13 计算机控制系统中的抗干扰技术

格式：ppt
大小：2.35 MB
文档页数：27

下载文档原格式

/ 27

2023年大学_计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载

2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载本书全面系统地介绍了计算机控制系统的基本组成和在工业控制中的应用技术，并结合实际深入浅出地介绍了几种典型的控制系统和控制技术。

主要内容包括：计算机控制系统概述、开关量输入/输出通道与人机接口、顺序控制与数字控制、模拟量输入/输出通道、PID调节器的数字化实现、计算机控制系统的抗干扰技术及工业控制微型计算机。

为了帮助读者掌握各部分内容，书中每章后面都附有习题。

本书可作为高职高专院校应用电子技术、自动化、机电一体化、电气工程等专业的计算机控制技术课程的教材，也可作为从事计算机控制工作的工程技术人员的参考书。

计算机控制技术第二版（温希东著）：内容简介点击此处下载计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案计算机控制技术第二版（温希东著）：目录第1章计算机控制系统概述 11.1 计算机控制系统的组成 11.1.1 计算机控制系统的硬件组成 31.1.2 计算机控制系统的软件 41.2 工业控制计算机的特点 41.3 微型计算机控制系统的主要结构类型 51.3.1 计算机操作指导控制系统 51.3.2 直接数字控制系统 51.3.3 监督计算机控制系统 61.3.4 集散型控制系统 61.3.5 现场总线控制系统 71.3.6 工业过程计算机集成制造系统 81.4 微型计算机控制系统的发展 91.4.1 计算机控制系统的发展过程 91.4.2 近年来计算机控制系统在我国的发展趋势 9 习题 13第2章开关量输入/输出通道与人机接口 142.1 过程通道的分类 142.2 开关量输入/输出通道 152.2.1 开关量输入/输出通道的一般结构形式 15 2.2.2 开关量输入信号的调理 162.2.3 开关量输出驱动电路 192.2.4 开关量输入/输出通道的设计 21 2.3 人机接口——键盘 222.3.1 非编码键盘 232.3.2 编码键盘 282.4 人机接口——数字显示方法 312.4.1 发光二极管LED显示 312.4.2 LCD显示接口技术 38习题 81第3章顺序控制与数字控制 833.1 顺序控制 833.1.1 顺序控制系统的类型 833.1.2 顺序控制系统的组成 853.1.3 顺序控制系统的应用领域 853.1.4 顺序控制的应用实例 863.2 数字程序控制 883.2.1 数值插补计算方法 883.2.2 逐点比较法直线插补 893.2.3 逐点比较法圆弧插补 943.2.4 步进电机工作原理 993.2.5 步进电机控制系统原理 1013.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 103 3.2.7 步进电机步数及速度的计算方法 1083.2.8 步进电机的变速控制 109习题 110[1]第4章模拟量输入/输出通道 1124.1 模拟量输入通道 1124.1.1 输入信号的处理 1124.1.2 多路开关 1134.1.3 放大器 1174.1.4 采样保持器(S/H) 1194.1.5 模/数(A/D)转换器及其应用 1204.2 模拟量输出通道 1284.2.1 DAC的工作原理 1284.2.2 多路模拟量输出通道的结构形式 1304.2.3 D/A输出方式 1314.2.4 失电保护和手动/自动无扰动切换 1324.2.5 DAC的主要技术指标 1324.2.6 典型应用例子 133习题 135第5章 PID调节器的数字化实现 1375.1 PID调节器 1385.1.1 PID调节器的优点 1385.1.2 PID调节器的作用 1385.2 数字PID控制器的设计 1415.2.1 PID控制规律的离散化 1425.2.2 PID数字控制器的实现 1435.3 数字PID控制器参数的整定 1455.3.1 采样周期的选择 1455.3.2 PID控制器参数的整定 146习题 150第6章计算机控制系统的抗干扰技术 152 6.1 干扰信号的类型及其传输形式 1526.2 抗干扰技术 1536.2.1 接地技术 1546.2.2 屏蔽技术 1556.2.3 隔离技术 1566.2.4 串模干扰的'抑制 1566.2.5 共模干扰的抑制 1576.2.6 长线传输中的抗干扰问题 157[1] 6.3 电源干扰的抑制 1586.3.1 电源干扰的基本类型 1586.3.2 电源抗干扰的基本方法 1596.4 CPU软件抗干扰技术 1616.4.1 人工复位 1626.4.2 掉电保护 1626.4.3 睡眠抗干扰 1636.4.4 指令冗余 1646.4.5 软件陷阱 1646.4.6 程序运行监视系统(WATCHDOG) 167 6.5 数字信号的软件抗干扰措施 1706.5.1 数字信号的输入方法 1706.5.2 数字信号的输出方法 1716.5.3 数字滤波 172习题 176第7章工业控制微型计算机 1777.1 工业控制计算机的特点 1777.2 总线式工控机的组成结构 1787.3 常用工控总线(STD/VME/IPC工控机) 179 7.3.1 STD总线工控机 1797.3.2 MC6800/MC68000工控机 1797.3.3 IPC总线工控机 1797.4 IPC的主要外部结构形式 1807.4.1 台式IPC 1807.4.2 盘装式IPC 1817.4.3 IPC工作站 1817.4.4 插箱式IPC 1827.4.5 嵌入式IPC 1837.5 IPC总线工控机内部典型构成形式 1847.5.1 工业控制计算机的组成 1847.5.2 工业控制计算机系统的组成 1857.6 IPC总线工业控制计算机常用板卡介绍 186 7.6.1 IPC总线工业控制计算机的概念 1867.6.2 工业控制计算机I/O接口信号板卡 187 习题 192附录 ST7920GB中文字型码表 193参考文献 198。

(完整版)于海生---微型计算机控制技术课后习题答案(给学生)

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。

图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

计算机控制技术第三版

❖⒊公共阻抗耦合
❖ 公共阻抗耦合发生在两个电路旳电流流经一种公共阻抗时，一种电路在该阻抗上旳电压降会影响到另一种电路，从而产生干扰噪声旳影响。
4.1.3 过程通道中旳干扰 ❖⒈串模干扰
❖ 串模干扰是指叠加在被测信号上旳干扰噪声，即干扰串联在信号源回路中。
图4.5 串模干扰
❖⒉共模干扰
❖ 共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信号放大器两个输入端上共有旳干扰电压。
❖⒉滤波
❖ 采用滤波器克制串模干扰是一种常用旳措施。 ❖ 根据串模干扰频率与被测信号频率旳分布特征，能够选用低通、
高通、带通等滤波器。 ❖ 假如串模干扰频率比被测信号频率高，则采用低通滤波器来克
制高频串模干扰； ❖ 假如串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来克
制低频串模干扰； ❖ 假如串模干扰频率在被测信号频谱旳两侧，则采用带通滤波器。
❖ 直接接地方式：设备旳地线系统与大地之间良好连接。 ❖ 电容接地方式：即经过电容把设备旳地线与大地相连。
❖ ⑶屏蔽接地 ❖ 为了克制变化电场旳干扰，计算机控制装置以及电子设备中广
泛采用屏蔽保护。如变压器旳初、次级间旳屏蔽层，功能器件或线路旳屏蔽罩等。 ❖ 屏蔽接地指屏蔽用旳导体与大地之间旳良好连接。目旳是为了充分克制静电感应和电磁感应旳干扰。
这常称为工作接地； ❖ 二是防止操作人员因设备旳绝缘损坏或下降而遭受触电危险和
确保设备旳安全、这称为保护接地。
❖⒈接地分类
❖ ⑴安全接地：分为保护接地、保护接零两种形式。
❖ 保护接地就是将电气设备在正常情况下不带电旳金属外壳与大地之间用良好旳金属连接。如电脑机箱旳接地。
❖ 保护接零指用电设备外壳接到零线，当一相绝缘损坏与外壳相连，则由该相、设备外壳、零线形成闭合回路。

第6章抗干扰技术答案(仅供参考)

一、填空1.经常采用的软件抗干扰技术包括：数字滤波技术、数字信号的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。

2.采用积分式A/D转换器是抑制串模干扰的方法之一。

3.采用差分放大器作为信号前置放大是抑制串模干扰的方法之一。

4.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。

5.计算机控制系统中，按干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰两种，而数字滤波只能抑制串模干扰。

6.采用双绞线作信号引线是为了抑制串模干扰，采用终端匹配是为了抑制长线传输干扰。

二、选择题1、下列抗干扰措施中属于软件抗干扰技术的有（B、E、F），属于硬件抗干扰技术的有（A、C、D）。

A.采用双积分A/D转换器B.采用中位值滤波C.采用光耦滤波D.采用LC滤波E.采用限幅滤波F.重复书写指令G.串行通讯方式三、判断1.下图所示干扰源为共模干扰。

错，串模。

2.如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰。

对3.如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰。

对4.对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的。

对5.下图所示干扰源为共模干扰。

对6.所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将扑获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。

对7.所谓指令冗余，就是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复书写，提高弹飞程序纳入正轨的机会。

对四、简答1.干扰的作用途径是什么？答：(1) 静电耦合 (2) 磁场耦合 (3) 公共阻抗耦合2.什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？答：共模干扰：是指系统的两个信号输入端上所共有的干扰电压，也称为共态干扰。

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得。

抑制共模干扰的方法：变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽等。

串模干扰：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，也称为常态干扰。

于海生---微型计算机控制技术课后习题答案

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。

图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

第三章计算机抗干扰技术

3.3 软件抗干扰措施
（5）输入输出数字信号的抗干扰措施 a.输入的数字信号，可以通过重复检查的方法 b.反复向这些端口定期重写控制字、输出状态字，来维持既定的输出端口状态。 (重复输出同一数据)

3.3 软件抗干扰措施
2 提高软件自身的可靠性（1）采取措施，减少软件设计中的错误。模块化设计、进行软件评审和对软件进行测试等；（2）采用能提高可测试性的设计

3.1 干扰信号的类型及其传输形式
1.2按干扰与信号的关系分类（1）串模干扰信号串模干扰信号是指串联于有用信号源回路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法正常工作，数据会严重失真，甚至是错误的。产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布电容或磁坏链现象时，一个回路中的信号就可能在另一个回路中产生感应电动势，形成串模干扰信号。另外信号回路中元件参数的变化也是一种串模干扰信号。（2）共模干扰信号

3.2 抗干扰技术
3、隔离技术变压器隔离继电器隔离光电隔离

3.2 抗干扰技术
4、串模干扰的抑制串模干扰主要来自于电源(多为50Hz的工频干扰及其高次谐波)、长线传输中的分布电感和分布电容以及传感器固有噪声等。

3.2 抗干扰技术
抗串模干扰的技术措施有： (1)合理选用信号线。 (2)在信号电路中加装滤波器。 (3)选择合适的A／D转换器。 (4)采用调制解调技术。 (5)用光电耦合器隔离干扰。 (6)配备高质量的稳压电源。

3.2 抗干扰技术

（2）浮地系统和接地系统接地系统——是指设备的整个地线系统和大地通过导体直接连接。优点：对人员比较安全，也有利于抗干扰。缺点：可能会导致器件被击穿。

计算机控制系统的软件抗干扰技术

干扰效应。
计算机控制系统不仅是保障整个计算机运行安全，还需
（３）针对电路板干扰源，可以利用电容器与抑制电压元件。
要对传递过程中的各种信号进行转换并对其进行其他的处理，电容器可以有效的减少干扰电流对计算机控制系统的影响，
形成计算机语言。因此计算机控制系统不仅具有控制的能力，在电路板芯片电源与大地之间放置电容器可以减少电路之间
用，那就是外界的干扰对计算机控制系统会造成一定的危害，
２计算机控制系统的软件抗干扰建议
使得计算被病毒侵害，从而可能会泄漏用户的信息甚至公司
针对第二部分对计算机控制系统的干扰源的介绍以及分
与国家的机密，造成不可估量的损失。
判断输入输出接口以及通信通道的稳定性以及可靠性。并且
１计算机控制系统的干扰因素
在进行程序运行期间需要对系统进行抚慰处理，中断响应，减
计算机控制系统在整个计算机运行过程具有重要的作用，少错误操作，保证系统的安全性；最后，增强信息传递过程中
它维持计算机的高效运行并保障运行的安全性与稳定性，因的冗余信息量，提高系统的发现错误并改正错误能力。
的目的。计算机控制系统中包含硬件与软件，本文只介绍相的多余电波进行过滤，从而减少其对系统的影响。
关出厂时就已确定了，包
（２）针对信号电压干扰源，可以利用磁珠以及双绞线等方
含计算机的语言、操作系统以及自带的内部程序。计算机控式进行一定的防护。磁珠的作用主要是降低输出线中产生的

计算机控制系统抑制干扰的技术分析

计算机控制系统抑制干扰的技术分析
计算机控制系统是由计算机硬件和软件组成的，用于控制和监测各种工业应用。

在实
际应用中，计算机控制系统常常面临各种干扰，如电磁干扰、噪声干扰等，这些干扰可能
会对系统的稳定性和性能产生负面影响。

抑制干扰是计算机控制系统设计中一个重要的技
术问题。

抑制干扰的技术分析主要包括以下几个方面：
1. 信号传输线路的设计：计算机控制系统中的信号传输线路需要考虑干扰抑制的技
术措施。

在设计电缆布线时要避免和干扰源靠近，采用屏蔽线缆以阻断外界干扰，对于长
距离传输的信号需要采用差分信号传输来提高抗干扰能力。

2. 电磁干扰的抑制：电磁干扰是计算机控制系统中常见的一种干扰源。

为了抑制电
磁干扰，可以采用物理屏蔽措施，如在敏感设备周围设置屏蔽罩，减少外界电磁场对系统
的干扰；也可以采用滤波技术，通过滤波器对输入信号进行滤波，去除掉不需要的高频成分。

4. 地线设计：地线是计算机控制系统中常用的抗干扰措施之一。

合理的地线设计可
以有效地减少系统受到的干扰。

在设计中，可以采用单点接地原则，将各个设备的地线连
接到一个共同的地点，减少地线回路的面积。

还可以采用分立地线设计，将高频和低频信
号的地线分开，减少信号间的相互干扰。

计算机控制系统抑制干扰的技术分析主要包括信号传输线路的设计、电磁干扰的抑制、噪声干扰的抑制和地线设计等方面。

通过合理的设计和抑制措施，可以有效地减少干扰对
计算机控制系统的影响，提高系统的稳定性和性能。

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;

计算机控制系统的抗干扰技术研究

高曼敏化．度非成化，计算机的电磁兼过路或场耦台到被干扰设备场包括静电２１高使２采用低通滤波器．波器要有良好的滤容问题更为突出，如，于高速化带来宽场、场及高低频电磁场，干扰的引八方接地，例由磁其布线接近地面．＾输出引线相互隔输
干扰可能经电源线进入控制系统．在变压器可以阻断系统与电源之间的直接联
而且干扰频繁，种干扰都直接或问接地同一交 ’ 电线路上往往带着各种负载，系．少它们之间的耦台．离变压器应有各赢供减隔影响微机系统的工作，而影响计算机控如电动机．电器及其他高频设备等，些多层屏蔽．一次绕组屏蔽．次绕组屏从继这如二制系统的可靠怀和稳定性，此须分析设备的干扰经电振线会进入微机控制系蔽，电位屏蔽，屏蔽以及外屏蔽等。固必等磁干扰的来源．究对于不同干扰应采用相统。而空间的电磁干扰也可能在较长的电２１５外部设备自动加电防止干扰，宴研．在应的行之有效的抑制和消际措施来提高系源线上产生噪声电压进八控制系统。统的抗干扰能力。１电磁干扰的形成１２２静电耦台时控制系统中外部设备随时与计算机联机、机，使生误动作别是关闭电源脱致特

计算机控制系统习题3

计算机控制系统习题3《计算机控制系统》习题3一、单项选择题1．双线性变换的一个特性是，连续传递函数经过双线性变换后所得Z传递函数的稳态增益（）。

A、增大B、不变C、减小2. 用于定量描述计算机控制系统的实时性的术语是（）。

A、响应时间B、实时时钟C、实时中断能力D、实时管理程序3. 一个8位的A/D转换器，其量化精度约为（）。

A、1%B、0.5%C、0.4%D、0.2%4. 热继电器在电路中做电动机的（）保护。

A、短路B、过载C、过流D、过压5. 满量程为10V的8位DAC芯片的分辨率为（）。

A、39mvB、153mvC、78mvD、156mv6. 计算机控制系统中，采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将（）。

A、增大B、减小C、不变7. S平面的原点，映射到Z平面,相应的点为（）。

A、原点B、位于Z平面单位圆外一点C、Z平面单位圆内一点D、Z=18. 采样控制系统的稳定性与输入信号的大小和形式（）, 采样控制系统的稳态误差与输入信号的形式、类型（）。

A、有关，有关B、无关，有关C、无关，无关D、有关，无关二、多项选择题1.以下属于数字滤波的优点的是（）。

A、可靠性高B、灵活方便C、能处理低频信号D、功能强大2.以下是数字积分法的特点的是（）。

A、运算速度快B、脉冲分配均匀C、易于实现多轴联动D、能描绘多种函数曲线3.下列的抗干扰方法中，属于硬件滤波的有（）。

A、RC滤波B、光电隔离滤波C、平均值滤波D、中值滤波E、惯性滤波4.下述选项中，属于应用软件的有（）。

A、汇编语言B、发电机故障分析软件C、DOS软件D、变电站综自软件E、惠普打印机驱动软件5.下列的抗干扰方法中，（）可以抑制共模干扰。

A、带通滤波B、光电隔离C、浮地屏蔽D、终端屏蔽6.计算机控制系统中常用的离散化方法是（）。

A、连续变换法B、双线性变换法C、脉冲函数法D、零极点匹配法7.下述选项中，属于外部总线的有（）。

A、PCI总线B、PC总线C、USB总线D、ISA总线E、RS-488串行总线8.计算机控制系统中常用的离散化方法是（）。

抗干扰技术专业知识

U c1
RC RC Zc3
U cm
RC Zc3
U cm
Us
CMRR 20 lg Ucm 20 lg
Zc3
Un
Z s1 Z1
Zs2 Z2
RC
Zs IC
Z s1
I1
A R1 模
Zs2
I2
B
Ri
拟地
R2
ZC2 RC
ZC3
U cm
3.2.3 长线传播干扰旳克制
采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，能够消除长线传播中旳波反射或者把它克制到最低程度。
(3)使用双积分式A/D转换器
双积分式A/D能够有效地克服工频干扰以及对称干扰旳影响。
(4)选用高抗干扰性旳元器件 (5)供电技术与阻抗匹配技术
3.2.2 共模干扰旳克制
共模干扰是主要旳干扰类型原因：不同地旳共模电压；模拟信号系统对地旳漏阻抗
1．隔离技术利用变压器隔离或光电隔离器件把信号侧与输入侧隔
双绞线
放大器
调制
Us
U cm
解调
计算机系
统
(2)光电隔离
将测量信号由电压－频率转换为脉冲信号，可采用光电
隔离。是一种十分理想旳隔离器件，将输入信号旳大小转化为光信号旳强弱，控制输出信号旳大小。用于传递模拟信号旳光电隔离器件目前有了较多旳应用。
R
放大器
双绞线
Us
C
信号接受端 A/D
U cm
（3）浮地屏蔽采用浮地与屏蔽措施能够使模拟地浮空，提升整个回路对
1.单端输入：一种输入信号，地端为参照电压；
共模干扰电压经输入回路在信号源内阻上产生旳串模干扰电压为： Zs是信号源内阻，Zi是输入阻抗结论：提升系统输入回路旳输入阻抗，有利于提升系统旳抗共模干扰能力。

计算机控制系统的抗干扰技术

图１一般交流供电系统２２抗信号通道的干扰．
（）１屏蔽措施。由生产现场到计算机的距离一般比较远，输线很传长。传输线越长，线上的干扰就越大，这时需要使用带屏蔽的双绞线来降
低共模干扰。双绞线节距越短，抗干扰效果越好。
１主要干扰源
１电源干扰．１
关键词：算机控制系统；干扰技术；件系统；件系统计抗硬软中图分类号：１７＋１２３．Ｐ５文献标识码：Ａ
计算机控制系统的被控量分布在生产现场的各个角落，由于工业控制现场环境恶劣，种干扰大量存在，各这些干扰会影响系统的测控精度，降低系统的可靠性，严重的还会导致系统的运行混乱，造成生产事故。因而在实际的应用设计中，要提高控制系统的抗干扰能力，保证计算机控制系统在恶劣的工作环境中能可靠地工作。本文从硬件和软件两方面对计算机控制系统的抗干扰技术进行了初步的讨论。
断裂处。３３程序运行监控系统（ＴＨＯＧｌ－ＷＡＣＤ
（）１采用供电比较稳定的进线电源。计算机控制系统的电源进线要
尽量选用比较稳定的交流电源线，至少不要将系统接到负载变化大、晶
闸管设备多或者有高频设备的电源上。
（）交流稳压器稳定电网电压。２采用一般采用图１的方式设计电源。首先，电流经过交流稳压器后，能有效抑制电网电压的波动。但输入端的脉冲干扰、多次谐波干扰还可能会传播到后级电路。为此在电路中设有低通滤波电路。由于低通滤波器主要由电感、电容元件组成，其设计仅允

计算机控制技术课件第6章

（2）靠光传输信号，切断了各电路之间地线的联系；（3）其发光二极管只有通过一定的电流时才能发光，从而有效的抑制干扰信号。
硬件抗干扰技术
➢ 模拟信号经放大后，再利用光电隔离的线性区，直接对模拟信号进行光电耦合传送。
硬件抗干扰技术
3、浮地屏蔽
采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。所谓浮地，就是利用屏蔽方法使信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。
软件抗干扰技术
五、程序运行失常的软件抗干扰
1、设置软件陷阱
当干扰导致程序计数器PC值混乱时，可能造成CPU离开正确的指令顺序而跑飞到非程序区去执行一些无意义地址中的内容，或进入数据区，把数据当作操作码来执行，使整个工作紊乱，系统失控。针对这种情况，可以在非程序区设置陷阱，一旦程序飞到非程序区，很快进入陷阱，然后强迫程序由陷阱进入初始状态。
干扰的形成
三、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、串模干扰和长线传输干扰。 1、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。
软件抗干扰技术
2、数字量输出抗干扰措施
当计算机输出开关量控制闸门、料斗等执行机构动作时，为了防止这些执行机构由于外界干扰而误动作，比如已关的闸门、料斗可能中途打开；已开的闸门、料斗可能中途突然关闭。
对于这些误动作，可以在应用程序中每隔一段时间(比如几个ms) 发出一次输出命令，不断地关闭闸门或者开闸门。这样，就可以较好地消除由于扰动而引起的误动作(开或关)。
硬件抗干扰技术

计算机控制系统过程通道的抗干扰措施

形成。为了达到良好的接地效果，在保护系统中，每面保护柜上的信号地都统一接到一个接地铜排上，
然后把所有的接地铜排用接地铜线接到系统独立的
２抗干扰措施
１）合理选择、敷设信号线。电缆选择时应注意：对于弱模拟信号应选择１．０ｍｍ的金属屏蔽线来抑制静电耦合和磁场耦合；对于强模拟信号和弱数字信号选用１．５ｍｍ的金属屏蔽线；对于强数字信号仅选用１．５ｍｍ的一般电缆。在电缆敷设中，信号线尽可能做到远离其他电气线路，通常取干扰导线直径
更高，取决于现场干扰的环境条件及ＣＰ设备的接地
输出波纹噪声小的ＫＴＤ型开关电源为计算机系统供电，使送入整流器的交流电压预先经过滤波、限
幅、隔离处理，可以把交流干扰抑制到最小。该交流电压再经过整流、滤波和稳压，干扰可以得到进一步的抑制。
变信号，而干扰信号指无用的变化较快的杂乱交变
信号，它们的地位是相同的２）共态干扰。共态干扰指Ａ／Ｄ转换器２个输人端上共有的干扰电压，可以是直流也可以是交流，其幅值可达几伏甚至
情况，又称共模干扰。为保证青钢兖州焦化厂２０１２年新建３５ｋＶ变电站计算机控制系统正常运行，对其过程通道进行了
抗干扰改进。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

6.4.3 睡眠抗干扰
CMOS型的51系列单片机具有睡眠状态，此时只有定时/计数系统和
中断系统处于工作状态。这时CPU对系统三总线上出现的干扰不会作出任
何反应，从而大大降低系统对干扰的敏感程度。
我们仔细分析系统软件后发现，CPU很多情况下是在执行一些等待指
令和循环检查程序，由于这时CPU虽没有重要工作，但却是清醒的，很容
串模干扰示意图
（2）共模干扰信号：是指系统的两个信号输入端上所共有的干扰电压,共模干扰也称为共态干扰或纵向干扰。
共模干扰示意图
6.1.4 按干扰源的类型分类
干扰
外部干扰
外部干扰与系统结构无关，是由使用条件和外部环境因素决定的。
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，如太阳辐射的电磁波；周围电气设备发出的电磁波的干扰；电源的工频干扰；气象条件引起的干扰；地磁场干扰；火化放电、弧光放电、辉光放电等产生的电磁波等。
第6章计算机控制系统的抗干扰技术
与干扰相关的几个概念：
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。
干扰源：产生干扰信号的原因
干扰对象：干扰源通过传播途径影响的器件或系统
干扰系统的三个要素：干扰源、传播途径及干扰对象。
抗干扰技术就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要措施来实现的。
点到光电耦合器输入端的干扰信号很小。
➢ 光电耦合器的发光二极管只有在通过一定电流时才能发光，由于许
多干扰信号虽幅值较高，但能量较小，不足以使发光二极管发光，
从而可以有效地抑制干扰信号。
6.2.4 串模干扰的抑制
串模干扰信号和有效信号相串联，叠加在一起作为输入信号，因此，对差模干扰的抑制较为困难。对差模干扰应根据干扰信号的特性和来源，分别采用不同的措施来抑制。
（1）对于来自空间电磁耦合所产生的差模干扰，可采用双绞线作为信号线，其目的是减少电磁感应，并使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。也可采用金属屏蔽线或屏蔽双绞线。（2）根据差模干扰频率与被测信号频率的分布特性，采用相应的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。滤波器是一个选频电路，其功能是让指定频段的信号通过，将其余频段的信号衰减，滤除。在工业控制中，串模信号往往比被测仪器变化快。（3）当对称性交变的差模干扰电压或尖峰型差模干扰成为主要干扰时，选用积分式或双积分式A/D转换器可以消弱差模干扰的影响。（4）当被测信号与干扰信号的频谱相互交错时，通常的滤波电路很难将其分开，可采用调制解调器技术。
6.1 干扰信号的类型及其传输方式
6.1.1 按干扰耦合的形式分类（1）静电干扰：是通过电容耦合窜入其他线路的。电场干
扰可以通过两根导线之间构成的分布电容窜入系统。
（2）电磁干扰：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。
光电隔离
光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管（或达林顿管、或晶闸管等）封装在一个管壳内组成, 实现以光为媒介的电信号传输。
➢ 由于光电耦合器是用光传送信号，两端电路无直接电气联系，因此，
特
切断了两端电路之间地线的联系，抑制了共模干扰。
➢ 发光二极管动态电阻非常小，而干扰源的内阻一般很大，能够传送
利用MAX915组成的电源监视电路
直流侧的抗干扰措施
电网的高频干扰，由于频带较宽，仅在交流侧采取抗干扰措施，很难保证干扰绝对不进入直流系统ຫໍສະໝຸດ 因此须在直流侧采取必要的抗干扰措施。
去耦法
在每块逻辑电路板的电源和地线的引入处并接一个（10～100） μF的大电容和一个（0.01～0.1）μF的小电容；在各主要的集成电路芯片的电源输入端与地之间，或电路板电源布线的一些关键点与地之间，接入一个（1～10）μF的电解电容，同时为滤除高频干扰，可再并联一个0.01μF的小电容。
• 指令冗余技术除了NOP等单字节指令外，还可以采用指令重复技术。指令重复也是指令冗余的一种方式。指令重复是指在对于程序流向起决定作用或对系统工作有重要作用的指令后面，可重复写上这些指令，以确保这些指令的正确执行。
计算机控制系统中接地的目的通常有两个：
➢一是为了安全，即安全接地； ➢ 二是为了保证控制系统稳定可靠工作，提供一个基准电位的接地，
即工作接地。
地线系统分析
在过程计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地和交流地。
– 模拟地作为传感器、变送器、放大器、A/D和D/A转换中模拟电路的零电位。模拟信号有精度要求，有时信号比较小，而且与生产现场相连。
➢ 复位 ➢ 掉电保护 ➢ 休眠抗干扰 ➢ 指令冗余 ➢ 软件陷阱 ➢ Watchdog技术
6.4.1 人工复位
对于失控的CPU，最简单的方法是使其复位，程序自动从头开始执行。为完成复位功能，在硬件电路上应设置复位电路。
– 人工复位是指操作员按下复位按钮时的复位； – 上电复位是指计算机在开机上电时自动复位，此时所有硬件都从其
抑制尖峰干扰最常用的方法主要有三种：
➢在交流电源的输入端并联压敏电阻； ➢采用铁磁共振原理(如采用超级隔离变压器)； ➢在交流电源输入端串入均衡器，即干扰抑制器。
另外，使系统远离干扰源，对大功率用电设备采取专门措施抑制尖峰干扰的产生等都是可行的方法。
•掉电保护
过程控制计算机供电不允许中断，一旦中断电源，将影响生产。为此，计算机系统应加装UPS（不间断电源），或增加电源电压监视电路，及早监测到掉电状态，从而进行应急处理。
（3）漏电耦合干扰：电阻性干扰。（4）共阻抗感应干扰：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。
6.1. 2 按干扰与信号的关系分类
（1）串模干扰信号：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。串模干扰与被测信号在回路中处于同样的地位，也称为常态干扰或横向干扰。
增设稳压块法
在每块电路板上装上一个或几块稳压块，以稳定电路板上的电源电压，提高抗干扰能力。
6.4 CPU软件抗干扰技术
CPU是计算机的核心。当CPU受到干扰不能按正常状态执行程序时，就会引起计算机控制的混乱，所以需要采取措施，使CPU在受到干扰的情况下，尽可能无扰地恢复系统正常工作。
• 尤其是在单片机系统中，应当充分考虑系统的抗干扰性能。
➢供电方式 ➢尖峰脉冲干扰的抑制 ➢掉电保护 ➢直流侧的抗干扰措施
•供电方式
计算机控制系统的供电方式
交流滤波器可采用电容滤波器，电感电容滤波器或有原滤波器。滤波器要有良好的接地，布线接近地面，输入输出引线应相互隔离，不可平行或缠绕在一起。
在电源变压器中设置合理的屏蔽（静电屏蔽和电磁屏蔽）是一种有效的抗干扰措施，它是在电源变压器的初级和次级之间加屏蔽层。
的高峰也基本消失了。
6.4.4 指令冗余
当CPU受到干扰，程序“跑飞”后，往往将一些操作数当作指令代码来执行，从而引起整个程序的混乱。采用指令冗余技术是使程序从 “跑飞”状态，恢复正常的一种有效措施。
• 所谓的软件冗余，就是在程序的关键地方人为的加入一些单字节指令 NOP，或将有效单字节指令重写，当程序“跑飞”到某条单字节指令时，就不会发生将操作数当作指令来执行的错误。
6.2.2 屏蔽技术 1.电场屏蔽屏蔽机理：将电场感应看成分布电容间的耦合。
2.电磁屏蔽电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种
措施。
电磁场屏蔽的机理：
3.磁场屏蔽磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽，其效果比
电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。
屏蔽机理：主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起着分路的作用，使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。
6.2.5 共模干扰的抑制
共模干扰产生的原因主要是不同的地之间存在共模电压，以及模拟信号系统对地的漏阻抗。共模干扰的抑制措施主要有三种：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽。
6.2.6 长线传输干扰的抑制
采用同轴电缆或双绞线作为传输线
同轴电缆对于电场干扰有较强的抑制作用，工作频率较高。双绞线对于磁场干扰有较好的抑制作用，绞距越短，效果越好。在电场干扰较强时须采用屏蔽双绞线。
内部干扰是由系统的结构布局、线路设计、元器件内部干扰性质变化和漂移等原因造成的
主要有：分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引入的干扰，寄生振荡引起的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等。
6.2 抗干扰技术
6.2.1 接地技术
• 接地技术对计算机控制系统是极为重要的，不恰当的接地会对系统产生严重的干扰，而正确的接地却是抑制干扰的有效措施之一。
CF
CF
隔离变压器 1:1 电源变压器
~Ui
~ ~ Uo Ui
~Uo
~Ui
~Uo
CF
CF
电源变压器的静电屏蔽
隔离变压器及其屏蔽
还可采用开关电源、DC-DC变换器以及UPS供电等，来提高电源的稳定性
尖峰脉冲干扰的抑制
尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能脉冲，其幅度可达几千伏，宽度只有几个毫微秒或几个微妙，因此采用常规的抑制办法是无效的，而必须采取综合治理办法。
• 对于没有使用UPS的计算机控制系统，为了防止掉电后RAM中的信息丢失，经常采用镍电池对RAM进行数据保护。
掉电保护电路
对直流电源电压监视可采用集成电路μP监控电路实现掉电保护。现在已经有许多集成电路μP监控电路可供选择，它们具有很多种类和规格，同时也具有多种功能，如有的μP监控电路除电源监视外，还具有看门狗、上电复位、备用电源切换开关等功能。
易受干扰。让CPU在没有正常工作时休眠，必要时再由中断系统来唤醒它，