計算機控制系統第九章計算機控制系統的抗干擾技術(已修改)
2025-05-30 22:29 本頁面
【正文】 第九章 計算機控制系統的抗干擾技術 ? 第一節(jié) 工業(yè)現場的干擾及其對系統的影響 ? 第二節(jié) 過程通道的抗干擾技術 ? 第三節(jié) 軟件抗干擾與硬件冗余技術 ? 第四節(jié) 接地技術 ? 第五節(jié) 電源系統的抗干擾技術 ? 第六節(jié) 印刷電路板抗干擾設計 第一節(jié) 工業(yè)現場的干擾及其對系統的影響 一、干擾的來源 計算機控制系統所受到的干擾源分為外部干擾和內部干擾。 外部干擾的主要來源有：電源電網的波動、大型用電設備 (如天車、電爐、大電機、電焊機等 )的啟停、高壓設備和電磁開關的電磁輻射、傳輸電纜的共模干擾等。 內部干擾主要有：系統的軟件不穩(wěn)定、分布電容或分布電感產生的干擾、多點接地造成的電位差給系統帶來的影響等。 二、干擾的作用途徑 1．傳導耦合 干擾由導線進入電路中稱為傳導耦合。 2 干擾信號通過分布電容進行傳遞稱為靜電耦合。 3 電磁耦合是指在空間磁場中電路之間的互感耦合。 4 公共阻抗耦合是指多個電路的電流流經同一公共阻抗時所產生的相互影響。 三、干擾的作用形式 1 共模干擾是在電路輸入端相對公共接地點同時出現的干擾，也稱為共態(tài)干擾、對地干擾、縱向干擾、同向干擾等。共模干擾主要是由電源的地、放大器的地以及信號源的地之間的傳輸線上電壓降造成的，如圖 91所示。 圖 91 共模干擾示意圖 2 串模干擾就是指串聯疊加在工作信號上的干擾，也稱之為正態(tài)干擾、常態(tài)干擾、橫向干擾等。圖 92描述了串模干擾的情況。共模干擾對系統的影響是轉換成串模干擾的形式來作用于系統的。 圖 92 串模干擾示意圖 第二節(jié) 過程通道的抗干擾技術 一、共模干擾的抑制 抑制共模干擾的主要方法是設法消除不同接地點之間的電位差。 1．變壓器隔離 隔離變壓器是最常用的隔離元件之一，用來阻斷干擾信號的傳導通路，并抑制干擾信號的強度。是利用變壓器把模擬信號電路與數字信號電路隔離開來，也就是把模擬地與數字地斷開，以使共模干擾電壓不成回路，從而抑制了共模干擾。 圖 94變壓器隔離圖 2．光電隔離 光電隔離是利用光電耦合器完成信號的傳送，實現電路的隔離，如圖 95所示。根據所用的器件及電路不同，通過光電耦合器可以實現模擬信號的隔離，也可以實現數字量的隔離。注意，光電隔離前后兩部分電路應分別采用兩組獨立的電源。 圖 95 光電隔離圖 當用于模擬信號的隔離時，對光電耦合器的線性特性要求較高，而且一般要配以相應的校正電路來保證信號的線性傳送。現已有專門用于傳遞模擬信號的線性光電耦合器，例如 BB公司的 ISO100 由于光電耦合器具有可靠的開關特性，所以用它來實現數字信號的隔離是目前光電隔離的主要形式。對模擬信號的隔離也可以通過 V/F變換器將其變成不同頻率的數字信號，然后由光電耦合器傳送。 3．浮地屏蔽 采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，如圖 96所示。所謂浮地，就是利用屏蔽方法使信號的“模擬地”浮空，從而達到抑制共模干擾的目的。 圖 96 浮地輸入雙層屏蔽放大器圖 4．采用具有高共模抑制比的儀表放大器作為輸入放大器 儀表放大器具有共模抑
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