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篇1

【關(guān)鍵詞】電廠，分散控制系統(tǒng)，抗干擾措施，探討

中圖分類號(hào)：TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

分散控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)，和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等多種先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)，讓這個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)遍布各生產(chǎn)基地的監(jiān)控站，監(jiān)測站，并以通信網(wǎng)絡(luò)將操作管理站和相關(guān)需要集中操作的地區(qū)連接起來，實(shí)施集中管理，統(tǒng)一操作。分散控制系統(tǒng)很早便在我國的火力發(fā)電廠得到了推廣運(yùn)用，并取得了輝煌的發(fā)展成果。到目前為止，我國的大部分火力發(fā)電廠都已經(jīng)采取這種控制系統(tǒng)，分散控制系統(tǒng)日漸成為整個(gè)控制中心的中樞，對(duì)保證整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行，保持電力的穩(wěn)定安全，有著十分重要的地位和作用。雖然，分散控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，但是，在整個(gè)系統(tǒng)中，來自各處的線纜都會(huì)和系統(tǒng)相連，各種外部干擾很容易以電源或者是各種線纜為媒介侵入，加劇干擾的負(fù)面作用。在現(xiàn)階段的分散控制系統(tǒng)生產(chǎn)使用中，電廠分散控制系統(tǒng)內(nèi)部使用了很多電子產(chǎn)品或者電子元器件，電磁干擾顯得更為嚴(yán)重。因此，要綜合考慮到多種因素，加強(qiáng)電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的研究。

二．電廠分散控制系統(tǒng)干擾來源分析

探究各種干擾的來源對(duì)于分散控制系統(tǒng)抗干擾措施研究有著十分重要的意義。從總體而言，電廠分散控制系統(tǒng)的干擾源主要來自內(nèi)部和外部，內(nèi)部干擾和外部干擾組成了影響整個(gè)系統(tǒng)正常工作的干擾來源。

1. 系統(tǒng)內(nèi)部干擾

系統(tǒng)內(nèi)部干擾主要是因?yàn)榉稚⒖刂葡到y(tǒng)內(nèi)部裝置的各種電子設(shè)施或者是電子元器件的應(yīng)用而產(chǎn)生，主要包括過渡干擾和固定干擾，當(dāng)電路在動(dòng)態(tài)工作時(shí)候，引發(fā)的干擾便是過渡干擾，當(dāng)接觸面上的電導(dǎo)率具有很大差異或者不一致時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生接觸干擾，此種干擾類型稱為固定干擾。

2.系統(tǒng)外部干擾

系統(tǒng)外部的干擾主要是設(shè)備在使用過程中受到外部環(huán)境和使用條件的影響而產(chǎn)生的干擾因素，這種干擾和分散控制系統(tǒng)的各種元件沒有直接聯(lián)系。系統(tǒng)外部干擾主要有以下幾種。

（一）從電源線傳導(dǎo)來的電磁干擾

在電廠中，分散控制系統(tǒng)在 用電母線處安裝有各種動(dòng)力設(shè)備，風(fēng)機(jī)，凝結(jié)水泵等。由于這些設(shè)備的功率很大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候會(huì)產(chǎn)生交變磁場，產(chǎn)生電磁干擾，開關(guān)設(shè)備時(shí)候，會(huì)讓電壓波動(dòng)，產(chǎn)生低頻干擾。

（二）從信號(hào)線、控制線傳導(dǎo)來的干擾

電廠的分散控制系統(tǒng)有著各種接線，這些接線也是各種外部干擾進(jìn)入的路線來源。一是通過現(xiàn)場變送器供電電源或共用儀表的供電電源串入的干擾；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾。當(dāng)發(fā)生信號(hào)干擾時(shí)候，會(huì)大大降低測量的精度，甚至損壞各種元器件，或造成邏輯數(shù)據(jù)的變化和系統(tǒng)設(shè)備的誤動(dòng)或是死機(jī)。

（三）接地系統(tǒng)混亂時(shí)引起的干擾

接地系統(tǒng)在產(chǎn)生電磁干擾，抑制電磁干擾方面都有著十分重要的作用。一方面，不合理的接地，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾信號(hào)，讓電廠的分散控制系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。正確的接地可以防止電磁干擾，同時(shí)也可以減少設(shè)備向外發(fā)出干擾信號(hào)的頻率。因此，分散控制系統(tǒng)的接地是一把雙刃劍。在干擾來源中，如果接地系統(tǒng)混亂，比如每個(gè)接地點(diǎn)的電位分布不平衡，各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，機(jī)械設(shè)備間接地電位差距很大，地環(huán)路電流情況嚴(yán)重，系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，使得整個(gè)電廠的分散控制系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

三．電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施探究

電廠分散控制系統(tǒng)在整個(gè)電廠運(yùn)作中處于核心地位，要保障其正常工作，必須做好內(nèi)部外部的抗干擾措施。從多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，要堅(jiān)持從抗干擾措施開始，本著控制干擾源，切斷或弱化電磁干擾的路徑，優(yōu)化系統(tǒng)裝置，提高系統(tǒng)自身抗干擾能力等三方面的原則，科學(xué)是設(shè)計(jì)，使用高質(zhì)量的設(shè)備和元器件，規(guī)范安裝，并做好各種維護(hù)措施，保證整個(gè)電廠分散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和兼容性，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。將從以下幾個(gè)方面做出探究。

1.科學(xué)合理選擇系統(tǒng)設(shè)備

（一）電廠分散控制系統(tǒng)的設(shè)備選擇在抗干擾中有著十分重要的作用。選擇抗干擾性能較好的設(shè)備產(chǎn)品，保證含電磁兼容性。比如采用浮地技術(shù)加強(qiáng)抗外部干擾的能力，使用隔離性能較好的電廠分散控制系統(tǒng)，要選擇耐壓能力較強(qiáng)的系統(tǒng)設(shè)備，使得電廠分散控制系統(tǒng)可以再電場強(qiáng)度高，頻場較高的環(huán)境中正常工作。

（二）做好電纜的選擇

電廠的電纜選擇是電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施的重要環(huán)節(jié)。要保證強(qiáng)、弱信號(hào)不應(yīng)使用同一根電纜，信號(hào)電纜應(yīng)盡可能避開電力電纜，避免與電力電纜平行布設(shè)。在傳輸距離較小時(shí)，可以選用單根導(dǎo)線或一般控制電纜傳輸，在傳輸距離較大時(shí)，宜選用總屏控制電纜或?qū)g|總屏計(jì)算機(jī)電纜；模擬量信號(hào)在現(xiàn)場傳輸中應(yīng)選用屏蔽電纜，對(duì)于信號(hào)精度要求較高的場合，可選用對(duì)絞分屏計(jì)算機(jī)電纜或?qū)g總屏計(jì)算機(jī)電纜。

2．做好隔離措施

（一）電廠分散控制系統(tǒng)設(shè)備的隔離

在電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾措施中，要本著電氣設(shè)備電纜用量最短原則，要將電廠分散控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備安裝在主廠房之間，設(shè)備間內(nèi)部要采用防靜電活動(dòng)地板，要使用鋼筋作為接地引線，做好接地工作，要把強(qiáng)電設(shè)備或者電路設(shè)計(jì)安裝在遠(yuǎn)離硬件設(shè)備安裝間，以便隔離電磁干擾。

（二）電廠分散控制系統(tǒng)電源的隔離

為保證分散控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要使用交流電穩(wěn)壓器對(duì)分散控制系統(tǒng)的電源進(jìn)行穩(wěn)壓。由于未屏蔽的電源變壓器之間耦合電容大，共模干擾很強(qiáng)，因此，要在電源變壓器的初次級(jí)之間設(shè)置屏蔽層，來減少變壓器初次級(jí)之間的干擾，隔離變壓器可以切斷變壓器兩端的低頻共模電流。但有時(shí)隔離變壓器初次級(jí)之間的寄生電容仍能夠?yàn)轭l率較高的共模電流提供通路，因此隔離變壓器的屏蔽層必須良好接地。

3．科學(xué)合理的接地

在電廠的分散控制系統(tǒng)中，合理科學(xué)的接地是整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)暢通的保證，是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)?；靵y的接地會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的干擾，嚴(yán)重影響到設(shè)備的工作。因此，在進(jìn)行分散控制系統(tǒng)抗干擾措施時(shí)候，必須綜合多種因素，科學(xué)合理的做好接地措施。

(一)采用統(tǒng)一的接地網(wǎng)

系統(tǒng)中的交流工作地、直流工作地、屏蔽地、安全保護(hù)地之間應(yīng)保持嚴(yán)格的絕緣，在總匯集板匯合后再用一根接地電纜接到接地網(wǎng)上。所有接地點(diǎn)應(yīng)與接地網(wǎng)牢固連接，且應(yīng)盡量減少接地點(diǎn)與接地網(wǎng)的距離，但要滿足接地電阻的要求。

(二)信號(hào)線采用屏蔽電纜，并且合理接地

信號(hào)線的屏蔽層接地必須保證單點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地；信號(hào)源不接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在系統(tǒng)側(cè)接地，這時(shí)就應(yīng)將屏蔽層接地點(diǎn)改在信號(hào)源側(cè)接地。如果信號(hào)源端系統(tǒng)側(cè)都要求接地，則對(duì)信號(hào)必須采用變壓器隔離或光電隔離等措施，并且屏蔽層應(yīng)在信號(hào)源側(cè)接地。信號(hào)電纜中間有接頭時(shí)，在接頭處的屏蔽層要妥善連接，并將屏蔽層的部分用絕緣帶包好。

四．結(jié)束語

電廠的分散控制系統(tǒng)的抗干擾是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工程，在設(shè)計(jì)施工過程中，要針對(duì)具體的干擾來源，采取合理有效的措施，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抗干擾要采用內(nèi)外干擾相結(jié)合的考慮方法，從設(shè)備抗干擾性能，線路的敷設(shè)，接地等各個(gè)方面做出抗干擾措施，保證整個(gè)電廠分散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 張新聞 分散控制系統(tǒng)的噪聲抑制技術(shù) [期刊論文] 《電力建設(shè)》 -2001年9期

[4] 周倩 魯學(xué)農(nóng) 張文景 火電廠DCS系統(tǒng)信號(hào)抗干擾研究及實(shí)例 [期刊論文] 《中國電力》 ISTIC PKU -2012年4期

[5] 郝志國 王江權(quán) 申明亮 火電廠分散控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)探討 [期刊論文] 《河北電力技術(shù)》 -2006年2期

篇2

【關(guān)鍵詞】CDMA系統(tǒng);多用戶檢測;圓陣天線

1.引言

碼分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系統(tǒng)作為一個(gè)自干擾系統(tǒng)，它存在的多址干擾（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系統(tǒng)容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用戶檢測、擴(kuò)頻碼設(shè)計(jì)和智能天線技術(shù)[1]。其中多用戶檢測和智能天線技術(shù)在對(duì)抗MAI方面效果較突出[2]。然而現(xiàn)有的多用戶檢測只在消除小區(qū)內(nèi)干擾方面取得了較好的效果，而小區(qū)間的干擾問題沒有解決，智能天線技術(shù)很好的解決了這一問題。因此，本文主要探討基于智能天線與多用戶檢測技術(shù)的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。

2.聯(lián)合抗干擾模型

智能天線分為圓陣和線陣兩大類。圓陣與線陣相比，能提供俯仰角的估計(jì)，不僅能在水平面內(nèi)全向掃描，也能產(chǎn)生最大值指向陣面法線方向的單波束方向圖進(jìn)行全向波束賦形，直接對(duì)準(zhǔn)用戶的接收端，還能通過自動(dòng)調(diào)整各個(gè)陣元的加權(quán)因子，來控制其方向圖。故論文以圓陣天線作為接收端的接收天線，以消除小區(qū)間干擾。

圓陣天線的陣因子為：

（1）

其中，An為激勵(lì)電流的幅值，在此為一定值，所以討論陣因子時(shí)它不作考慮。

是第n個(gè)單元的角位置，an為激勵(lì)電流的相位，為了方便下面的討論，這里我們假設(shè)an=0。

則由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天線的陣因子為：，，wi為各天線單元加權(quán)值。

陣列天線實(shí)質(zhì)上是一個(gè)空域?yàn)V波器，但對(duì)小區(qū)內(nèi)存在的干擾并無明顯改善。因此，論文同時(shí)引入能有效消除小區(qū)內(nèi)干擾的多用戶檢測技術(shù)。

為了與圓陣天線合理匹配，減小系統(tǒng)復(fù)雜度并減小背景噪聲，我們選擇了多用戶檢測中的線性變換方式的最小均方誤差檢測（MMSE）。

其基本思想是使第k個(gè)用戶發(fā)送的信號(hào)與估計(jì)值的均誤方差值最小。為了使接收端信號(hào)的判決比特與發(fā)送端傳輸比特bk之間的均方誤差最小，現(xiàn)定義第k個(gè)用戶的線性變換函數(shù)wk，滿足：

（4）

令，K*K階的矩陣表示K個(gè)用戶之間的線性變換矩陣，則MMSE準(zhǔn)則下的線性檢測問題轉(zhuǎn)換為：

（5）

要求矩陣W以滿足上式，則令：

可以解得最小均誤方差準(zhǔn)則下的線性變換矩陣：

（6）

因此，MMSE線性檢測器后的判決輸出為：

（7）

3.仿真

利用Matlab進(jìn)行仿真。聯(lián)合抗干擾模型分為圓環(huán)陣列天線與MMSE檢測兩個(gè)部分。首先，在不考慮系統(tǒng)中所有用戶的地理位置分布情況下，選擇采用圓陣天線作為接收天線和不采用兩種設(shè)置，設(shè)載波波長為，陣元間距d為載波波長的二分之一，即。圓環(huán)陣列天線的陣元數(shù)設(shè)為8，方位角為（-90o，90o），仰角為（0o，90o）。兩種設(shè)置在天線接收信號(hào)后都采用MMSE最小均方誤差法對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行判決。結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，只有MMSE檢測的CDMA系統(tǒng)，信噪比從0dB達(dá)到8dB的這一過程中，誤碼率性能有所改善，但不明顯。而引合抗干擾的CDMA系統(tǒng)，誤碼率性能已經(jīng)大大下降，達(dá)到一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

圖1 聯(lián)合抗干擾引入前后CDMA系統(tǒng)誤碼率

和信噪比關(guān)系圖

4.結(jié)論

論文論述了基于圓陣天線與MMSE檢測的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。提出了使用八陣元圓環(huán)陣列天線作為接收天線，以MMSE檢測作為檢測算法的聯(lián)合抗干擾模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引合抗干擾后，系統(tǒng)的誤碼率性能明顯改善，系統(tǒng)容量從而得到了提升。

參考文獻(xiàn)

[1]Guerci J.R.，Driscoll T.，Hannigan R.，etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal，2014，57（1）：24-40.

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篇3

關(guān)鍵詞：小位移測量儀 測桿運(yùn)動(dòng) 自動(dòng)控制 抗干擾

中圖分類號(hào)：TH741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0007-02

隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)和微納米測量技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外對(duì)小量程高精度位移測量儀器的研究與設(shè)計(jì)越來越多?，F(xiàn)在市場上的該類儀器大都價(jià)格昂貴且和具體應(yīng)用領(lǐng)域不相適應(yīng)，所以筆者自主研發(fā)了一臺(tái)用于測量微小零件尺寸和升降臺(tái)位移的小位移測量儀，其量程為10 mm。采用的位移傳感器為長光柵，其分辨率為10 mm。

小位移測量儀的測量過程可以分解為兩個(gè)子過程：測桿運(yùn)動(dòng)過程和測量數(shù)據(jù)讀取并處理過程。測桿運(yùn)動(dòng)的目的之一是使測桿能夠平穩(wěn)可靠地和各種不同的被測對(duì)象接觸以實(shí)現(xiàn)對(duì)該被測對(duì)象豎向位置信息的讀??；另一個(gè)目的則是通過測桿運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)多次測量多次讀數(shù)，以便通過對(duì)多個(gè)測量數(shù)據(jù)求平均值來消除隨機(jī)誤差對(duì)測量結(jié)果的影響。

1 測桿運(yùn)動(dòng)控制方法研究

1.1 測桿驅(qū)動(dòng)方法

測桿的運(yùn)動(dòng)需要在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下才能實(shí)現(xiàn)，小位移測量儀的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是直流電機(jī)和電磁離合器，如圖1所示。對(duì)測桿升降的控制可通過控制電磁離合器來實(shí)現(xiàn)。

將電磁離合器的電源接通會(huì)使電磁離合器吸合，向上的驅(qū)動(dòng)力作用在測桿上便可將測桿提升；當(dāng)測桿需要下降時(shí)，將電磁離合器的電源斷開會(huì)使電磁離合器斷開，這時(shí)驅(qū)動(dòng)力消失，測桿便可在自身重力的作用下降落。

控制電磁離合器電源的通斷有兩種方法：一種是通過連接在電源線上的按鈕開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)控制；另一種是使用處理器芯片通過編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

手動(dòng)控制需要操作者親臨儀器旁并在測桿運(yùn)動(dòng)的過程中實(shí)時(shí)觀察自主判斷何時(shí)接通或斷開離合器電源，這種方法不方便操作，是落后的不被提倡的。

采用自動(dòng)控制后，測桿運(yùn)動(dòng)控制完全由電路和軟件實(shí)現(xiàn)，這樣就減小了操作者的工作強(qiáng)度，也避免了由于操作者的誤判斷和誤操作而導(dǎo)致的測量流程紊亂及測量結(jié)果錯(cuò)誤。所以本論文采用自動(dòng)控制的方法來控制測桿升降。

由于電磁離合器屬于大功率器件，所以處理器對(duì)電磁離合器的控制需要借助繼電器來實(shí)現(xiàn)。這樣，測桿運(yùn)動(dòng)控制的控制鏈為：處理器引腳輸出的控制信號(hào)輸入繼電器的控制端，繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)接入電磁離合器的電源線路，繼電器觸點(diǎn)的通斷決定了電磁離合器電源線的通斷。

1.2 監(jiān)測測桿上升高度的控制方法

本論文在控制測桿升降運(yùn)動(dòng)時(shí)采用了一種監(jiān)測測桿上升高度的控制方法。

具體來說，就是在測桿上升階段采用某種位置傳感器對(duì)測桿的上升高度進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)測桿上升到預(yù)定高度時(shí)位置傳感器的輸出信號(hào)會(huì)發(fā)生跳變，處理器感知到該信號(hào)跳變后就采取控制措施將測桿降落。

處理器會(huì)在測桿降落并和被測件表面穩(wěn)定接觸后從光柵信號(hào)處理板中讀取測量數(shù)據(jù)。測桿降落的耗時(shí)是確定的，由實(shí)驗(yàn)知從測桿開始降落時(shí)刻算起的8 min之后測桿必定會(huì)與被測件穩(wěn)定接觸，所以在測桿開始降落之時(shí)開啟了一個(gè)定時(shí)時(shí)間為八秒的定時(shí)器，處理器會(huì)在八秒定時(shí)時(shí)間到時(shí)進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的讀取、保存與處理。

監(jiān)測測桿上升高度的控制方法中提到的位置傳感器可以是很多種傳感器，鑒于光電開關(guān)（即紅外反射式傳感器）具有非接觸觸發(fā)且便于安裝的優(yōu)點(diǎn)，本論文選用光電開關(guān)作為位置傳感器。

處理器對(duì)光電開關(guān)輸出的跳變信號(hào)的檢測是通過中斷機(jī)制中的“外部中斷”實(shí)現(xiàn)的，光電開關(guān)信號(hào)作為外部中斷源輸入處理器的外部中斷引腳。當(dāng)處理器檢測到外部中斷輸入信號(hào)產(chǎn)生了下降沿跳變時(shí)，就會(huì)認(rèn)為光電開關(guān)發(fā)出了中斷請(qǐng)求，從而在外部中斷的中斷處理函數(shù)中將測桿降落。

2 大功率器件抗干擾方法研究

2.1 干擾的產(chǎn)生及其影響

分析1.1節(jié)所論述的控制鏈可以發(fā)現(xiàn)：電磁離合器和處理器之間存在間接的聯(lián)系，大功率器件電磁離合器可能會(huì)對(duì)處理器產(chǎn)生干擾。

實(shí)際情況確實(shí)是這樣，電磁離合器在工作時(shí)會(huì)將干擾信號(hào)通過連接線路耦合進(jìn)處理器電路板中。這種干擾信號(hào)一般在電磁離合器進(jìn)行電源切換和狀態(tài)跳變時(shí)產(chǎn)生，用示波器對(duì)其進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)這種干擾信號(hào)是電壓幅值大持續(xù)時(shí)間短的瞬間劇烈脈沖。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干擾信號(hào)耦合進(jìn)處理器電路板后，主要是對(duì)處理器中的“外部中斷”部分產(chǎn)生不利影響，使處理器產(chǎn)生對(duì)外部中斷輸入信號(hào)的誤判斷和誤觸發(fā)。表1為大功率器件產(chǎn)生干擾的分析。

在正常情況下，輸入外部中斷引腳的跳變信號(hào)是由光電開關(guān)產(chǎn)生的，但是在表現(xiàn)為瞬間劇烈脈沖的干擾信號(hào)耦合進(jìn)處理器電路板之后，輸入外部中斷引腳的跳變信號(hào)則有可能是干擾信號(hào)。當(dāng)處理器檢測到并響應(yīng)了實(shí)際為干擾信號(hào)的外部中斷信號(hào)時(shí)，就會(huì)發(fā)生測桿升降錯(cuò)誤。

2.2 硬件抗干擾措施

本論文使用的處理器STM32F103ZET6是產(chǎn)品系列中最強(qiáng)大的，其抗干擾能力也比一般的處理器好很多。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)若選用51內(nèi)核單片機(jī)STC12C5A60S2作為處理器，電磁離合器產(chǎn)生的干擾則可能會(huì)使處理器重啟或者死機(jī)。所以通過更換處理器來消除干擾信號(hào)影響的方法是不可行的。

在干擾信號(hào)的耦合通道中進(jìn)行信號(hào)隔離是抗干擾的一種主要方法，所以本論文在處理器的引腳和繼電器的控制端之間加入了光電耦合器6N137。光電耦合器的輸入級(jí)和輸出級(jí)使用完全不同的兩個(gè)電源供電，輸入級(jí)的地線和輸出級(jí)的地線亦相互獨(dú)立，起到了對(duì)處理器電路和繼電器電路進(jìn)行信號(hào)隔離的作用。

大幅度延長干擾信號(hào)的耦合線路，使干擾信號(hào)在電線中發(fā)生損耗是抗干擾的另一種方法，所以本論文在處理器的引腳和光電耦合器的輸入端之間以及繼電器的觸點(diǎn)和電磁離合器之間配置了超過15 m的電線。

另外，本論文還采用了對(duì)處理器電路板正反面覆銅的抗干擾方法。

實(shí)驗(yàn)證明，以上三種硬件抗干擾措施在很大程度上抑制了干擾，但是干擾并沒有完全消除，在偶爾幾次電磁離合器進(jìn)行電源狀態(tài)切換時(shí)處理器仍會(huì)產(chǎn)生中斷誤觸發(fā)。

為了完全消除干擾的影響，本論文在采用以上硬件抗干擾措施的同時(shí)，設(shè)計(jì)了一種通過軟件來抗干擾的方法。

2.3 軟件抗干擾方法的實(shí)現(xiàn)

由于電磁離合器進(jìn)行電源切換和狀態(tài)跳變的時(shí)刻是可知的，即產(chǎn)生干擾的時(shí)間點(diǎn)是固定的，所以可以采用在產(chǎn)生干擾的時(shí)間點(diǎn)上不去檢測外部中斷信號(hào)的方法來避免“外部中斷”擾信號(hào)所觸發(fā)。具體來說就是在干擾產(chǎn)生時(shí)間點(diǎn)所在的一段時(shí)間內(nèi)通過編程將外部中斷檢測功能關(guān)閉（即關(guān)中斷）。這種通過在測桿升降過程中選擇合適的時(shí)刻關(guān)中斷和開中斷來抗干擾的思路就是軟件抗干擾方法的實(shí)現(xiàn)思路。

具有軟件抗干擾功能的測桿運(yùn)動(dòng)控制流程圖如圖2所示。對(duì)該流程圖和1.2節(jié)所論述的監(jiān)測測桿上升高度的控制方法進(jìn)行比較后可以發(fā)現(xiàn)：新方法中加入了一個(gè)定時(shí)時(shí)間為兩秒的定時(shí)器。這兩秒是從測桿開始提升的瞬間干擾發(fā)生到開啟外部中斷的時(shí)間間隔。也就是說在此干擾發(fā)生時(shí)刻之后的兩秒內(nèi)，外部中斷是關(guān)閉的。

而在此干擾發(fā)生時(shí)刻之前的一段時(shí)間內(nèi)，外部中斷也是關(guān)閉的。具體來說，這一段時(shí)間是指從儀器開機(jī)到此干擾第一次發(fā)生時(shí)刻之間的時(shí)間段，以及上次測桿開始降落時(shí)刻到此干擾發(fā)生時(shí)刻之間的時(shí)間段。

可見，在測桿開始提升瞬間干擾發(fā)生時(shí)刻所在的前后一段時(shí)間內(nèi)，外部中斷是關(guān)閉的。

而由于在測桿提升到預(yù)定高度時(shí)處理器先關(guān)閉外部中斷再降落測桿，所以在測桿開始降落瞬間干擾發(fā)生時(shí)外部中斷也已經(jīng)關(guān)閉。

所以在測桿整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的干擾產(chǎn)生時(shí)間點(diǎn)上外部中斷檢測功能都是關(guān)閉的，這就避免了處理器檢測并響應(yīng)實(shí)際為干擾信號(hào)的外部中斷信號(hào)。

3 結(jié)語

在小位移測量儀測桿升降運(yùn)動(dòng)過程中，通過采用硬件抗干擾措施和軟件抗干擾方法，完全消除了大功率器件由于線路耦合而對(duì)處理器產(chǎn)生的信號(hào)干擾，保證了測桿自動(dòng)升降過程的正常進(jìn)行。該方法對(duì)含有大功率執(zhí)行器的自動(dòng)控制系統(tǒng)具有普遍適用性。

篇4

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；串行通信；總線；計(jì)算機(jī)；接口

隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，論文工業(yè)過程的智能化、自動(dòng)化監(jiān)測與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛．單片機(jī)系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應(yīng)用到工業(yè)過程控制的各個(gè)領(lǐng)域。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣，單片機(jī)系統(tǒng)在使用過程中通常會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)時(shí)想不到的新情況、新問題，這就需要進(jìn)一步修改和完善．因此，有必要設(shè)計(jì)一套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場反饋的各種問題，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析，解決工程實(shí)際問題．本文設(shè)計(jì)的這套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有自動(dòng)采集多路模擬量、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示、根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制輸出、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信等功能．

1系統(tǒng)組成及工作原理

綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機(jī)及其仿真系統(tǒng)，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，按鍵控制模塊，日歷時(shí)鐘模塊，看門狗電路模塊，F(xiàn)P—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計(jì)算機(jī)，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為主控芯片，A／D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時(shí)鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間，而且為系統(tǒng)提供掉電保護(hù)功能；看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復(fù)位和低電壓監(jiān)控功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛，它就可以在超時(shí)周期之后使CPU復(fù)位，提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列，通過編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時(shí)顯示多行字符及自造圖形，主要用來顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間等；兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口，可以與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)(約1200m)近(約15m)距離的數(shù)據(jù)通信[1]；上位計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件，按照用戶的具體要求作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理，同時(shí)發(fā)送控制參數(shù)，對(duì)被測對(duì)象的溫度、壓力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)．

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2．1單片機(jī)仿真系統(tǒng)

單片機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機(jī)上運(yùn)行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器借用仿真機(jī)的)，也可以連接外部電路來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與控制功能．仿真機(jī)一般都具有單片機(jī)的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、鍵盤等；具有單步、設(shè)置斷點(diǎn)(以便隨時(shí)觀察內(nèi)部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運(yùn)行用戶程序的功能[2]．

監(jiān)控程序放置在仿真機(jī)內(nèi)，要仿真的CPU器件位于仿真機(jī)外仿真線的端頭，畢業(yè)論文更換不同的仿真頭和CPU，該機(jī)可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機(jī)，該機(jī)的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過仿真機(jī)進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對(duì)芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當(dāng)程序調(diào)試順利通過才將程序?qū)懭胄酒?，編程方便且?jié)省時(shí)間．

2．2傳感器的選擇及信號(hào)變送電路的設(shè)計(jì)

傳感器作為系統(tǒng)的感知器件，直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性．本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式壓力傳感器，它具有精度高、響應(yīng)速度快、分辨率高等特點(diǎn)．傳感器接El電路的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號(hào)非常微弱，需對(duì)這些模擬信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)為了確保信號(hào)不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強(qiáng)的高精度運(yùn)放OP07，其特點(diǎn)是輸入失調(diào)電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號(hào)經(jīng)10位A／D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，送人89C51進(jìn)行處理．

2．3通信模塊的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過RS232總線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以通過RS485總線進(jìn)行多機(jī)通信_(tái)3]，RS485總線上最多可掛接32個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的近距離通信，通過RS232接口即可；若要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信，則必須將RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平后，才可將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉(zhuǎn)換原理如圖3所示，通過MAX485的差動(dòng)輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號(hào)的收／發(fā)，由于RS485總線上只能進(jìn)行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外，還有一個(gè)信號(hào)線來控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側(cè)，通過PC的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)來控制．

2．4串行總線I*2C

I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個(gè)IC器件與微處理器之問的數(shù)據(jù)交換．該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用具有IC總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563，由于單片機(jī)89C51自身沒有IC總線接口，所以采用軟件合成IC總線與它們相接．

IC串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于：并行總線有地址總線，CPU通過地址總線訪問從器件；而IC總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個(gè)字節(jié)傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測控儀器日趨小型化和集成化，IC串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線．．5抗干擾設(shè)計(jì)

工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場工作環(huán)境一般較差，干擾較嚴(yán)重，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須解決抗干擾問題．針對(duì)工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場可能產(chǎn)生的干擾、干擾來源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)．硬件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：對(duì)電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動(dòng)電路接口進(jìn)行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等；軟件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復(fù)、數(shù)字濾波、求平均值等．

對(duì)于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾，采用軟硬件結(jié)合的方法進(jìn)行濾波．當(dāng)存在隨機(jī)干擾而使被測信號(hào)中混入了無用成分時(shí)，碩士論文首先經(jīng)過一個(gè)時(shí)間連續(xù)的RC濾波電路，再經(jīng)A／D變換成二進(jìn)制數(shù)字量后，進(jìn)行數(shù)字濾波．因?yàn)橛布V波能很好地抑制高頻干擾，而對(duì)低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對(duì)低頻干擾具有較好的抑制能力．

在控制強(qiáng)電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng)，采用了光電隔離技術(shù)．因?yàn)楣庑盘?hào)的傳輸不受電場、磁場的干擾，可有效地防止干擾信號(hào)因耦合而進(jìn)入系統(tǒng)，達(dá)到電氣隔離的效果．

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)軟件和PC機(jī)軟件．單片機(jī)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，利用MCS一51匯編語言編寫．根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、日歷時(shí)鐘編程、鍵盤中斷調(diào)控、液晶顯示、D／A轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示．

PC機(jī)軟件的主要功能是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、動(dòng)態(tài)模擬顯示、報(bào)表繪制、打印輸出等．PC機(jī)軟件采用VisualBasic6．0編寫，醫(yī)學(xué)論文PC機(jī)與單片機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信程序主要是通過計(jì)算機(jī)的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和雙向通信，此外，PC機(jī)程序還將單片機(jī)采集過來的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、生成報(bào)表和數(shù)據(jù)文件等，并對(duì)不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出變化規(guī)律．

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了測試該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，將5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)組成分布式多機(jī)通信系統(tǒng)，單片機(jī)串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2400bps，一幀數(shù)據(jù)采用5個(gè)字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)是因?yàn)锳／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式，如表1所示．5臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機(jī)傳送時(shí)，理論上連續(xù)發(fā)送速率為2400／(10*5*5)===9．6次／s．經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)在120ms后收到了5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實(shí)際發(fā)送速率約為8次／s，這是因?yàn)橛袪顟B(tài)轉(zhuǎn)換和等待時(shí)間；為了測試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將調(diào)試好的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，120h后觀察系統(tǒng)仍然在按設(shè)定的流程工作，沒有出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，據(jù)此設(shè)計(jì)了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場安裝使用，結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計(jì)算機(jī)故障除外)，測量隨機(jī)誤差為±0．01℃，控制結(jié)果滿

足了實(shí)際要求．

5結(jié)論

該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅能為以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實(shí)驗(yàn)裝置，而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)室解決工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問題．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目整合在一起進(jìn)行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確率高，通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)工作可靠；單片機(jī)串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于擴(kuò)充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測及控制系統(tǒng)，具有很大的實(shí)用價(jià)值．

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篇5

單片機(jī)的特點(diǎn)主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強(qiáng)；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴(kuò)展；優(yōu)異的性能價(jià)格比。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動(dòng)化設(shè)備；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實(shí)時(shí)過程控制中的應(yīng)用；單片機(jī)在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動(dòng)化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。

二、單片機(jī)開發(fā)中的幾個(gè)基本技巧

在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著?，F(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個(gè)基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對(duì)于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵(lì)參數(shù)、采集處理中的運(yùn)行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲(chǔ)單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運(yùn)行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時(shí)，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗(yàn)一下每條C語言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時(shí)候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會(huì)有一定的差異，故編譯效率也會(huì)有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對(duì)于復(fù)雜而開發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí)，可以采用C語言，但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級(jí)語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對(duì)這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機(jī)的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時(shí)，軟件抗干擾以其設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機(jī)都會(huì)有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時(shí)，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不會(huì)察覺到程序被重新復(fù)位過。

4、如何測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，對(duì)于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品會(huì)有不同的測試項(xiàng)目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機(jī)軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時(shí)候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機(jī)系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992

[3]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996

篇6

單片機(jī)的特點(diǎn)主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強(qiáng)；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴(kuò)展；優(yōu)異的性能價(jià)格比。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動(dòng)化設(shè)備；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實(shí)時(shí)過程控制中的應(yīng)用；單片機(jī)在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動(dòng)化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。

二、單片機(jī)開發(fā)中的幾個(gè)基本技巧

在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著?，F(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個(gè)基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對(duì)于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵(lì)參數(shù)、采集處理中的運(yùn)行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲(chǔ)單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運(yùn)行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時(shí)，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗(yàn)一下每條C語言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時(shí)候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會(huì)有一定的差異，故編譯效率也會(huì)有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對(duì)于復(fù)雜而開發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí)，可以采用C語言，但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級(jí)語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對(duì)這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機(jī)的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時(shí)，軟件抗干擾以其設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機(jī)都會(huì)有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時(shí)，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不會(huì)察覺到程序被重新復(fù)位過。

4、如何測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，對(duì)于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品會(huì)有不同的測試項(xiàng)目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機(jī)軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時(shí)候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機(jī)系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992

[3]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996

篇7

[論文摘要]研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響，從設(shè)計(jì)的角度對(duì)鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾分析研究。

抗干擾設(shè)計(jì)是電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要組成部分，在研制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的過程中，如果不充分考慮可靠性問題，在強(qiáng)電場干擾下，很容易出現(xiàn)差錯(cuò)，使整個(gè)電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤（誤跳閘事故等），無法向站場和區(qū)間供電，影響鐵路行車安全。

一、電磁干擾產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)

（一）傳導(dǎo)瞬變和高頻干擾

1．由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變（配）電所二次側(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重還可損壞電路。2．由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾，電壓幅值高，時(shí)間短、重復(fù)率高，相當(dāng)于一連串脈沖群。3．鐵路電力供電中，特別是現(xiàn)代高速鐵路對(duì)電力要求都比較高，一般都是幾路電源供電，母線投切轉(zhuǎn)換比較頻繁，振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。

（二）場的干擾

1．正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場兩種，特別是短路事故時(shí)的磁場對(duì)顯示器等影響比較大。2．由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3．變電所中的隔離開關(guān)和高壓柜手車在操作時(shí)產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過程，也產(chǎn)生一定的磁場。4．無線通信、對(duì)講機(jī)等輻射電磁場對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，鐵路中繼站通常會(huì)和通信站在一處，通信發(fā)射塔對(duì)中繼站電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的干擾比較大。

（三）對(duì)通信線路的干擾

1．鐵路變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車站通信站，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換成光信號(hào)沿鐵通專用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心，遙信和遙控?cái)?shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號(hào)，由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多，遠(yuǎn)動(dòng)終端受的干擾比較大。2．中繼站一般距鐵路都比較近，列車通過時(shí)的振動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備有一定的干擾。

（四）繼電器本身原因

繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產(chǎn)生干擾的振動(dòng)信號(hào)，或負(fù)荷開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。

二、干擾對(duì)電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響

無論交流電源供電還是直流供電，電源與干擾源之間耦合通道都相對(duì)較多，很容易影響到遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備，包括要害的CPU；模擬量輸入受干擾，可能會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性，還可能會(huì)引起微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、損壞遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件；開關(guān)量輸入、輸出通道受干擾，可能會(huì)導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)終端判斷錯(cuò)誤，遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯(cuò)誤遠(yuǎn)動(dòng)終端CPU受干擾會(huì)導(dǎo)致CPU工作不正常，無法正常工作，還可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)終端程序受到破壞。

三、抗干擾設(shè)計(jì)分析

（一）屏蔽措施

1．高壓設(shè)備與遠(yuǎn)動(dòng)終端輸入、輸出采用有鎧裝（屏蔽層）的電纜，電纜鋼鎧兩端接地，這樣可以在很大程度上減小耦合感應(yīng)電壓。2．在選擇變電所和中繼站電力設(shè)備時(shí)盡量選設(shè)有專門屏蔽層的互感器，也有利于防止高頻干擾進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)部。3．在遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的輸入端子上對(duì)地接一耐高壓的小電容，可以有效抑制外部高頻干擾。

（二）系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)

1．一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點(diǎn)接地、保護(hù)設(shè)備，合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設(shè)備安全運(yùn)行，對(duì)于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量，設(shè)備接地處增加增加接地網(wǎng)絡(luò)互接線，降低接地網(wǎng)中瞬變電位差，提高對(duì)二次設(shè)備的電磁兼容，減少對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端的干擾。2. 二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地，安全接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí)，遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全，將設(shè)備外殼接地，接地線采用多股銅軟線，導(dǎo)電性好、接地牢固可靠，安全接地網(wǎng)可以和一次設(shè)備的接地網(wǎng)相連；工作接地是為了給電子設(shè)備、微機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn)，保證其可靠運(yùn)行，防止地環(huán)流干擾。轉(zhuǎn)貼于

3．由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料，本身也有屏蔽作用，將高低高柜都可靠接地。4．遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)電源地和數(shù)字地不與機(jī)殼外殼相連，這樣可以減小電源線同機(jī)殼之間的分布電容，提高抗共模干擾的能力，可明顯提高電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。

（三）采取良好的隔離措施

1．為避免遠(yuǎn)動(dòng)終端自身電源干擾采取隔離變壓器，電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級(jí)寄生電容耦合，隔離變壓器初級(jí)和次級(jí)之間由屏蔽層隔離，分布電容小，可提高抗共模干擾的能力。2．電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等，開關(guān)量的輸出主要是對(duì)斷路器、負(fù)荷開關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3．信號(hào)電纜盡量避開電力電纜，在印刷遠(yuǎn)動(dòng)終端的電路板布線時(shí)注意避免互感。4．采用光電耦合隔離，光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內(nèi)阻大，且輸入/輸出回路之間分布電容極小，絕緣電阻很大，因此回路一側(cè)的干擾很難通過光耦送到另一側(cè)去，能有效地防止干擾從過程通道進(jìn)入主CPU。

（四）濾波器的設(shè)計(jì)

1．采用低通濾波去高次諧波。2．采用雙端對(duì)稱輸入來抑制共模干擾，軟件采用離散的采集方式，并選用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)。

（五）分散獨(dú)立功能塊供電，每個(gè)功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過載保護(hù)，不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞，也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合，大大提高供電的可靠性。

（六）數(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)

1．在信息量采集時(shí)，取消專門的變送器屏柜，將變送器部分封裝在RTU內(nèi)，減少中間環(huán)節(jié)，這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2．遙信由于合閘一次不到位或由于二次側(cè)振動(dòng)而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號(hào)，并且還會(huì)產(chǎn)生尖脈沖信號(hào)，也可能對(duì)遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號(hào)。

（七）過程通道抗干擾設(shè)計(jì)

（八）印刷電路板設(shè)計(jì)。在印刷電路板設(shè)計(jì)中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開；電源輸入端跨接10～100μF的電解電容。

（九）控制狀態(tài)位的干擾設(shè)計(jì)

（十）程序運(yùn)行失常的抗干擾設(shè)計(jì)

（十一）單片機(jī)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)

（十二）對(duì)于終端至通信站的數(shù)字通信電纜加穿鋼管，特別是穿越其他電力電纜時(shí)，避免和其他電力電纜等同溝敷設(shè)并保持一定的交叉距離。

篇8

    論文摘要：伴隨時(shí)展，進(jìn)入21世紀(jì)嶄新工業(yè)控制領(lǐng)域，plc仍然能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，主要是由于在最初其采用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想和適應(yīng)各種現(xiàn)場應(yīng)用，隨著電子事業(yè)的飛速發(fā)展，plc已經(jīng)可以在各個(gè)領(lǐng)域去適應(yīng)不同的客戶要求。這就是plc的生命力，具有一個(gè)非常靈活的大腦和可以隨時(shí)變化和更新的身體部件。 

 現(xiàn)代化工生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能獲得好的控制品質(zhì)。目前，在電氣控制領(lǐng)域，國內(nèi)外普遍采用plc。特別是在高溫高壓、易燃易爆高危生產(chǎn)領(lǐng)域，plc以其在工業(yè)惡劣環(huán)境下仍能高可靠性工作，及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)而獲得更為廣泛的使用。plc將電氣、儀表、控制這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。由于plc是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)緊密、堅(jiān)固、體積小巧，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，plc的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。在先進(jìn)工業(yè)國家中plc已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，日益躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱(plc,robot,cad/cam)的主導(dǎo)地位。 

 一、plc具有以下顯著特點(diǎn) 

 1.極高的可靠性 

 由于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件遠(yuǎn)比通用計(jì)算機(jī)所處的環(huán)境差，因此要求plc具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并且應(yīng)能在比較惡劣的運(yùn)行環(huán)境中(如高溫、過電壓、強(qiáng)電磁干擾和高濕度等)長期可靠地運(yùn)行。 

 2.使用方便 

 （1）操作方便：對(duì)plc的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)plc采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)繼電器編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。 

 （2）編程方便：plc有梯形圖、布爾助記符、功能表圖多種程序控制設(shè)計(jì)語言可供使用。 

 （3）維修方便：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的指示和故障代碼的顯示，或通過編程器和crt屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間。 

 3.靈活性高 

 plc的靈活性表現(xiàn)在下列三方面。 

 （1）編程的靈活性：plc采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進(jìn)行編程。 

 （2）擴(kuò)展的靈活性：plc根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的不斷擴(kuò)展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，也可通過多臺(tái)plc的通信來擴(kuò)大容量和功能。 

 （3）操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計(jì)的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。 

 4.機(jī)電一體化 

 plc是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強(qiáng)，機(jī)械和電氣部件被有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。 

 二、plc應(yīng)用中需要注意的問題 

plc是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證plc的正常運(yùn)行。要提高plc控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求plc生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題： 

 1.工作環(huán)境 

 （1）溫度 

plc要求環(huán)境溫度在0~55oc，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。 

（2）濕度 

為了保證plc的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無凝露）。 

（3）震動(dòng) 

應(yīng)使plc遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10~55hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 

 （4）空氣 

避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將plc安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。 

（5）電源 

plc對(duì)于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般plc都有直流24v輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。 

2.控制系統(tǒng)中干擾及其來源 

 （1）干擾源及一般分類 

影響plc控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流，電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差，共模電壓通過不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測控信號(hào)，造成元器件損壞，這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號(hào)上，直接影響測量與控制精度。 

（2）plc系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑 

強(qiáng)電干擾 

plc系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。 

柜內(nèi)干擾 

控制柜內(nèi)的高壓電器，大的電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對(duì)plc造成一定程度的干擾。 

來自信號(hào)線引入的干擾 

與plc控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起i/o信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。 

來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾 

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（emc）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使plc系統(tǒng)將無法正常工作。 

來自plc系統(tǒng)內(nèi)部的干擾 

主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。 

三、結(jié)束語 

plc控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，才能夠使plc控制系統(tǒng)正常工作。隨著plc應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，如何高效可靠的使用plc也成為其發(fā)展的重要因素。21世紀(jì)，plc會(huì)有更大的發(fā)展，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，plc作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。 

參考文獻(xiàn)： 

宮淑貞、王冬青、徐世許 ，可編程控制器原理及應(yīng)用，北京：人民郵電出版社，2002