控制系统中的抗干扰技术
控制系统中的抗干扰技术
工业的高速发展对控制系统的依赖性越来越强。 分散型控制 系
统(Distributed Control System)、可编程控制器(Program mable
Logic Controller )、现场总线控制系统( Fidlebus Control
System)以及各种测量控制仪表已是构成工业自动化的 主要硬件设
施。 随着微电子技术的高速发展和电路集成化程度的 提高，单位面
积内大规模集成芯片元器件数越来越多， 所传递的 信号电流也越来
越小，系统的供电电压也越来越低，现已降到 5 V、3 V乃至1.8 V。
因此，芯片对外界的干扰也越趋敏感，所以 显示出来的抗干扰能力也
就越来越低。
想要提高控制系统的抗干扰能力， 我们除了在设计控制系统 本
体的时候提高其抗干扰能力之外更重要的是如何提高控制系 统在工程
应用时的抗干扰技术， 例如对噪声的产生以及噪声在传 播途径中加
以有效的抑制等等。
1 电缆的静电屏蔽和电磁屏蔽 在控制系统中线缆非常重要因为
它在控制系统中最长， 容易 通过近场的耦合干扰控制系统， 并且它
还像一根拾取和辐射噪声 的天线。所以用屏蔽来抑制线缆的静电感应
和电磁感应是抗干扰 的方法之一。
1.1 电容性耦合的抑制 静电屏蔽：当受感应导线的外层包上屏蔽
层以后那么感应的 噪声电压便作用在屏蔽层上， 我们在为屏蔽
层提供一个良好的接 地那么屏蔽层上的电压为零所以受感应导体
上的噪声电压也为 零，所以有效的抑制了电场的耦合。 所以我们
在工业现场无论是 电源电缆或是信号电缆都应采用屏蔽电缆。
1.2 电感性耦合的抑制
电感性耦合即为线路间磁场的相互作用。 在这里我们主要谈 谈
采用电磁屏蔽，包括双绞电缆和同轴电缆的使用。
（1）对作为噪声源的导线施行电磁屏蔽
如果我们对一段导线增加屏蔽那么电流流过后， 全部通过导 体
的屏蔽体返回到干扰源。由于流过屏蔽体上的电流产生磁通 量，且与
导体产生的磁通量大小相等方向相反， 这样在屏蔽体的 外面，不存
在磁通量，既这段导线被屏蔽了。但是在低频时不宜 两端接地。
（2）对作为信号线路施行电磁屏蔽。 信号线路防外界磁场干扰
的最好方法是减少接收环路的面 积以减少干扰磁场对接收环路产生的
磁通量密度。 对于减少接收 环路面积只有加屏蔽体两端接地才可以
做到，才有电磁屏蔽作 用，但是这种情况下电流的频率不宜太低。
（3）双绞线的电磁屏蔽原理及应用。 双绞线本身是一种电磁屏
蔽形式。 对作为噪声源的导线实施电磁屏蔽。
图 1 是双绞线作为噪声源实施电磁屏蔽的原理图。 当双绞线
中有电流流过时在导线绞合所组成的很小的环路内产生相应的
磁通。 而在环路外由于两边导线流过的电流方向相反， 产生的
磁 通方向相反从而大部分磁通被抵消。这种方式常用于供电线
路 上。
对信号线实施电磁屏蔽。
图 2 是双绞线信号线实施电磁屏蔽的原理图。 当双绞线在噪
声的磁通中每根导线均被感应出感应电流， 其感应方向如图 2 所
示。这样同一根导线在相邻两个环的两段上流过的感应电流大小 相等
方向相反，从而被抵消。所以在总的效果上，导线并没有产 生感应电
流。
（4）同轴电缆和屏蔽双绞线。 同轴电缆是一种用金属编织网作
屏蔽的电缆， 在很大的范围 内，具有均匀不变的低损耗的特性阻
抗， 可用于高频乃之超高频 的频段。无论是屏蔽双绞线，或者同轴
电缆，为了抑制电容性耦 合，一般是单端接地，通常是在控制室侧接
地。
2 控制系统的接地
从电气角度来看， 大地具有导电性且有无限大的容电量， 所
以我们可以把大地作为一个等电位点或者等电位面。 接地的作用 有
两点：（ 1）保护人身和设备安全，如保护地、防雷地、防静 电等。
（ 2）抑制干扰，如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。
下面我们来分析几个例子。
2.1 不屏蔽接地干线会带来干扰
现象：有DCS系统采用单独接地，但信号总是不稳定。
原因：经过现场考察发现，其接地干线长数十米，从楼顶沿 外
墙敷设到接地体，没有穿管屏蔽，过长的接地干线，如果没有 屏蔽措
施，接地干线也象是一根天线， 可以接受大量的干扰信号， 使控制
系统无法稳定工作，乃至系统卡被烧毁。
结论：接地干线应愈短愈好，必要时也应该采取屏蔽措施
2.2 和其它接地系统要保持一定距离
现象：某DCS采用单独接地，发现信号干扰很大。
原因：DCS系统的单独接地体和原有的接地网相距不到 5 m
结论：若DCS采用单独接地，其接地体和电气接地网相距必
须大于5 m，和防雷接地体相距必须大于 20 m。
2.3 等电位接地也要考虑接地引入点的位置
现象：有DCS系统采用等电位接地，但信号中常常出现信号 不
规则的波形。
原因：离DCS的接地引入点不到几米处有大功率电动机的接 地
点。
结论：要保持和防雷地、 大电流高电压设备的接地点有不小
于 10 m 的距离。
3 控制系统的雷电防护
（1）雷电对控制系统侵害的途径：静电感应、电磁感应、 反
击、电磁场辐射等。
（2）雷电电脉冲的基本防护措施： ①屏蔽：屏蔽分
为电缆的屏蔽和控制室的屏蔽。第一，电缆的屏蔽：许多行业规 范对
屏蔽电缆的接地， 原则上是一端接地另一端不接地。 但是单 端接地
只能防静电感应抑制不了电磁感应所产生的干扰。 所以延 伸出了信
号传输线的双层屏蔽， 电缆采用双层屏蔽， 两个屏蔽层 的层与层之
间是绝缘的，内层单端接地，抑制电容性耦合；外层 两端或多端接
地， 抑制电感性耦合。 双层屏蔽电缆的外屏蔽层可 采用下述方法实
现：铠装电缆的铠装层；敷设电缆的金属线槽、 金属管等；钢筋混凝
土结构的电缆沟。第二，控制室的屏蔽：控 制室的屏蔽方式大体有建
筑物的自身屏蔽、 金属网格的格栅型大 空间屏蔽以及金属板材围成
的壳体屏蔽等。 壳体屏蔽的屏蔽效果 最好，但投资也很大，适用于
实验室装置。建筑物自身对屏蔽也 有一定的效果， 但效果不理想。
而格栅型大空间的屏蔽可以通过 选择网格宽度的大小来满足控制系统
的需要， 平衡投资的大小和 效果的好坏，格栅型大空间的屏蔽最为
理想。②合理布线： A减
少感应环路面积以减小互感，从而抑制干扰的电感性耦合。 B和
引下线保持一定距离。 ③浪涌保护器： 浪涌保护器是一种限制瞬 态
过电压和分流浪涌电流的器件。 其基本原理是， 它并接在被保 护设
备的附近， 在没有浪涌出现时为高阻抗， 当出现浪涌时就在 很短的
时间内（ ns 级）将雷电流释放到地使浪涌保护器变为低 阻抗，从而
保护了被保护设备。④接地和等电位连接：防雷工程 的接地系统用于
雷电流的释放； 抑制雷电电磁脉冲的电磁感应和 静电感应； 将分开
的仪表装置通过等电位连接， 以减少控制系统
的设备在金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的 电位
差。
4 控制室的静电防护 静电在工程中的应用：静电除尘、静电喷
涂、静电净化、静 电复印等。
4.1 静电放电的特点
（ 1）由于静电放电的时间是 ns 级的峰值电流可达数十安培，
所以说瞬间的功率十分巨大。（ 2）由于电流波形的上升时间很 短，
即 di/dt 很大，所以可以感应出几百伏乃至上千伏的高电位， 从而
产生出强电场。 由于电流脉冲上升时间极快， 持续时间极短， 所以
产生的静电放电电磁脉冲其能量足以使电子部件中敏感元 件损坏。
4.2 控制室静电防护的基本措施 防止控制系统和电路不受静电
放电的干扰和破坏， 控制室的 设计即静电防护工作区的建立应采取
的基本方法，一般有：
（1）抑制干扰源，减小或消除源头上的静电积累。防止静 电的
产生是最彻底的方法， 从产生静电的原理看， 应该从降低有 关物体
的绝缘度着手，使两物体即使摩擦也不产生或少产生静 电。（ 2）铺
设具有一定电阻率的防静电地面，它不仅可以导出 人体静电，也为活
动的设备提供了静电接地的条件。（ 3）操作
人员宜穿防静电制服。 防静电制服通常是由导电纤维或经抗静电 改
性的织物制成。用于防止人体静电的积累。（ 4）操作人员穿 防静电
鞋也是一种可行的措施。 因为人是导体， 在人体静电防护 中最主要
的措施是保证人体始终静电接地。（ 5）控制柜以及电 缆的屏蔽层都
必须保持良好的接地。（ 6）设置温、湿度控制。
上述诸措施中， 控制控制室的温度和湿度和防静电地面的设 置
和接地必须在控制室的设计阶段提前考虑。
PLC控制系统抗干扰技术
２２ 来 自系统 外 引线 引入 的 干扰 ．
由于 Ｐ Ｃ要通过导线 与现场 信号 连接 ，线 路距 离有 时 Ｌ
很长 。因此 ，在线 路传输 信号 过程 中，难免 就会 把 一些 干 扰带到 Ｐ Ｃ控制室 。来 自外 引线 的干扰 主要 有以下 三类 ： Ｌ
统混乱对 Ｐ Ｃ系统的干扰主要是各个接地点 电位分布不均 ， Ｌ 不 同接地点 间存在地 电位 差 ，引起 地环 路电 流 ，影 响 系统 正常工作 。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 Ｐ Ｃ内逻辑 电 Ｌ
需 要。
机 ２台 ，８０ Ｗ（ ｋ 电机 ５Байду номын сангаас，由于 电机启 停 ，常常造成 ５ ｋ ６ Ｖ）
近百伏 的瞬时过 压或 者欠 压 。而 瞬时过 压或者欠 压形 成涌
流 ，即使不 超过 Ｐ Ｃ电源 的工作范 围，也会造 成很 强 的干 Ｌ 扰 和破 坏性 。因此 ，要 提 高 工业控 制 系统 的抗 干扰 性 能 ，
首先要 在电源上下功夫。
２ ）来 自信 号线引入的干扰 。这 种干扰主要通 过信号线
引入 ，在我 国工业 现场较 严重 。与 Ｐ Ｃ控 制 系统连接 的各 Ｌ
类信号传输 线 ，除 了传输 有效 的各类 信息之 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 器供 电电源 或共 用 信号 仪表 的供 电 电源 串入 的电 网干 扰 ；
２ 干 扰 的来源
影 响 Ｐ Ｃ控制 系统的干扰 源 ，大都 产生 在 电流或 电压 Ｌ 变化剧 烈 的部 位 ，这些 电荷 剧 烈移 动 的部 位就 是 噪 声 源 ，
发射台自动化控制系统的抗干扰措施
发射台自动化控制系统的抗干扰措施发射台运用微机控制系统实现发射机自动化的过程中，要保证系统安全可靠运行。
除要求构成系统本身的元器件质量稳定可靠外，更重要的是克服周围环境的干扰。
在设计控制系统时忽视对可能产生干扰源的分析，缺乏必要抗干扰措施，无论该系统硬件和软件如何先进、完善，都有可能由于干扰使得控制系统无法正常运行，因此必须对发射台自动化控制系统的干扰问题有足够的认识。
一、对于发射台自动控制系统的干扰源主要有三种(1)电磁波干扰发射机是发射台的核心设备，也是各自动控制系统的主要被控对象。
发射机的任务是不断产生高频电能，而天馈线是强电磁波的发生体。
在发射台内高频干扰是影响各自动化系统正常运行的重要因素。
在大功率发射机附近的强电磁场中，设备外壳、一段导线均可产生较大感应电动势而形成干扰。
另外各种控制继电器动作．电子管过流、闪烁、大电流触点的合断均可产生瞬间脉冲干扰，而脉冲干扰信号的频谱很宽，可以从几十kHz到200MHz。
所有这些干扰都可导致自动化系统程序运行失控，影响正常运行。
（2）信号通道接口引入的干扰自动化系统与被控对象以及其他外部设备之间的连接都通过信号通道来实现。
模拟量、开关量的取样输入，控制开关或模拟控制输出都是干扰串人的主要途径。
干扰信号有些是从取样电路串入的，有些是从长距离传输线上感应进来的，有时还有因电路阻抗匹配不好引起发射所造成的。
（3）电源系统引入的干扰共用电源的其他设备，所产生的干扰有可能产生使自动化系统误动作，电网上用电设备大部分是电感器件，当大电流切换时，产生瞬间过电压，时间虽极短，但瞬间电压可高于正常电压几倍，形成很高的干扰脉冲电压。
控制和被控制设备由于使用电源共地，在公共地线阻抗上产生脉冲电压在输入回路上叠加，会形成干扰信号。
二、抑制电源噪声的抗干扰技术(1)采用交流稳压和直流稳压采用交流稳压，可保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压，以提高系统的可靠性；对于直流稳压，可采用交流进线滤波器和输出滤波器，对高频干扰信号采用无源滤波电路进行抑制以降低成本，对低频噪声则采用有源滤波器进行抑制。
抗干扰技术在工业自动化控制系统中的应用
抗干扰技术在工业自动化控制系统中的应用摘要：工业自动化的发展让自动化控制系统的抗干扰技术得到了长足进步。
本文指出了常见的干扰源，并由此而提出了一系列抗干扰措施，结合某燃气控制系统介绍了抗干扰措施的实际应用。
abstract：the development of industrial automation for automation control system anti-interference technology got rapid progress. this paper points out the common interference sources, from this put forward a series of anti-interference measures, combined with a gas control system introduced the practical application of anti-interference measures.关键词：自动控制；抗干扰；抗干扰抑制key words：automaticcontrol，anti-interference，interference restraint中图分类号：[f287.2] 文献标识码：a 文章编号：工业自动化控制系统的硬件由大规模集成微处理芯片构成的可编程控制器（plc）、现场总线控制系统（fcs）、分散型控制系统（dcs）、工业控制机（ipc）及各测量控制仪表构成。
器件的pcb板内部连接线路越来越细，传递信号电流越来越小，供电电压越来越低，对噪声也越趋敏感，容易被周围干扰源干扰。
因此，须采取一定抗干扰措施来提高控制系统的可靠性。
以保证提高生产效率。
一、干扰源分析1、辐射干扰辐射干扰指的是电弧电路、雷电、射频设备等产生的空间辐射电干扰。
此类干扰，一般无法抑制干扰源，主要通过切断或减弱传播途径来减少干扰影响，如等电位联机、屏蔽、保护隔离等措施，做全方位防雷保护。
伺服系统的抗干扰能力测试方法
伺服系统的抗干扰能力测试方法伺服系统是现代自动化控制领域中的重要组成部分。
在工业生产中，伺服系统广泛应用于机器人、数控机床、纺织机械等自动化控制系统。
在伺服系统中，控制系统的抗干扰能力是实现稳定控制的一个关键因素。
因此，为了保证系统运行的稳定性和可靠性，在伺服系统设计和维护过程中，需要对其抗干扰能力进行测试和评估。
本文介绍伺服系统的抗干扰能力测试方法。
一、仪器设备进行伺服系统抗干扰能力测试需要用到多种仪器设备，主要包括信号发生器、示波器、负载模拟器等。
信号发生器用于产生各种不同类型和频率的干扰信号；示波器用于观测测试信号和伺服系统响应信号的波形和频谱；负载模拟器用于模拟负载变化对伺服系统的影响。
二、测试方法1. 整体干扰测试整体干扰测试是指在不同的干扰条件下，测试整个伺服系统的抗干扰能力。
在测试之前，需要确定伺服系统工作的正常工况和各项参数。
测试过程中，在信号发生器上设置不同类型和频率的干扰信号，并逐一对伺服系统进行测试观测和记录。
2. 局部干扰测试局部干扰测试是指在伺服系统的不同部位，测试其受干扰的敏感程度和抗干扰能力。
在测试之前，需要对伺服系统的结构和工作原理进行深入了解。
测试过程中，根据伺服系统的具体结构和功能，在不同部位安装信号发生器，模拟实际工作过程中的干扰场景，并观测记录伺服系统的响应情况。
3. 模拟负载测试模拟负载测试是指在伺服系统实际工作负载条件下，测试其对负载变化的响应能力和抗干扰能力。
在测试之前，需要对伺服系统的负载特性进行准确测定。
测试过程中，通过负载模拟器产生负载变化信号，并观测记录伺服系统的响应情况。
三、结论与建议在伺服系统抗干扰能力测试中，需要综合考虑不同干扰情况和实际工作负载条件下的测试结果，对伺服系统的整体稳定性和抗干扰能力进行综合评估。
基于测试结果，可以对伺服系统的设计、维护和改进提出建议和优化方案，提高系统的工作效率和可靠性。
同时，在实际工程应用中，需要根据不同的控制需求和干扰情况，选择合适的测试方案和参数，保证测试结果的准确性和可靠性。
控制中的干扰课件ppt
自适应抗干扰技术
根据干扰的变化自适应调 整抗干扰策略，实现动态 抗干扰。
协同抗干扰技术
利用多个传感器或设备之 间的协同作用，共同抑制 干扰，提高系统性能。
实际应用案例分析
通信系统中的抗干扰技术
在移动通信、卫星通信等系统中，采用扩频、跳频等技术提高抗干扰能力，确 保通信质量。
工业控制系统中的抗干扰技术
未来发展趋势预测
智能化抗干扰技术
预测智能化抗干扰技术的发展趋 势，如深度学习、神经网络等技 术在抗干扰领域的应用前景。
新型传感器与执行器
关注新型传感器与执行器技术的 发展对抗干扰性能提升的影响， 如微纳传感器、高精度执行器等 。
01 02 03 04
多学科交叉融合
展望控制科学与工程、信息科学 、人工智能等多学科交叉融合在 抗干扰控制领域的发展趋势。
控制系统设计中抗干扰策略
Chapter
硬件设计方面抗干扰措施
选择抗干扰能力强的元器件
选用质量可靠、性能稳定的元器件，提高系统对干扰的抵御能力 。
合理布局和布线
优化元器件布局和布线，减小电磁干扰对系统的影响。
滤波和防护电路设计
设计滤波电路和防护电路，滤除高频噪声和浪涌电压，保护系统免 受干扰损害。
软件设计方面抗干扰措施
02
干扰抑制方法与技术
Chapter
传统抗干扰技术
滤波技术
通过滤波器对信号进行滤波处理 ，去除干扰成分，提高信号质量
。
屏蔽技术
采用金属屏蔽材料对电路或设备进 行屏蔽，防止电磁干扰的侵入。
接地技术
通过合理的接地设计，降低地线阻 抗，减少地线干扰对信号的影响。
现代抗干扰技术发展趋势
智能抗干扰技术
综述单片机控制系统的抗干扰设计
摘要：单片机应用系统在发动机电喷中得到了广泛的应用,然而由于发动机工作环境恶劣，提高控制系统的抗干扰性至关重要。
分析了单片机干扰的主要来源，并从硬件和软件抗干扰设计中总结了一些取得良好抗干扰性的方法。
关键词在进行单片机应用开发的过程中，经常遇到在实验室调整很好的单片机一到工作现场就会出现这样或那样的问题，这主要是由于设计未充分考虑到外界环境存在的干扰，如机械震动、各种电磁波和环境温差都会影响硬件系统的性能，导致电控单元不能正常工作。
鉴于此本文较全面分析了干扰单片机应用系统的因素并结合自己的研究课题，提出一些可增强系统抗干扰性的方法。
1单片机系统的主要干扰源（1）无线电设施的射频干扰；（2）发动机上的高压点火线圈向外辐射磁场强度大、频带宽的电磁波;（3）单片机内部的晶振电路是内部干扰源之一；（4）数字电路本身门电路频繁的导通、截止造成电源地线电流变化，也会产生很大的高频电磁干扰，各种开关电子设备通断时产生的急剧变化的电流会产生较宽频谱干扰；（5）外界交流电路中产生的工频干扰亦会影响模拟电路输出信号的准确性。
2干扰的耦合方式隔离干扰源与控制系统之间的耦合信道。
表1列出了干扰源的主要干扰方式及特征。
3单片机的硬件抗干扰设计断干扰的传输信道。
常用的措施有：滤波技术、去耦技术、屏蔽技术和接地技术。
3.1电源电路的设计源耦合逻辑电路产生的干扰进入模拟电路，二是为了避免传感器通过电源耦合对ECU干扰。
各功能模块供电系统如图1所示，皆采用7812和7805三端稳压集成芯片，且都单独对电源进行负压差保护，这样不会因其中某一稳压电源出现故障而影响整个系统电路；使用低通滤波器亦可减少以高次谐波为主的干扰源，从而改善电源波形;在输出端采用了过压保护电路。
通过上述设计可大大提高供电的可靠性。
图中D1、D2用于负压差保护，防止压差击穿稳压器的be结使器件永久失效，稳压管WY1、晶闸管Q1用于过压保护，电容E1、E2、C1、C2使输出电压波3.2模拟电路抗干扰设计比较大，因此在模拟电路中应选择低温漂系数的集成放大器；在模拟电路中共模信号对电路板影响较大，故在模拟电路中采用差动放大电路，可得出两端输出信号；接收时，将双端信号转化为单端信号，可非常有效地抑制共模信号。
高二通用技术 2.4.4控制系统的干扰课件
测定钢材的硬度 技术试验
钢的性能情况
钢的硬度
研究人脑
图像
分析脑电波的反应 视觉的传递
教师小结控制论： 新时代的科学技术革命构筑了那
一高耸入云的摩天大厦，而支撑这片 大厦的擎天柱就是系统论、信息论和 控制论，简称为三论。
控制论研究的对象是包括人在内的 生物系统和各种非生物系统（如工程 系统、化工系统、通讯系统、经济系 统等），它横跨各个学科，超出了学 科的局限性，为各门学科找到了共同 的内涵，控制论享有“交叉科学”、“边 缘科学”和“横断科学”的美称。功能模 拟方法、黑箱方法以及反馈方法都是 控制论的主要方法。
滑轮组的摩擦力、电机电源的波动等、 绳子和滑轮，重物的重力。
蔬菜大棚的温度
外部环境温度的变化、大棚保温材料 的保温性能产生变化等、植物排放的
控制
二氧化碳，温室效应。
案例分析： 电视机的工作。
电视机出现画面紊乱的现象往往 是由于受到外界磁场干扰。
比如：近距离摆放的电冰箱、空调器、 电风扇、日光灯等等。他们就是电视机 正常工作的干扰因素。
你能列举功能模拟法的案例吗？
探究：功能模拟方法对技术设计有何 意义？
可以通过模拟，进行技术设计， 从而使有些不易实现的技术设计得以 设计成功。
黑箱方法：指的是当一个系统内 部结构不清楚时，利用外部观察和 试验方法，获得系统（即黑箱）的 输入——输出特性；再根据这种信 息，在不打开“黑箱”的情况下，研究 其功能和属性，探索其构造和机理 的一种科学方法。
它是通过对系统的输入与输出 的关系的研究，进而推断出系统内 部结构及其功能的方法。黑箱方法 提供了一种不必打开黑箱就可以研 究其内部结构和功能的方法。
黑箱方法的道理并不神秘，在我 们的日常生活中，人们都在自觉或不 自觉地运用这种方法。人们虽然不懂 得电视机内部构造和机理，却知道按 哪个开关打开它，调整哪些开关可以 得到清晰稳定的画面效果等。这些都 是我们运用黑箱方法的具体体现。
PLC抗干扰技术在工业控制系统中的应用
张继骞 柳 成 业
科
Ｐ Ｃ抗干扰技术在工业控制系统中的应用 Ｌ
（ 黑龙 江建龙钢铁有限公 司， 黑龙江 双鸭 山 １ ５０ ） ５ １０
摘 要： 主要 阐述 了 Ｐ Ｃ控制 系统在 工业应 用中可能受到的干扰 类型 。 Ｌ 并提 出了针 对性 的抗干扰技术措ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 关键词 ： Ｌ 抗干扰 ； Ｐ Ｃ； 工业控制 系统； 用 应
一
一
但 所 引起 的干 扰 噪 声 将 是 非 常 严 重 的 。 在 处 理 电 阻 可 取 ４ ｎ ～１０ ，且 Ｒ ７ ２ｎ Ｃ尽 可 能 靠 近 负
责 任 编 辑 ： 兆 杰 孙
一
ｌ 一
１ 述 概 脉冲数 字电路时，对脉 冲中包含 的频谱应有 一 载 。 Ｐ Ｅ具有编程 简单 、 用性好 、 Ｉ 通 功能强 、 易 个 粗略概念。 ３ 外部配线的抗 干扰设计 ． ４ 于扩展等优点 ，特别是采用了高集成度的微电 ３ Ｐ Ｃ系统中的抗干扰设计 Ｌ 外部配线之间存在着互感 和分布 电容 ， 进 子器 件， 具有很高 的可靠性 ， 能较强的适应恶劣 ３１ ．接地抗干扰设计 行信号传送时会产生窜扰 。为 了防止或减 少外 的工业环境 ， 已被广泛应用于工业控制领域 中。 接 地在 消除干扰上起很大 的作 用 ， 良好 的 部配线 的干扰 。 交流输入 、输出信号与直 流输 现在 工业 生产线 控制 系统中所使用 的 Ｐ Ｃ 主 援地是 保证 Ｐ Ｃ可靠工作 的重要 条件之一 ， Ｌ ， Ｌ 可 入 、 出信号应分别使用各 自的 电缆 。 输 集成 电路 要是集中安装在主控室 ，它们 大多处在强 电电 以避免偶然发生 的电压冲击危害。为 了抑制 附 或晶体管设备的输人 、 出信号线 ， 输 要使用屏蔽 路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中 ， 容 加 在电源及 输入 、 出端 的干扰 ， 给 Ｐ Ｃ接 电缆 ， 蔽电缆在输入 、 出侧要 悬空 ， 很 输 应 Ｌ 屏 输 而在控 易被周围干扰源干扰而引起控制系统产生误 动 以专用地线 ， 接地线与动力设备洳 电动机） 的接 制器侧要接地。配线时在 ３ Ｏ米以下的短距离 ， 作， 影响系统的正常工作 ， 因此必 须重视 系统 的 地点应分开 ， 若达不到此要求 ， 则可与其它设备 直流和交流输 入、输 出信号线最好不要使用 同 抗干扰设计 。 公共接地 ， 严禁与其它设备 串联接地。 接地 电阻 电缆 ， 如果要走 同一配线管时 ， 输人信号要使 ２ 响 ＰＣ 影 Ｌ 控制系统稳定的干扰类型 要小于 ５ 接地线要粗 ， ｎ， 面积要 大于 ２ 平方 毫 用屏 蔽电缆。Ｏ 一３０ ３ 米 ０ 米距离的配线时 ， 直流 ２１空间辐射干扰 ． 米， 而且接 地点最 好靠近 Ｐ Ｃ装置 。 间的距 和交流输入、输 出信号线要分别使 用各 自的电 Ｌ 其 空间的辐射电磁场 Ｍ） １ 主要 由电力 网络、 离要小 于 ５ 米 ， ０ 接地线应避开强 电回路 ， 无 缆 ， 若 并且输入信号线一定要用屏蔽 线。对于 ３ ０ ０ 电气设备 、 雷电 、 鬲频 感应加 热设备 、 大型整流 法避开时 ， 应垂直相交， 缩短平行走线的长度。 米以上长距离配线时 ，则可用中间继电器转换 设 备等产 生 ， 常称 为辐射干扰 。电气设备 、 通 电 ３２电源部分 的抗干扰设计 ． 信号 ， 或使用远程 Ｉ Ｏ通道 。对于控 制器的接 ／ 子设备的高密度使 用 ， 使空间 电磁波污染越来 电源波 动造成 的电压 畸变或毛刺 。将 对 地线要 与电源线或动力线分开 ， 输入 、 输出信号 越 严重， 些干扰源产生 的辐射波频率范围广 。 Ｐ Ｃ及 Ｉ 这 Ｌ ／Ｏ模块产生不良影响 。据统计 分析 ， 线要与 高电压 、 大电流的动力线分 开配线 。 且 无规律 。空间辐 射干扰 以电磁感应的方式通 Ｐ Ｃ系统 的干扰 中有 ７ ％是从 电源耦 合进 来 Ｌ ０ ３ 软件抗干扰设计 ． ５ 过检测系统的壳体 、 导线等形成接收 电路 ， 造成 的。 了抑制干扰 ，Ｌ 供电系统可采用如下方 为 ＰＣ 尽管硬 件抗干扰可滤 除大部 分干扰信 号 ， 对 系统的干扰。若此时 Ｐ ， Ｉ ． Ｃ置于其辐射场 内 。 式 ， 控制器 和 Ｉ Ｏ系统分别 由各 自的隔离变 压 但 因干扰信号产生的原 因很复杂 。且具有很 大 ／ 其信号 、数据线和 电源线 即可充当天线接受辐 器供 电 ， 与主电路 电源分开。 并 当某一部 分电源 的随机性 ， 很难保证系统完全不受干扰 。 因此往 射干扰 。此种干扰与现场设备布置及设备 所产 出了故 障时 ， 而不会 影响其他部分 ， 如输 入 、 输 往在硬件抗干扰措施 的基础上 。采取软件抗 干 生 的电磁场 的大小 ， 特别是与频率有关， 一般通 出供 电中断时 ， 控制器仍能继续供 电， 提高 了系 扰技术加以补充 ， 为硬件措施 的辅助手段 。 作 软 过 设置屏 蔽电缆 和 Ｐ Ｃ局部屏 蔽及 高压泄放 统 的可靠性 。 Ｌ 件抗干扰方法没计简单 、修改灵活 、耗费资 源 元件进行保护 。 ３ 输人输出信号的抗干扰设计 ＿ ３ 少 ，在 Ｐ Ｃ测控 系统中 同样 获得 了广泛 的应 Ｌ ２２电源的干扰 ． 为 了防止输入 、 出信 号受到 干扰 ， 选 用。对于 Ｐ Ｃ测控装置 ， 输 应 Ｌ 其数据输人 、 输出 、 存 Ｐ Ｃ系统一般 由工业用 电网络供电。 Ｌ 工业 用绝缘型 Ｉ ／Ｏ模块 。 储等系统属于弱电系统 ，如果工作 环境 中存在 系统 中的某些大设备的启动、 机等 ， 引起 停 可能 ３ ． 输入信号 的抗干扰设计。 ．１ ３ 输入信号 的 干扰 ， 就有可能使数据受干扰而破坏 ， 从而造成 电源过压、 欠压、 浪涌、 下陷及产生尖峰干扰 ， 这 输入线之间的差模 干扰可 以利用输入模块滤波 数据误 差、 控制状态失灵 、 程序状态 和某些器件 些 电压噪声 均会 通过 电源内阻耦 合到 Ｐ Ｃ系 来减小干扰 ，而输入线与大地间的共 模干扰可 的工作状态被改变 ， Ｌ 严重时会使系统程 序破坏 。 统的电路 ， 给系统造成极 大的危害 。 通 过控制器的接地来抑制 。在输入端 有感性负 般采 用指令重复执行和数字 滤波 两种方法 。 ２ 来 自 号传输线上 的干扰 ． ３ 信 载时 ，为了防止电路信号突变而产生 感应电势 ３ ． 指令重复执行 。 ．１ ５ 指令重复执行就是根 除了传输有效的信 息外 ，Ｌ Ｐ Ｃ系统 连接的 的影 响 ，可采用硬 件的可靠性 容错和容差设计 据需要 使作用相 同的指令重复 执行 多次 ，一般 各类信号传输线 总会有外部干扰 信号 的侵 入 。 技术 ， 于交 流输入信号 ， 对 可在负载两端 并联 电 适用 于开关量或数字量输入 ， 出的抗 干扰 。 输 在 由信号线引人 的干扰会 引起 Ｉ ／Ｏ信号工 作异 容 ｃ和 电阻 Ｒ 对于直流输人信号 ， 接续流 采集某些开关量或数字萤时 ． 复采 集多次 ， ， 可并 可重 常和测量精度大大降低 ．严重时将引起 元器件 二极管 Ｄ 一般负载容量在 ＩＶ 。 Ｏ Ａ以下时 。 应选 直 到连续两次或两次以上的采集结果完全 相同 损伤 。 系统隔离性能较差 ， 若 还将导致信号间互 Ｃ为 ０１ Ｆ Ｒ为 １ ０ ． ， ２ ，当负载容量在 １Ｖ ０ Ａ以 时才视 为有效 。 若多次采集后 ， 总是变化不 信号 相干扰 ， 引起共地 系统总线回流 ， 造成逻辑 数据 上 时 ， 选 Ｃ为 Ｏ ７ Ｆ Ｒ为 ４ 。 应 ． ， ４ ７ 定， 可停止采集 ， 发出报警信号 。在满足实 时性 变化 、 误动作甚至死机 。 ３３２输 出电路 的抗 干扰设计 。对 于 Ｐ Ｃ 要求 的前提 ，如果在各次采集数守信号之 间插 ．． Ｌ ２４数字电路引起的干扰 ． 系统为开关量输出 ， 可有继 电器输 出、 晶闸管输 入一段延时 ， 数据的可靠性会更高 。 如果在 系统 数字 集成 电路引 出的直 流电流 虽然只有 出 、 晶体管输 出三种形式。 具体选择要 根据 负载 实时性要求不是很高 的情况下 ，其指令重 复周 ｍ Ａ级 ， 但是 当电路处在高 速开 关时 ， 就会形 成 要求来决 定。若负载超过了 Ｐ Ｃ的输出能力 ， 期 尽 可 能 长 些 。 Ｌ 较大的干扰 。 例如 ，ＴＬ门电路在导通状态下从 应外接继 电器或接触器 ， １． Ｉ 才可正常工作 。 Ｌ Ｐ Ｃ输 ３ ． 数字滤波 。在某些信 号的采 集过程 ．２ ５ 直流 电源引 出 ５ ｍＡ左右 的电流 ， 截至状态下则 出端子若接有感性 负载 。 出信号 由 Ｏ Ｆ 为 中，由于存在随机干扰而可能使被测信号 的随 输 Ｆ 变 为 ｌ Ａ， ５ ｍ 在 ｍ的时间 内其 电流变 化为 ４ ｍＡ， 如 Ｏ Ｎ或从 Ｏ Ｎ变为 Ｏ Ｆ时都会有某些 电量的 突 机误差加大。 Ｆ 针对这种情况 ， 以采用数字滤波 可 果在配 电线上具 有 ０ Ｈ的电感 ， ．５ 当这个 门 变而可能产生干扰。在设计时应采取相应 的保 技术。 该方法具有可靠性高和稳定性好 的特点 ， 电路 改 变 状 态 时 ， 配 电 线 上 产 生 的 护措施 ， 以保护 Ｐ Ｃ的输出触点 。对于直流 负 广泛应 用于工业计算机测控系统中。 Ｌ 此外 ， 数字 噪 声 电 压 为 ：Ｕ Ｉ × ｄ ＝ ｊ／ ｄ＝ ． × 载 ， 常是在线圈两端并联续 流二极 管 Ｄ， ｔＯ ５ 通 二极 滤波的常用方 法还有 ： 程序判断滤波法 、 中值滤 １ ｘ ０ ４ × １ 。 ／ ５ × １ ０ Ｏ ＝Ｏ．４ Ｖ 管应 尽可能靠近负 载， 二极管可为 １ Ａ的管子 。 波法 、 平均滤波法 、 算术 递推平均滤波法等。 如果把 这个 数值乘 上典型 系统的大 量门 对 于交流负载 ，应在线圈两端并联 Ｒ Ｃ吸收 电 的数值 ，虽然这种 门电路 的供 电电压仅为 ５ 路 ， Ｖ． 根据负载容量 ， 电容可取 ０１ Ｆ一０ ７ Ｆ ． ． ， ４
消除干扰的常用方法
消除干扰的常用方法消除干扰的常用方法干扰是指在信号传输过程中，由于各种原因引起的信号失真或丢失，从而影响到信号的正确传输和接收。
在现代通讯技术中，干扰是一个普遍存在的问题。
为了保证通讯质量，我们需要采取一些措施来消除干扰。
下面介绍几种常用的消除干扰的方法。
一、屏蔽法屏蔽法是指通过在传输线路上设置屏蔽层来隔离外部电磁场对信号的影响。
屏蔽层可以采用金属箔、金属网、金属编织管等材料制成。
在电缆或导线周围包覆一层这样的材料，可以有效地阻挡外部电磁波对信号的影响。
二、滤波法滤波法是指通过滤波器将频率范围内的干扰信号滤除，从而使被传输的信号不受影响。
滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等类型。
根据需要选择合适类型和参数的滤波器，可以有效地消除干扰信号。
三、隔离法隔离法是指通过隔离传输线路和干扰源之间的物理接触，从而减少干扰。
常用的隔离方法有电磁屏蔽、光电隔离和变压器隔离等。
在实际应用中，根据需要选择合适的隔离方法可以有效地消除干扰。
四、增益控制法增益控制法是指通过调节信号放大器的增益来控制信号强度，从而减少干扰。
在实际应用中，为了保证通讯质量，通常会设置一个合适的增益范围，在此范围内调节增益可以有效地消除干扰。
五、接地法接地法是指将系统中所有设备都接到同一地线上，从而减少因不同设备之间的接地差异引起的干扰。
在实际应用中，要注意保证接地点之间的电阻值小于规定值，并且避免出现环形接地等问题。
六、抗干扰设计抗干扰设计是指在系统设计阶段就考虑到可能存在的各种干扰因素，并采取相应的措施来减少干扰。
常用的抗干扰设计措施包括信号调制、编码、差分传输、对称布局等。
在实际应用中，采用合适的抗干扰设计可以有效地提高系统的抗干扰能力。
七、综合应用在实际应用中，由于各种原因可能同时存在多种干扰因素，因此需要综合运用以上各种方法来消除干扰。
例如，在设计通讯系统时可以采用隔离法和屏蔽法相结合的方式；在调试过程中可以采用滤波法和增益控制法相结合的方式。
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;