浅谈计算机抗干扰技术

计算机数控系统中的干扰源及抗干扰技术来源：作者：发表时间：2009-12-07 13:53:03 在超精密数控车削系统设计制造过程中，考虑到系统工作在干扰弥布的车间现场，因而装置的可靠性和抗干扰能力就成为设计的重要指标。

数控车床的正常运行证明，本系统由于采用了一系列抗干扰技术，可靠性较高，抗干扰能力较强，对系统的推广应用具有突出贡献。

1 控制干扰源1.1 抗干扰的优质电源经验表明由电源引入的干扰是系统干扰的主要来源。

抗干扰性能好的优质电源是提高系统可靠性的关键。

由于CNC系统是基于PC总线的插卡式结构，计算机控制系统对电网的要求如下：允许电网电压波动为：+10%～-15%；允许电网频率波动为：±2%；允许电网电压动态恢复时间≤5ms(当负载变化在25%～100%时)。

而车间电网波动大，故对整个微机系统供电采用了一个不间断供电电源UPS。

机床主轴电机及其他驱动系统的供电不经UPS,直接由车间电网供电，这样避免了机床对其数控系统的电源干扰。

1.2 数控系统本身所产生干扰的抑制系统的电气部件动作变化会产生瞬变电流噪声，例如交流继电器接通，主轴交流电机通电时，冲击电流可达额定电流的5～10倍，而且其中的高频成分对系统有严重干扰。

对此，采用了交流继电器控制主轴电机，而继电器控制部分和工作台驱动部分由变压器降压提供，且给继电器提供了阻容阻尼网络来平滑通断时的突变。

2 硬件抗干扰措施2.1 接地系统良好的接地系统是系统可靠工作的基础。

①系统级接地由于CNC系统是集中布置，故宜采用集中一点接地，如图1所示。

图1 系统接地方式②板卡级接地运动控制卡是个模拟/数字混合系统，其模拟系统的中心是D/A转换器DAC2813,因此，在DAC2813的模拟地，AGND，附近建立单点模拟地，DAC2813的数字地应与此单点模拟地相连，如图2所示，其它任何数字电路的数字地不应与单点模拟地相连，关键的线要尽量粗，并两边加保护地，VOUT1-VOUT4，，在-VS和DGND间接个10μF的钽电容，尽量靠近芯片，DGND和AGND直接连到DAC2813下的一块敷铜地上。

第六章 计算机控制系统抗干扰技术、 §1.干扰的来源和传播途径一、干扰的来源和干扰的分类计算机控制系统的干扰来源可分为：外部干扰：指那些与系统结构无关，由外部环境因素所决定的。

内部干扰：指那些由系统结构、制造工艺所决定的干扰。

计算机控制系统按干扰的作用方式可分为：串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。

共模干扰：指模／数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

1、串模干扰及其抑制方法串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号，也称横向干扰或正态干扰。

如图。

串模干扰的表现形式可用这样一个电路来解释：如图：抑制串模干扰的方法： 1)加输入滤波器。

2)采用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备，再屏蔽层良好接地，就可避免干扰从传输导线窜入检测回路。

3)利用器件特性克服干扰。

提高阈值电平可抑制低噪声干扰；采用低速逻辑器件或加电容器降低速度，可以抑制高频干扰。

4)采用数字滤波技术。

采用平均值法、中值法、一阶滤波法等算法。

2、共模干扰及其抑制方法共模干扰是指同时加到计算机控制系统两个输入端上的公有的干扰电压。

如图。

1)采用共模抑制比高的、双端输入运算放大器。

2) 采用光耦合器或变压器隔离，如图。

3)采用隔离放大器。

利用隔离放大器完成对测量的信号的放大及模拟信号与传输通道的隔离。

I／O接口和通道还应采取下述几种措施：1)尽量缩短信号线的长度。

2)不用的输入端子不能悬空，必须通过负载电阻接到电源线上。

3)为防止电磁感应，信号线应采用屏蔽线。

除此之外还应考虑：电源与供电系统，系统的接地等，这些方面都要采取抗干扰措施，才能更好的提高系统的可靠性。

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。

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 共模干扰示意图产生串模干扰的原因主要有分布电容的静电耦合，空间的磁场耦合，长线传输的互感，50Hz工频干扰，以及信号回路中元件参数变化等。