浅议-单片机应用系统抗干扰技术
单片机在工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛，大大提高了产品的质量，有效地提高了生产效率。但是，测控系统的工作环境往往复杂、比较恶劣，尤其是系统周围的电磁环境，这对系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。下面着重分析干扰对单片机应用系统的影响，并结合亲身经验，从软、硬两个方面给出具体的解决方法。
2.干扰对单片机应用系统的影响
影响应用系统可靠、安全运行的主要因素来自系统内部和外部的各种电磁干扰，以及系统结构设计、元器件安装、加工工艺和外部电磁环境条件等。这些因素对单片机系统造成的干扰后果主要表现在以下几个方面：
(1)测量数据误差加大
干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大，甚至干扰信号淹没测量信号，特别是检测一些微弱信号，如人体的生物电信号。
(2)影响单片机R A M存储器和E2P R O M等
在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器E P R O M或F L A S H中，避免了这些数据受干扰破坏。但是，对于片内R A M、外扩R A M、E2P R O M中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
(3)控制系统失灵
单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
(4)程序运行失常
外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。若外界干扰导致单片机程序计数器P C值的改变，则破坏了程序的正常运行。由于受干扰后的P C值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
3.硬件抗干扰技术
3.1选择良好的元器件与单片机
硬件抗干扰技术是系统设计时首选的抗干扰措施，它能有效抑制干扰源，
阻断干扰传输通道。常用的硬件设计抗干扰措施如下：
①现在市场上出售的元器件种类繁多，有些元器件可用但性能不佳，有些元器件极易受到干扰，因此在选择关键元器件如译码器、键盘扫描控制器、R A M等时，最好选用性能稳定的工业级产品。
②单片机的选择不光考虑硬件配置、存储容量等，更要选择抗干扰性能较强的单片机，笔者在使用多种类型的单片机中认为，A V R系列单片机抗干扰能力较强。
③外时钟是高频的噪声源，对系统的内外都能产生干扰，因此在满足需要的前提下，选用频率低的单片机是明智之举。
3.2抑制电源干扰
单片机系统中的各个单元都需要使用直流电源，而直流电源一般是市电电网的交流电经过变压、整流、滤波、稳压后产生的，因此电网上的各种干扰便会引入系统。除此之外，由于交流电源共用，各电子设备之间通过电源也会产生相互干扰，因此抑制电源干扰尤其重要。电源干扰主要有以下几类：
①电源线中的高频干扰
供电电力线相当于一个接受天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；
②感性负载产生的瞬变噪音
切断大容量感性负载时，能产生很大的电流和电压变化率，从而形成瞬变噪音干扰，成为电磁干扰的主要形式；
③晶闸管通断时的干扰
晶闸管通断时的电流变化率很大，使得晶闸管在导通瞬间流过一个具有高次谐波的大电流，在电源阻抗上产生很大的压降，从而使电网电压出现缺口，这种畸变了的电压波形含有高次谐波，可以向空间辐射或通过传导耦合，干扰其它设备。此外，还有电网电压波动或电压瞬时跌落产生干扰，等等。
电源干扰的抑制，通常可采用以下几种方法：
①接地技术
实践证明，单片机系统设备的抗干扰与系统的接地方式有很大关系，接地技术往往是抑制噪音的重要手段。良好的接地可以在很大程度上抑制系统内部噪音耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。设备的金属外壳等要安全接
地；屏蔽用的导体必须良好接地；
②屏蔽线与双胶线传输
屏蔽线对静电干扰有强的抑制作用，而双胶线有抵消电磁感应干扰的作用。开关信号检测线和模拟信号检测线可以使用屏蔽双胶线，来抵御静电和电磁感应干扰；特殊的干扰源也可以用屏蔽线连接，屏蔽了干扰源向外施加干扰；
③隔离技术
信号的隔离目的之一是从电路上把干扰源和易干扰的部分隔离出来，使监控装置与现场仅保持信号联系，但不直接发生电的联系。隔离的实质是把引进的干扰通道切断，从而达到隔离现场干扰的目的。
一般单片机应用系统既有弱电控制系统又有强电控制系统，通常实行弱电和强电隔离，是保证系统工作稳定、设备与操作人员安全的重要措施。常用的隔离方式有光电隔离、变压器隔离、继电器隔离和布线隔离等。
④模拟信号采样抗干扰技术
单片机应用系统中通常要对一个或多个模拟信号进行采样，并将其通过A/ D转换成数字信号进行处理。为了提高测量精度和稳定性，不仅要保证传感器本身的转换精度、传感器供电电源的稳定、测量放大器的稳定、A/D转换基准电压的稳定，而且要防止外部电磁感应噪声的影响，如果处理不当，微弱的有用信号可能完全被无用的噪音信号淹没。在实际工作中，可以采用具有差动输入的测量放大器，采用屏蔽双胶线传输测量信号，或将电压信号改变为电流信号，以及采用阻容滤波等技术。
在许多信号变化比较慢的采样系统中，如人体生物电（心电图、脑电图）采样、地震波记录等，影响最大的是50H z的工频干扰。因此对工频干扰信号的抑制是保证测量精度的重要措施之一。抑制和消除工频干扰，常用的方法是在A /D转换电路之前加R C滤波器，或者采用采样时间是50H z的工频周期整数倍的双积分式A/D转换器。
3.3数字信号传输通道的抗干扰技术
数字输出信号可作为系统被控设备的驱动信号（如继电器等），数字输入信号可作为设备的响应回答和指令信号（如行程开关、启动按钮等）。数字信号接口部分是外界干扰进入单片机系统的主要通道之一。在工程设计中，对数字信号的输入/输出过程采取的抗干扰措施有：传输线的屏蔽技术，如采用屏蔽线、双胶线等；采用信号隔离措施；合理接地，由于数字信号在电平转换过程中形成公共阻抗干扰，选择合适的接地点可以有效抑制地线噪声。
3.4硬件监控电路
在单片机系统中，为了保证系统可靠、稳定地运行，增强抗干扰能力，需要配置硬件监控电路，硬件监控电路从功能上包括以下几个方面：
①上电复位：保证系统加电时能正确地启动；
②掉电复位：当电源失效或电压降到某一电压值以下时，产生复位信号对系统进行复位；
③数据保护：当电源或系统工作异常时，对数据进行必要的保护，如写保护、后备电池切换等；
④电源监测：供电电压出现异常时，给出报警指示信号或中断请求信号；
⑤硬件看门狗：当处理器遇到干扰或程序运行混乱产生“死锁”时，对系统进行复位。
有些著名的半导体厂商已将上述这些功能集成到一起，如M A X I M公司的M A X690、M A X706等。
3.5印制板电路合理布线
印制电路板（P C B）是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展，P C B的密度越来越高，P C B设计的好坏对抗干扰能力影响很大。因此，在进行P C B设计时，必须遵守P C B设计的一般原则，并应符合抗干扰设计的要求。下面着重说明两点：
①关键器件放置：在器件布置方面与其它逻辑电路一样，应把相互有关的器件尽量放得靠近些，这样可以获得较好的抗噪声效果。时钟发生器、晶振和C P U的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些；C P U复位电路、硬件看门狗电路要尽量靠近C P U相应引脚；易产生噪声的器件、大电流电路等应尽量远离逻辑电路，如有可能，应另外做电路板。
②D/A、A/D转换电路要特别注意地线的正确连接，否则干扰影响将很严重。D/A、A/D芯片及采样芯片均提供了数字地和模拟地，分别有相应的管脚。在线路设计中，必须将所有器件的数字地和模拟地分别相连，但数字地与模拟地仅在一点上相连。
另外，也可以采用屏蔽保护，屏蔽可用来隔离空间辐射。对噪声特别大的部件（如变频电源、开关电源）可以用金属盒罩起来以减少噪声源对单片机的干扰，对容易受干扰的部分，可以增加屏蔽罩并接地，使干扰信号被短路接地。
4.软件抗干扰原理及方法
尽管我们采取了硬件抗干扰措施，但由于干扰信号产生的原因错综复杂，且具有很大的随机性，很难保证系统完全不受干扰。因此，往往在硬件抗干扰措施的基础上，采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法具有简单、灵活方便、耗费低等特点，在系统中被广泛应用。
4.1数字滤波方法
数字滤波是在对模拟信号多次采样的基础上，通过软件算法提取最逼近真值数据的过程。数字滤波的的算法灵活，可选择权限参数，其效果往往是硬件滤波电路无法达到的。
4.2输入信号重复检测方法
输入信号的干扰是叠加在有效电平信号上的一系列离散尖脉冲，作用时间很短。当控制系统存在输入干扰，又不能用硬件加以有效抑制时，可用软件重复检测的方法，达到“去伪存真”的目的，直到连续两次或连续两次以上的采集结果完全一致时方为有效。若信号总是变化不定，在达到最高次数限额时，则可给出报警信号。对于来自各类开关型传感器的信号，如限位开关、行程开关、操作按钮等，都可采用这种输入方式。如果在连续采集数据之间插入延时，则能够对付较宽的干扰。
4.3输出端口数据刷新方法
开关量输出软件抗干扰设计，主要是采取重复输出的方法，这是一种提高输出接口抗干扰性能的有效措施。对于那些用锁存器输出的控制信号，这些措施很有必要。在尽可能短的周期内，将数据重复输出，受干扰影响的设备在还没有来得及响应时，正确的信息又到来，这样就可以及时防止误动作的产生。在程序结构的安排上，可为输出数据建立一个数据缓冲区，在程序的周期性循环体内将数据输出。对于增量控制型设备不能这样重复送数，只有通过检测通道，从设备的反馈信息中判断数据传输的正确与否。
在执行重复输出功能时，对于可编程接口芯片，工作方式控制字与输出状态字一并重复设置，使输出模块可靠地工作。
4.4软件拦截技术
当窜入单片机系统的干扰作用在C P U部位时，后果更加严重，将使系统失灵。最典型的故障是破坏程序计数器P C的状态，导致程序从一个区域跳转到另一个区域，或者程序在地址空间内“乱飞”，或者陷入“死循环”。使用软件拦截技术可以拦截“乱飞”的程序或者使程序摆脱“死循环”，并将运行程序纳入正轨，转到指定的程序入口。
4.5“软件看门狗”技术
P C受到干扰而失控，引起程序“乱飞”，也可能使程序陷入“死循环”。当软件拦截技术不能使失控的程序摆脱“死循环”的困境时，通常采用程序监视技术W D T T I M E R（W D T），又称“看门狗”技术，使程序脱离“死循环”。W D T是一种软、硬件结合的抗程序跑飞措施，其硬件主体是一个用于产生定时T的计数器或单稳，该计数器或单稳基本独立运行，其定时输出端接至C P U的复位线，而其定时清零则由C P U控制。在正常情况下，程序启动W D T后，C P U周期性的将W D T清零，这样W D T的定时溢出就不会发生，如同睡眠一般不起任何作用。在受到干扰的异常情况下，C P U时序逻辑被破坏，程序执行混乱，不可能周期性的将W D T清零，这样当W D T的定时溢出时，其输出使系统复位，C P U摆脱因一时干扰而陷入瘫痪的状态。
5.结语
上述是笔者在实际工作中总结的一些常见的单片机系统抗干扰措施，在设计单片机系统时也采纳了这些方法，并取得了良好的效果。
参考资料：
https://www.doczj.com/doc/bf6695875.html,/%C5%C9%BF%CB%D6%B1%C1%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/i tem/9fd5a437f0422286a8018e1f.html
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测试系统的干扰及其抑制 Interference in Te sting Syste m and It s E limination 李传伟 (山东威海职业技术学院,威海 264200) 摘 要 阐述了检测系统中的各类干扰,并对其产生的原因作了较详细的分析。针对干扰的特性,指出了它们的危害范围及程度,提出了检测系统抗干扰的方法和措施。 关键词 测试系统 干扰 抑制 Abstract Various kinds of interference in testing system are described and the causes are analyzed in detail.In accordance with the characteristics of the interference,their harm ful scope and degree are put forward.The methods and s olutions of anti-interference for detecting systems are given. K eyw ords T esting System Interference E lim ination 0 引言 随着自动控制的迅速发展,测试系统已经广泛应用于科学研究和生产实践的各个领域。由于存在干扰,它对测试系统的稳定度和精确度产生直接的影响,严重时可使测试系统不能正常工作。因此,系统的设计、安装、制造、使用方式以及工作环境等各个方面都需要考虑抗干扰的问题。所以对干扰的研究是测试技术的重要课题。 1 干扰因素 干扰形成的全过程是由于干扰源发出的干扰信号,经过耦合通道传到感受器上,构成对整个系统的干扰。干扰的三个环节,称之为干扰系统的三要素,如图1所示。要有效地抑制干扰,首先要找到干扰的发源地,抑制发源地的干扰是抑制整个系统受干扰的积极措施。当产生了难以避免的干扰时,削弱通道对干扰的耦合以及提高感受器的抗干扰能力就成为非常重要的方法。 图1 干扰系统三要素 检测系统中,主要存在空间辐射干扰,信号通道干扰、电源干扰、数字电路干扰、地线干扰及系统内部的其他干扰等。 1.1 空间辐射干扰 1.1.1 自然干扰 自然干扰包括雷达、大气层电场的变化、电离层变化以及太阳黑子的电磁辐射等等。雷电能在传输线上产生幅值很高的高频浪涌电压,对系统形成干扰,甚至破坏无线电通信设备。太阳黑子的电磁辐射能量很强,可造成无线电通信中断。来自宇宙的自然干扰,只有高频才能穿过地球外层的电离层,频率在几十MH z 到200MH z之间,电压一般在μV量级,对低频系统影响甚微。 1.1.2 放电干扰 ①电晕放电 最常见的电晕放电来自高压输出线。高压输电线因绝缘失效会产生间隙脉冲电流,形成电晕放电。在输电线垂直方向上的电晕干扰,其电平随频率升高而衰减。当频率低于1MH z时,衰减微弱;当频率高于1MH z时,急剧衰减。因此电晕放电干扰对高频系统影响不大,而对低频系统影响较为严重,应引起注意。 ②辉光放电 辉光放电即气体放电。当两个接点之间的气体被电离时,由于离子碰撞而产生辉光放电,肉眼可见到蓝色的辉光。辉光放电所需电压与接点之间的距离、气体类型和气压有关。荧光灯、霓虹灯、闸流管以及工业生产中使用的大型辉光离子氧化炉等,均是利用这一原理制造的辉光放电设备。这类设备对测试系统而言都是干扰源,频率一般为超高频。如荧光灯干扰,电压为几十到几千微伏,甚至可达几十毫伏。 ③弧光放电 弧光放电即金属雾放电。最具典型的弧光放电是金属电焊。弧光放电产生高频振荡,以电波形式形成干扰。这种干扰对测试系统危害较大,甚至对具有专门防干扰的设备,在半径为50m的范围内,当频率为0115～015MH z时,干扰电压最低仍可达1000μV;当频 7
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 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。
在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。下面以MCS-51单片机系统为例，对微机系统软件抗干扰方法进行研究。 1 软件抗干扰方法的研究 在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是：一、消除模拟输入信号的噪声（如数字滤波技术）；二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。 1.1 指令冗余 CPU取指令过程是先取操作码，再取操作数。当PC受干扰出现错误，程序便脱离正常轨道“乱飞”，当乱飞到某双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出错。若“飞” 到了三字节指令，出错机率更大。 在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写称为指令冗余。通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP。这样即使乱飞程序飞到操作数上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。 此外，对系统流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入两条NOP，也可将乱飞程序纳入正轨，确保这些重要指令的执行。 1.2 拦截技术 所谓拦截，是指将乱飞的程序引向指定位置，再进行出错处理。通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。因此先要合理设计陷阱，其次要将陷阱安排在适当的位置。
（1 ）软件陷阱的设计 当乱飞程序进入非程序区，冗余指令便无法起作用。通过软件陷阱，拦截乱飞程序，将其引向指定位置，再进行出错处理。软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址0000H的指令。通常在EPROM中非程序区填入以下指令作为软件陷阱： NOPNOPLJMP 0000H其机器码为0000020000。 （2 ）陷阱的安排 通常在程序中未使用的EPROM空间填0000020000。最后一条应填入020000，当乱飞程序落到此区，即可自动入轨。在用户程序区各模块之间的空余单元也可填入陷阱指令。当使用的中断因干扰而开放时，在对应的中断服务程序中设置软件陷阱，能及时捕获错误的中断。如某应用系统虽未用到外部中断1，外部中断1的中断服务程序可为如下形式： NOPNOPRETI返回指令可用“RETI”，也可用“LJMP 0000H”。如果故障诊断程序与系统自恢复程序的设计可靠、完善，用“LJMP 0000H”作返回指令可直接进入故障诊断程序，尽早地处理故障并恢复程序的运行。 考虑到程序存贮器的容量，软件陷阱一般1K空间有2-3个就可以进行有效拦截。 1.3软件“看门狗”技术 若失控的程序进入“死循环”，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过不断检测程序循环运行时间，若发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需进行出错处理。
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 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。
软件抗干扰的几种办法 在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。下面以MCS-51单片机系统为例，对微机系统软件抗干扰方法进行研究。 1、软件抗干扰方法的研究 在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是：一、消除模拟输入信号的噪声(如数字滤波技术);二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。 (1) 指令冗余 CPU取指令过程是先取操作码，再取操作数。当PC受干扰出现错误，程序便脱离正常轨道“乱飞”，当乱飞到某双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出错。若“飞”到了三字节指令，出错机率更大。 在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写称为指令冗余。通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP。这样即使乱飞程序飞到操作数上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。 此外，对系统流向起重要作用的指令如RET、RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入两条NOP，也可将乱飞程序纳入正轨，确保这些重要指令的执行。 (2) 拦截技术
所谓拦截，是指将乱飞的程序引向指定位置，再进行出错处理。通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。因此先要合理设计陷阱，其次要将陷阱安排在适当的位置。 软件陷阱的设计 当乱飞程序进入非程序区，冗余指令便无法起作用。通过软件陷阱，拦截乱飞程序，将其引向指定位置，再进行出错处理。软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址0000H的指令。通常在EPROM中非程序区填入以下指令作为软件陷阱： NOPNOPLJMP 0000H其机器码为0000020000。 陷阱的安排 通常在程序中未使用的EPROM空间填0000020000。最后一条应填入020000，当乱飞程序落到此区，即可自动入轨。在用户程序区各模块之间的空余单元也可填入陷阱指令。当使用的中断因干扰而开放时，在对应的中断服务程序中设置软件陷阱，能及时捕获错误的中断。如某应用系统虽未用到外部中断 1，外部中断1的中断服务程序可为如下形式： NOPNOPRETI返回指令可用“RETI”，也可用“LJMP0000H”。如果故障诊断程序与系统自恢复程序的设计可靠、完善，用“LJMP0000H”作返回指令可直接进入故障诊断程序，尽早地处理故障并恢复程序的运行。 考虑到程序存贮器的容量，软件陷阱一般1K空间有2-3个就可以进行有效拦截。 (3)软件“看门狗”技术
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
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”。
单片机应用中的软件抗干扰技术 随着单片机应用的普及，采用单片机控制的产品与设备日益增多，而某些设备所在的工作环境往往比较恶劣，干扰严重，这些干扰会严重影响设备的正常工作，使其不能正常运行。因此，为了保证设备能在实际应用中可靠地工作，必须要周密考虑和解决抗干扰的问题。本文对单片机应用中的软件抗干扰技术作详细介绍，文中所用单片机为MCS51。 一、数字量输入输出中的软件抗于 数字量输入过程中的干扰，其作用时间较短，因此在采集数字信号时，可多次重复采集，直到若干次采样结果一致时才认为其有效。例如通过A 价转换器测量各种模拟量时，如果有干扰作用于模拟信号上，就会使A/D 转换结果偏离真实值。这时如果只采样一次A/D 转换结果，就无法知道其是否真实可靠，而必须进行多次采样，得到一个A/D 转换结果的数据系列，对这一系列数据再作各种数字滤波处理，最后才能得到一个可信度较高的结果值。本书第八章将给出各种具体的数字滤波算法及程序。如果对于同一个数据点经多次采样后得到的信号值变化不定，说明此时的干扰特别严重，已经超出允许的范围，应该立即停止采样并给出报警信号。如果数字信号属于开关量信号，如限位开关、操作按扭等，则不能用多次采样取平均值的方法，而必须每次采样结果绝对一致才行。这时可编写一个采样子程序，程序中设置有采样成功和采样失败标志，如果对同一开关量信号进行若干次采样，其采样结果完全一致，则成功标志置位；否则失败标志置位。后续程序可通过判别这些标志来决定程序的流向。 单片机控制的设备对外输出的控制信号很多是以数字量的形式出现的，如各种显示器、步进电机或电磁阀的驱动信号等。即使是以模拟量输出，也是经过D/A 转换而获得的。单片机给出一个正确的数据后，由于外部干扰的作用有可能使输出装置得到一个被改变了的错误数据，从而使输出装置发生误动作。对于数字量输出软件抗干扰最有效的方法是重复输出同一个数据，重复周期应尽量短。这样输出装置在得到一个被干扰的错误信号后，还来不及反应，一个正确的信号又来到了，从而可以防止误动作的产生。在程序结构上，可将输出过程安排在监控循环中．循环周期取得尽可能短，就能有效地防止输出设备的错误动作。需要注意的是．经过这种安排后输出功能是作为一个完整的模块来执行的，与这种重复输出措施相对应．软件设计中还必须为各个外部输出设备建立一个输出暂存单元，每次将应输出的结果存入暂存单元中，然后再调用输出功能模块将各暂存单元的数据一一输出，不管该数据是刚送来的，还是以前就有的。这样可以让每个外部设备不断得到控制数据，从而使干扰造成的错误状态不能得以维持。在执行输出功能模块时，应将有关输出接口芯片的初始状态也一并重新设置。因为由于干扰的作用可能使这些芯片的工作方式控制字发生变化，而不能实现正确的输出功能，重新设置控制字就能避免这种错误．确保输出功能的正确实现。 二、程序执行过程中的软件抗于扰 前面述及的是针对输入输出通道而言的，干扰信号还未作用到CPU 本身，CPU 还能正确地执行各种抗干扰程序。如果干扰信号已经通过某种途径作用到了CPU 上，则CPU 就不能按正常状态执行程序，从而引起混乱，这就是通常所说的程序“跑飞”。程序“跑飞”后使其恢复正常的一个最简单的方法是使CPU 复位，让程序从头开始重新运行。很多单片机控制
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.doczj.com/doc/bf6695875.html,12-1369.2019.08.59
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。
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
测试技术中的抗干扰技术 本文叙述了电子电器设备产生传导干扰、辐射干扰的几个主要因素：干扰源、干扰源传输通道、受干扰的测试仪器与设备，同时介绍了抑制干扰也需要从这几个方面着手的方法。 关键词：传导干扰、辐射干扰 电子技术的高速发展已让世界进入了信息时代，电子技术的广泛应用使得应用的电子、电气设备也越来越多和越来越复杂，电磁环境越来越恶劣，大中功率的发射机对非相应通道的高灵敏度测试仪器设备构成了灾难性的干扰，使得测试仪器设备系统不能正常工作、性能降低甚至损坏。 这种干扰源来自外部，是有损于网络信号的一种电磁现象。这种干扰的电磁能量通过某种媒体传输至测试仪表等敏感设备，而此设备又以某种形式表示“响应”，并产生干扰的“效果”，例如示波器图像失真、杂散信号粒子、图像对比度差以及几何图形弯曲等等，这个作用过程和结果，即称之电磁干扰效应。显而易见，电磁干扰已是测试技术发展中必须跨越的巨大障碍。为了保障测试技术设备的正常工作，我们必须研究分析电磁干扰，研究限制抑制各类干扰的技术手段，提高测试环境的抗干扰能力。并对电子实验室的电磁测试环境进行合理的设计。 电磁干扰类别(一)——传导干扰 这种干扰是沿着导体传播的，诸如导线、传输线、电感和电容元件等均是传导干扰的传输通道。
从干扰源观察：它有不带任何信息的噪声及带有信息的无用信号。如电源开关接通的瞬间所产生的火花对一个敏感电路可能会产生干扰。一个带信息的信号在其对应通道是有用的信号，如果它进入别的通道，虽带信息都是无用信号，可对其它仪器造成干扰。所以说，任何一台电子设备都可能成为一个干扰信号源。 传导电磁干扰的路径我们称谓电磁干扰的传输通道。就是将干扰源通过线路传输给的输入端，它在测试仪器仪表设备电路中产生相应的干扰电压和电流。所以研究电磁干扰必须分析电磁干扰源和测试仪器仪表设备电路之间的传输路径问题。 传导干扰的抑制方法 综上所述，形成传导干扰的原因是干扰源、传输通道、测试仪器仪表设备。所以抗干扰也必须从这三方面着手解决。 一、干扰源的处理和解决： 仪器机壳内、电路板上的变压器、线圈是产生强磁场的器件，在设计布置时应加以屏蔽或远离接收电路，对网络系统无作用的、且存在干扰的电源设备必须取消。 在电子仪器设备中的高频放大、输入及振荡电路以外还有频率相同或接近的电路是引起自激振荡的一种传导干扰源，在设计布置时必须远离。 在设计开关器件和振荡器电路的工作速度时不必追求过高的工作速度，只需满足网络系统工作特性的速度即可。对于脉冲波形状的干扰源，因为脉冲上升沿较慢并且持续时间较长时，产生的电磁干扰
?plc抗干扰问题及解决方法 ?2011-04-14 16:12 发表系统分类：可编程逻辑自定义分类：技术转载 ?标签：plc 干扰解决方法 1 概述 随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC 控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，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生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、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。 2 电磁干扰源及对系统的干扰 2.1 干扰源及干扰一般分类 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。 干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：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；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声
等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。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。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。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。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，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源 2.2.1 来自空间的辐射干干扰 空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、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的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，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；而是对PLC通信内网络的辐射，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，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。