破坏了工控软件的相关性和周期性,造成系统资源被某个任务模块独占,使系统发生“死锁”。

无线通信抗干扰技术性能

无线通信抗干扰技术性能 随着人们生活水平的提高,无线通信技术在人们生活中起到了越来越重要的作用。无线通信技术的发展,使人们能够打破时间、空间的限制,随时随地进行信息交流,使得工作效率大大提高,为人类社会的发展做出了巨大的贡献。然而在无线通信技术的使用中,经常会受到通信环境等因素的干扰,因此,无线通信抗干扰技术就显得十分的重要。 1无线通信抗干扰技术发展现状 无线通信受到的干扰主要包括码间、共道和多址三种常见的类型。无线通信会受到干扰是有其本身的特性所导致的,在无线信号的使用中会受到调制、频率以及带宽等多方面的影响,其中一部分是自然存在的,一部分是由于人为原因导致的。这些因素共同对无线信号的传输造成一定的影响,继而对无线通信形成干扰。因此,我们就需要对无线通信技术抗干扰技术进行深入的研究目前在无线通信抗干扰技术中,主要应用的技术包括以下几类:(1)频域处理抗干扰技术。该类技术又可以分为直接序列扩频抗干扰技术和跳频抗干扰技术。(2)空间处理抗干扰技术。主要包括自适应天线技术和分集技术。(3)时域处理抗干扰技术。主要包括跳时技术和通信猝发技术。此外,目前多维联合抗干扰、认知抗干扰等新技术也得到了较好的发展。 2无线通信抗干扰技术性能分析 2.1频域处理抗干扰技术 2.1.1直接序列扩频抗干扰技术 直接序列扩频抗干扰技术目前在各个领域都得到了较为广泛的应用,其主要是通过调整信号频率并解码、保存信号,将单位频带的功率降低来隐藏通信信号,从而使信号受到的外界干扰减少。该技术抗多径干扰、抗截获的能力较强,但是其处理增益会受到码片速率和信源的比特率限制,因此在实际的应用中可能会遇到频道数少、带宽大等问题。 2.1.2跳频抗干扰技术

通信抗干扰技术

工控系统的通信抗干扰技术 0 引言 一个工控系统常常由几台、几十台甚至更多的工业控制机组成各种形式的分布式测控系统。直接控制级(DDC)可以独立完成本地的数据采集和控制任务,主站负责系统的管理。所有的机器连接成网络互通信息,就可以完成以整体目标为宗旨的相互协调配合,达到更高的控制水平和管理层次。系统的通信因此就成为所有的机器协调一致的关键环节。对于工控系统的设计者来说,面对工业现场严重的干扰,提高通信网络的抗干扰能力无疑是非常重要的事。 1 给RS232C通信接口加装光隔电流环的抗干扰措施 RS232C是微机之间最常用的点对点串行通信接口,但RS232C的抗干扰能力很差。这是由于RS232C采用单端信号传输,而它的连接电缆把它所连接的两台机器的地又连接在了一起,因此,当两个地线之间的地电位不一致时,就有共模干扰电压产生。于是就造成了严重的干扰,甚至烧毁接口器件。如果给RS232C加装一个光隔电流环,就可以隔断两个地之间的联系,从而极大地提高其抗干扰能力。图1是RS232C加光隔电流环的电路原理图。图中,U1是工控机1的RS232C发送接口芯片1488,U2是工控机2的RS232C接收接口芯片1489。它们之间的通信信道已经由T1、T2组成的光隔电流环驱动。当工控机1发送“0”时,U1输出约+11 V,它使光隔管T1的发光二极管发光,使得T1的光电三极管导通,其发射极输出电流i。电流i通过通信线路,驱动光隔管T2的发光二极管发光,使得T2的光电三极管导通,其发射极输出电压约+11 V,接收芯片U2转换该电压成为TTL电平“0”。当工控机1发送“1”时,T1、T2截止,通信线路没有电流,T2的发射极输出-12 V,U2转换它成为TTL电平“1”。图中的C1、D2,C2、D3起加速作用。本电路经实际使用,可以构成几公里的通信。需要注意的是,光隔电流环的电源一定要选用与工控机电源隔离的电源。接地点D1、D2、D3各自独立于各自的体系,不能混接!由于工控机和外电路完全隔离,因此显著地提高了工控机的抗干扰水平。 图1 RS232C光隔电流环电路原理图 对RS232C进行光隔电流环改造,隔断了工控机与外界的电的联系,显著地提高了工控机的抗干扰能力。而且这种改造只是在插口上进行,不涉及到工控

讲义_第六章_计算机控制系统的抗干扰技术

第六章计算机控制系统的抗干扰技术 6.1 工业现场的干扰及对系统的影响 在对生产过程的计算机控制过程当中,常常会因为各种各样的干扰导致控制不准确或失常。很多从事计算机控制的人员都会有这样的经历,当他把经过千辛万苦安装和调试好的样机投入工业现场进行运行时,却不能够正常工作。为什么在实验室调试时就很好,到了现场就不行呢,原因就是在生产现场的工业环境中有强大的干扰,微机系统如果没有采取抗干扰措施,或者措施不力。(当然,还有其它原因,比如设计本身的不完善导致出错,或者在运输安装过程中对设备有所损坏,接线不正确等,但这类原因可以比较容易发现并迅速改正。)因此,抗干扰技术对于计算机控制系统来讲是非常重要的。 所谓干扰,就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。在生产过程中,人们不断的积累各种抗干扰技术,可以分为硬件措施和软件措施。一个成功的抗干扰系统是硬件和软件相结合构成的。硬件抗干扰效率高,但要增加系统的投资和设备;软件抗干扰投资低,以CPU的开销为代价的,影响到系统的工作效率和实时性。 6.1.1 干扰的来源 微机控制系统所受到的干扰源分为外部干扰和内部干扰。 1 外部干扰 外部干扰指那些与系统结构无关,而是由外界环境因素决定的,主要是空间电与磁的影响,环境温度,湿度等气象条件也是外来干扰。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。 2 内部干扰 内部干扰则是由系统结构,制造工艺等决定的。内部干扰主要有:系统的软件干扰、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。长线传输的波反射,多点接地的电位差,元器件产生的噪声也属于内部干扰。 6.1.2 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。电源线、输入输出信号线都是干扰经常窜入的途径。 6.1.3 干扰的作用形式 各种干扰信号通过不同的耦合方式进入系统后,按照对系统的作用形式又可分为共模干扰和串模干扰。 1 共模干扰(共态干扰)

北斗卫星导航系统抗干扰技术研究与实现

109 1 北斗卫星导航系统抗干扰技术概述 1.1 北斗卫星导航系统的概述 北斗卫星导航系统是一项高效的定位、导航技术,目前已被应用于我国的很多城市中。然而,由于我国领土面积广阔,不同省市地区的地形地貌等方面存在一定的差异,而卫星导航会在一定程度上受到环境条件、电磁波变化等因素的影响,因此在北斗卫星导航系统运行过程中,很容易受到干扰影响。相关技术人员应不断加强对导航系统抗干扰技术的研究,确保该系统能够正常稳定地运行下去,为使用者提供更加安全的定位导航服务。 1.2 北斗卫星导航系统受到的干扰类型 目前来看,北斗卫星导航系统所受到的干扰类型可以大致分为两种类型:(1)欺骗型的干扰方式,即通过对非正式基站进行操作,向北斗卫星导航系统发送一系列错误的信号,从而导致导航终端的定位信息发生错误。(2)压制型的干扰方式,即通过操作干扰能力较强的干扰机,发出具有一定的干扰性信号来对导航终端进行干扰,从而导致卫星导航系统无法对正确信号进行科学的处理,进而对接收设备的功能受到极大的破坏。 1.3 北斗卫星导航系统抗干扰技术类型 当前国内外已存在的卫星导航抗干扰技术类型主要包括几种[1]:(1)空域滤波抗干扰技术,该技术通过对大量阵元进行排列,从而将正确信号与错误信号有效进行分隔,进而将干扰程度降到最低。(2)时域滤波抗干扰技术。该技术通过对数字信号进行科学的处理,从而对分贝较大的干扰信号产生较强的削弱效果,该技术能够对单频、窄带等类型的干扰信号产生很好的抑制效果,但与此同时,该技术也会对原本的信号产生一定的影响,从而对信号的接收产生较大的不良影响。(3)空时自适应滤波抗干扰技术。该技术的原理就是在二维空间内对干扰信号进行抑制和处理,很好地弥补了空域滤波抗干扰技术中所存在的缺陷。 2 北斗卫星导航系统抗干扰技术当前应用状况 2.1 滤波技术的应用情况 滤波技术分为以阵列天线为基础的空域滤波抗干扰技术及空时二维滤波抗干扰技术,以及以单天线为基础的频域滤波抗干扰技术和时域滤波抗干扰技术。在应用过程中,滤波技术当前所存在的优缺点如下: (1)空域滤波技术的应用。该技术通过处理器与天线阵之间的连接,来实现降低干扰信号的功能,然而该技术存在的缺陷为其自身 移项机的精准度有限,因此会对最终所测得的相位结果产生一定的影响。此外,该技术所能处理的干扰信号数量有限,在高强度的工作环境下,其自身的性能损耗相对来说比较明显。(2)空时二维滤波技术的应用。该技术相对于空域滤波技术来说做出了一定的调整,即在各阵源内加设一定量的延迟抽头。这样一来,能够使整个天线阵的自由度得到明显的增强,进而有效提高系统的抗干扰能力。(3)频域滤波技术的应用。该技术是利用傅立叶变换来对信号进行处理,相较于其他抗干扰技术来说,此类技术的处理过程更加简便,所能提供的零态深度及处理范围也更加广泛。然而频域滤波技术对带宽不同的干扰信号来说,其抑制效果往往也不同,对于窄带的抑制能力明显要强于对宽带的抑制。(4)时域滤波技术的应用。该技术是通过对数字信号进行接收和处理,从而完成对三十分贝以上窄带干扰信号的抑制。该技术往往可以同时对大量的窄带信号进行处理,但是在对宽带信号的处理方面明显不具有优势。 2.2 波束形成技术的应用情况 波束形成技术是通过对阵列天线进行利用,以提高正确信号在传播过程能够受到增益的效果,进而对其他干扰信号起到很好的抑制作用。相较于滤波抗干扰技术的应用,波束形成技术具有更强大的性能,能够明显降低滤波技术应用过程中所出现的误差,从而做到更加精准地导航。除此之外,波束形技术还能减小设备自身的受损程度,确保卫星导航系统能够具有更加强大的抗干扰能力。 3 北斗卫星导航系统抗干扰技术的实现 3.1 波束形成抗干扰技术的实现 干扰信号及卫星信号混合而成的信号在经过微波电路中以后,会共同经过一系列的数字变换,最后通过波束形成技术使得干扰信号被分离出来。与此同时,系统通过对相关数据进行处理能够获取相应的控制权值,进而对多重数据信息进行分析组合,确保正确的卫星信号能够得到明显的加强,并同时在干扰信号的方向产生较大的抑制效果。最后,系统通过对混合信号再次进行变换,从而输出相应的中频信号。波束形成抗干扰技术能够同时对大量的卫星信号进行控制,在其应用过程中,技术人员需要对相关的动态放大器进行设计,并选择能够对增益进行自动控制的技术,从而确保微波射频通路能够持续呈现饱和的状态,进而能够对信干噪比进行优化[2]。 3.2 滤波抗干扰技术的实现 滤波抗干扰技术需要通过频域窄带及空时自适应宽带干扰抑制技术的应用来实现,其中频域窄带干扰技术能够对变化较快的干 收稿日期:2019-07-06 作者简介:张高巍(1978—),男,宁夏隆德人,硕士研究生,毕业于北京理工大学,工程师,研究方向:卫星导航定位和惯性导航定位系统的测量。 北斗卫星导航系统抗干扰技术研究与实现 张高巍 (中国人民解放军92785部队,河北秦皇岛 066000) 摘要:本文探讨了北斗卫星导航系统抗干扰技术概述,分析了北斗卫星导航系统抗干扰技术当前应用状况,研究了北斗卫星导航系统 抗干扰技术的实现。 关键词:北斗卫星;导航系统;抗干扰技术中图分类号:TN967.1文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2019)08-0109-02 应用研究 DOI:10.19695/https://www.360docs.net/doc/1b16201155.html,12-1369.2019.08.59

PLC控制系统的抗干扰措施

PLC控制系统的抗干扰措施 0 前言PLC(可编程控制器)是一种用于工业生产自动化控制的设备,生产厂家在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施,所以具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性,因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。但是由于它直接和现场的I/O设备相连,外来干扰很容易通过电源线或I/O传输线侵入,从而引起控制系统的误动作。尤其是当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或者安装使用不当,都不能保证PLC的正常运行。所以要提高PLC控制系统的可靠性,就要从多方面提高系统的抗干扰能力。 1 干扰源及其分类 影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样,大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源,即干扰源。 干扰类型通常按噪声产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。 1、按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等。 2、按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等。 3、按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。 (1)共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流,亦可为交流。 (2)差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。 2 PLC控制系统干扰的主要来源 1、来自空间的辐射干扰。空间的辐射电磁场(EMI),主要由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。其影响主要通过两条路径:一是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;二是对PLC通信网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小特别是频率有关。

通信干扰

通信干扰与抗干扰技术综述 班级: 0108** 学号: 0108**** 姓名: ******

目录 一、通信干扰 (2) 1.1 通信干扰的特点 (2) 1.2 通信干扰的分类 (3) 1.3 信干扰的一般过程和影响因素 (5) 二、通信抗干扰 (6) 2.1概述 (6) 2.2通信抗干扰原理 (7) 2.3抗干扰技术 (8) 三、直接序列扩频 (8) 3.1 DS扩频技术基本原理 (8) 3.2 DS抗干扰性能分析 (10) 四、小结 (12)

一、通信干扰概述 1.1 通信干扰的特点 对无线电通信过程的干扰是在无线电通信技术诞生之前就已经客观存在了,如天线干扰和工业干扰等,但是人为有意的无线电干扰却是在无线电通信技术成功应用于战争研究之后才发展起来的。其特点可归纳如下。 1.对抗性 通信干扰是为了破坏或扰乱敌方的无线电通信。其信号发射目的不在于传送某种信息,而在于用干扰中携带的信息去压制和破坏敌方的通信。 2.进攻性 无线电通信是有源的、积极地、主动地,他千方百计的“杀入”到敌方通信系统内部,所以干扰是有进攻性的。 3.先进性 通信干扰每时每刻都以敌方为对象,因此它必须跟踪敌方通信技术的最新发展,并且设法超过敌方,只有这样才能开发出克敌制胜的通信干扰设备。 4.灵活性和预见性 作为对抗性武器,通信干扰系统逆序具备敌变我变的能力,现代战场瞬息万变,为了立于不败之地,通信干扰系统的开发和研究必须注重功能的灵活性和发展的预见性。 5.技战综合性 通信干扰系统有如其他武器一样,其作用不仅取决于技术性能的优良,在很大程度上还取决于其战术使用方法。 6.综合对抗性 无线电通信系统随着现代化战争的发展,已从过去单独的、分散的、局部的发展成为联合的、一体的、全局的通信指挥系统。 7.工作频带宽 无线电通信干扰设备随着现代军事无线电技术的发展,需要覆盖的频率范围

PLC控制系统的抗干扰设计方案

PLC控制系统的抗干扰设计 为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰,必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施:抑制干扰源;切断或衰减电磁干扰的传播途径;提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。 pic控制系统的抗干扰是一个系统工程,要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品,且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑,并结合具体情况进行综合设计,才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时,应注意以下两个方面。 1)设备选型 在选择设备时,首先要选择有较高抗干扰能力的产品,其包括了电磁兼容性(EMC),尤其是抗外部干扰能力,如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统;其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标,如共模拟制比、差模拟制比、耐压能力、允许在多火电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。 2)综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种抑制措施。主要内容包括:对PLC 系统及外引线进行屏蔽,以防空间辐射电磁干扰;对外引线进行隔离、滤波,特别是原理动力电缆,分层布置,以防通过外引线引入传导电磁干扰;正确设计接地点和接地装置,完善接地系统。另外,还必须利用软件手段,进一步

提高系统的安全可靠性。 在PLC控制系统中,电源占有极其重要的地位。电网干扰串入PLC 控制系统,丰要是通过PLC系统的供电电源(如CPL电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。 现在,对于PLC系统供电的电源,一般都采用隔离性能较好的电源,而对于变送器供电的电源和与PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源,并未受到足够的重视,虽然采取了一定的隔离措施,但普遍还不够,主要是使用的隔离变压器分布参数大,抑制干扰能力差,经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以,对于变送器和共用信号仪表供电,应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器,以减少PLC系统的干扰。 此外,为保证电网馈点不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS) 供电,提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能,是一种PLC控制系统的理想电源。 (1) PLC电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线,且后者应采用屏蔽线,并且将屏蔽层接地。数字传输线也要用屏蔽线,并且要将屏蔽层接地。由于双绞线中电流方向相反、大小相等,可将感应电流引起的噪声相瓦抵消,故信号线多采用双绞线或屏蔽

通信抗干扰创新方式

通信抗干扰创新方式 一.概述 在现代高科技战场上,成功的战术通信是保障有效指挥和控制战场局而的关键,通信系统也因此成为各种对抗手段对付的目标,而抗干扰通信能力则是现代战争中通信的最基木的要求之一。利用电子手段对敌无线电通信实施侦察以获取情报,用电子干扰或火力摧毁剥夺其〃发言权“以瘫痪其指挥,已成为电子战的主要内容,但有矛就有盾, 反侦察.抗千扰方面也不示弱。 二、通信干扰 在现代电子战中防电子干扰是电子防御的一个部分,电子干扰根据对敌方电子系统作用性质的不同,分为压制性干扰和欺骗性干扰; 根据干扰形成方法的不同分为有源干扰和无源干扰;根据干扰对象的不同分为雷达干扰、通信干扰、制导干扰、导航干扰、引信干扰.敌我识别干扰.指挥控制与通信系统干扰、光电干扰和空间电子干扰等。 本文重点讨论通信干扰。兵家格言"知彼知己,百战不殆",己被传统的火力战所证实,电子战也不例外,要进行抗干扰通信,先要了解通信干扰的有关内容。 通信干扰属于电子进攻范畴,它是通过通信侦察,在无线电通信系统的传输过程中引人干扰信号,扰敌或破坏敌方无线通信设备之间的信息交换。例如,用噪声干扰使通信信息模糊,造成通信中断,或采用假信息迷惑敌人,使信息传递错误,造成通信混乱。通信干扰按干扰信号的频谱宽度分,有瞄准式干扰.阻塞式干扰和扫频式或跟踪式干扰等。

1?瞄准式干扰 瞄准式干扰是指干扰信号的中心频率与被干扰信号频率重合,或干扰 信号和被干扰信号频谱宽度基本相同。瞄准式干扰因为干扰频率通常是对准相应的一个通信信号频率实施干扰的,也叫单频干扰或 瞄准式干扰频谱窄,干扰功率集中,干扰能量全部用来压制敌方的某 一通信信号,功率利用率高,干扰效果好。但要求频率重合度好, 对干扰机性能要求高,且要有引导干扰频率的侦察部分。通常用于压制敌方重要的指挥通信。 2?阻塞式干扰 阻塞式干扰又称拦阻式干扰。阻塞式干扰是一种宽频带压制性干 扰,它能对一定频段内的所有信号实施干扰。其干扰信号辐射的频谱很宽,通常能覆盖敌方通信设备的整个工作频段,同时压制该频段内的通信信号,因此,也叫多频干扰或“面干扰蔦这种干扰的优点是无需频率重合,也不要引导干扰的侦察设备,干扰设备相对简单。但其缺点是千扰功率分散,干扰效率不高,而且落人干扰频带内的己方通信信号也将受到干扰。阻塞式干扰主要用于压制敌方战术分队的无线电通信。据报道,以美国为首的北约部队使用的“一次性通信千扰机〃就采用了阻塞式干扰方式。这种野战条件下使用的干扰设备市飞机. 导弹投掷到南联盟纵深地带,落地后自动伸出天线,对南联盟通信设施进行全频段的阻塞式干扰。干扰后一次性通信干扰机定时自毁。 3?扫频式或跟踪式干扰

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