1 引言 閥門電動(dòng)執(zhí)行器是機(jī)械裝置和電子裝置有機(jī)結(jié)合而形成的一種高技術(shù)裝置，廣泛應(yīng)用于冶金、電力、化工等部門，是廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品之一。智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器帶有微處理器，常應(yīng)用在環(huán)境惡劣的條件下，工作現(xiàn)場(chǎng)的干擾較重，必須重視對(duì)其抗干擾技術(shù)的研究。 2 干擾的來(lái)源 干擾[1]是指有用信號(hào)以外的噪聲或造成惡劣影響的變化部分的總稱。工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的干擾可以沿線路侵入智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器，也可以以場(chǎng)的形式從空間侵入裝置，系統(tǒng)的接地裝置**或不合理，也是引入干擾的重要途徑；各種傳感器、輸人輸出線路的絕緣**，均有可能引入干擾；以場(chǎng)的形式入侵的干擾主要發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場(chǎng)（包括電火花激發(fā)的電磁輻射）附近，它們通過(guò)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等方式在智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器中形成干擾。干擾一般以脈沖的形式進(jìn)入閥門電動(dòng)執(zhí)行器。 干擾對(duì)閥門電動(dòng)執(zhí)行器的作用可分為三部分：**部分是空間干擾，通過(guò)電磁波輻射串入裝置；**部分是過(guò)程通道干擾，前向輸入通道干擾使模擬信號(hào)失真，數(shù)字信號(hào)出錯(cuò)，裝置根據(jù)這些錯(cuò)誤信號(hào)作出的反應(yīng)必然是精誤的；后向通道干擾使各種輸出信號(hào)混亂，不能正確反應(yīng)裝置的真實(shí)輸出量。第三部分是裝置內(nèi)部，即處理器CPU，由于CPU是+5V低電壓供電，容易**擾竄入，使總線上的數(shù)字信號(hào)混亂，引發(fā)一系列后果。 3 硬件抗干擾技術(shù) 智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器的抗干擾是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的技術(shù)，從某種意義上來(lái)說(shuō)是一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)，包含了相當(dāng)豐富的實(shí)踐知識(shí)。以下是采用的一些抗干擾技術(shù)。 3.1電源抗干擾[2]。在智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行過(guò)程中遇到的*大問(wèn)題便是電源的抗干擾問(wèn)題。 3.1.1使用隔離變壓器。因?yàn)楦哳l噪聲通過(guò)變壓器不是靠初、次級(jí)線圈的相互耦合，而是靠初、次級(jí)間寄生電容耦合的。因此隔離變壓器的初、次級(jí)之間用屏蔽層隔離，減小其分布電容，以提高抗共模干擾的能力。 3.1.2采用低通濾波器。由諧波頻譜分析已知電源的干擾大都是高次諧波，因此來(lái)用低通濾波器讓50Hz市電基波通過(guò)，濾去高頻諧波，改善電源波形。 3.2 抗空間干擾 智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的電磁輻射，包括電機(jī)的起動(dòng)、換向、繼電器的吸合等，都會(huì)在周圍產(chǎn)生大量的電磁輻射。而裝置對(duì)電磁環(huán)境非常敏感，電磁輻射作用于模擬信號(hào)會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生畸變；作用于數(shù)字信號(hào)，會(huì)引起誤信號(hào)，有時(shí)會(huì)引起控制裝置誤動(dòng)作。為防止電磁干擾，對(duì)控制器采取電磁屏蔽；采用導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬材料（銅、鋁等）制作屏蔽罩，將控制器裝在屏蔽罩里，將屏蔽罩接至大地。實(shí)踐證明此方法非常有效。 3.3 過(guò)程通道抗干擾 3.3.1 光耦隔離措施 如晶閘管電源同步信號(hào)在進(jìn)入主控單元時(shí)都要經(jīng)過(guò)光耦合器隔離，以保證主控單元在I/O單元時(shí)不受損壞。光耦能有效地抑制尖峰脈沖及各種干擾，因?yàn)楣怦钍请娏餍推骷?，干擾信號(hào)雖然有較大的電壓幅值，但能量很小，只能形成微弱電流，而光耦的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)流經(jīng)發(fā)光二極管的電流有關(guān)，這樣干擾信號(hào)由于不能提供足夠的電流，所以不會(huì)進(jìn)入輸出極；光耦的輸入回路和輸出回路之間分布電容很少，而絕緣電阻很大，這樣就避免了干擾通過(guò)光耦在輸入回路和輸出回路之間的耦合。 3.3.2雙絞線傳輸 雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻率特性差，但阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消：其分布電容為幾十PF，距離信號(hào)源近時(shí)，可起到積分作用，故雙絞線對(duì)電磁場(chǎng)具有一定的抑制作用。 3.4 合理布線 3.4.1在實(shí)際布線時(shí)做到：強(qiáng)電信號(hào)與弱電信號(hào)分開(kāi)布線；交、直流線路分開(kāi)布線。 3.4.2控制裝置的地線接法對(duì)干擾有明顯的抑制作用。電路的接地按用途可分為保護(hù)接地和工作接地。保護(hù)接地為了**，將電氣設(shè)備的外殼通過(guò)導(dǎo)線與大地連接，與大地保持等電位，工作接地應(yīng)解決兩個(gè)問(wèn)題： （1）消除各電路電流流經(jīng)公共地線時(shí)，由于地線阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓；
（2）避免受磁場(chǎng)和地電位差的影響，即不形成地環(huán)路，要消除地線干擾，可以通過(guò)正確的地線隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)。如通過(guò)光耦進(jìn)行良好的隔離。 3.5 其他抗干擾措施 3.5.1單點(diǎn)接地，數(shù)字、模擬地分開(kāi)，兩者地線分別與電源地線相連。接地線、電源線構(gòu)成回路，并盡量加粗。 3.5.2在某些重要芯片電源輸入端加去耦電容。去耦電容可來(lái)用0.01μF的陶瓷電容器，它能較好地吸收高頻噪聲。單片機(jī)“RESET”復(fù)位端在強(qiáng)干擾現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)尖峰電壓干擾，有時(shí)雖不會(huì)造成單片機(jī)復(fù)位（單片機(jī)復(fù)位端電壓必須保持高電平10ms以上才能充分復(fù)位），但有可能改變寄存器內(nèi)容，因此復(fù)位端也應(yīng)加去耦電容。 4 軟件抗干擾措施 提高裝置抗干擾性能的另一條途徑是盡可能用軟件取代硬件。在CPU處理能力允許的條件下，對(duì)那些軟件和硬件均能實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)盡可能來(lái)用軟件來(lái)完成。這樣，不僅硬件電路簡(jiǎn)單，引入和發(fā)出干擾的因素也相應(yīng)減少，有利于提高裝置的可靠性。 4.1看門狗措施。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于干擾的因素，常常會(huì)出現(xiàn)程序“跑飛”或“死機(jī)”現(xiàn)象．使系統(tǒng)不能正常工作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在單片機(jī)系統(tǒng)中來(lái)用看門狗是一個(gè)很好的辦法。 4.2現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)措施。現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)就是指如果在中斷服務(wù)子程序或調(diào)用程序中使用了主程序用到的累加器、乘法器以及內(nèi)存，而且這些數(shù)據(jù)不允許子程序?qū)ζ溥M(jìn)行修改，那么在子程序的*前面要將這些數(shù)據(jù)保存。 4.3指令冗余措施。在重要的操作運(yùn)行指令，如開(kāi)、關(guān)閉中斷，返回，跳轉(zhuǎn)指令后，再寫上同樣的指令。 5 結(jié)論 隨著昂貴的高性能智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器大量出現(xiàn)，必須對(duì)其抗干擾問(wèn)題引起足夠的重視，針對(duì)智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器的抗干擾，首先是要找到干擾源，其次分析有無(wú)抑制干擾的可能性和采取相應(yīng)的措施等，這樣往往可以取得事半功倍的效果。智能化閥門電動(dòng)執(zhí)行器由于采取了上述一系列抗干擾技術(shù)，使得其運(yùn)行穩(wěn)定可靠，故障率降低，提高了生產(chǎn)率。抗干擾技術(shù)又是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，需要在工作中不斷總結(jié)和探索。 參考文獻(xiàn) 1諸邦田．電子線路抗干擾技術(shù)手冊(cè)．北京:京科學(xué)技術(shù)出版社，1998·
2王錦標(biāo)．過(guò)程計(jì)算機(jī)控制．北京:清華大學(xué)出版社，1992. |