淺談保證計算機通信與控制系統(tǒng)可靠運行的措施

摘 要：隨著高新技術(shù)的不斷開發(fā)，數(shù)字通信及控制技術(shù)也在飛速發(fā)展，計算機通信及控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，針對各種情況探討了保證計算機通信與控制系統(tǒng)可靠運行的措施。

關(guān)鍵詞：計算機通信；控制系統(tǒng)

1 在設(shè)計計算機通信與控制系統(tǒng)時要注意以下事項

（1）在對計算機通信與控制系統(tǒng)設(shè)計和配置時，要注意到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要緊湊，布局要合理，信號傳輸要簡單直接。

在計算機通訊與控制系統(tǒng)的器件安裝布局上，要充分注意到分散參數(shù)的影響和采用必要的屏蔽措施：對大功率器件散熱的處理方法；消除由跳線、跨接線、獨立器件平行安裝產(chǎn)生的離散電容、離散電感的影響，合理利用輔助電源和去耦電路。

（2）計算機通信與控制系統(tǒng)本身要有很高的穩(wěn)定性。

計算機通信與控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一方面取決于系統(tǒng)本身各級電路工作點的選擇和各級間的耦合效果。特別是在小信號電路和功率推動級電路的級間耦合方面，更要重視匹配關(guān)系。另一方面取決于系統(tǒng)防止外界影響的能力，除系統(tǒng)本身要具有一定的防止外界電磁影響的能力外，還應(yīng)采取防止外界電磁影響的措施。

（3）算機通信與控制系統(tǒng)防止外界電磁影響的措施，應(yīng)在方案論證與設(shè)計時就給予充分考慮。

例如數(shù)字信號的采集傳輸，是采用脈沖調(diào)制器還是采用交流調(diào)制器，信號在放大時采用幾級放大器，推動司服系統(tǒng)工作時采取何種功放，反饋信號的技術(shù)處理及接入環(huán)節(jié)，電路級間隔離的方法，器件安裝時連接和接地要牢固可靠，避免接觸不良造成影響，機房環(huán)境選擇和布局避免強電磁場的影響等。

2 排除電源電壓波動給計算機通信與控制系統(tǒng)帶來的影響?yīng)?/p>

計算機通信與控制系統(tǒng)的核心就是計算機，計算機往往與強電系統(tǒng)共用一個電源。在強電系統(tǒng)中，大型設(shè)備的起、停等都將引起電源負(fù)載的急劇變化，也都將會對計算機通信與控制系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響；電源線或其它電子器件引線過長，在輸變電過程中將會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。防止電源對計算機通信與控制系統(tǒng)的影響應(yīng)采取如下措施：

（1）提高對計算機通信與控制系統(tǒng)供電電源的質(zhì)量。

供電電源的功率因數(shù)低，對計算機通信與控制系統(tǒng)將產(chǎn)生很大的影響，為保證計算機通信與控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，供電系統(tǒng)的功率因數(shù)不能低于0.9。

（2）采用獨立的電源給計算機通信與控制系統(tǒng)供電。

應(yīng)對計算機通信與控制系統(tǒng)的主要設(shè)備配備獨立的供電電源。要求獨立供電電源電壓要穩(wěn)定，無大的波動；系統(tǒng)負(fù)載不能過大，感性負(fù)載和容性負(fù)載要盡可能的少。

（3）對用電環(huán)境惡劣場所采取穩(wěn)壓方法。

對計算機等重要設(shè)備采用UPS電源。在穩(wěn)壓過程中要采用在線式調(diào)壓器，不要使用變壓器方式用繼電器接頭來控制的穩(wěn)壓器。

3 防止由于外界因素對供電電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)影響?yīng)?/p>

由于外界因素對電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)影響要采取以下措施。

3.1 采用磁環(huán)方法

(1) 用磁環(huán)防止傳導(dǎo)電流的原理。

磁環(huán)是抑制電磁感應(yīng)電流的元件，其抑制電磁感應(yīng)電流的原理是：當(dāng)電源線穿過磁環(huán)時，磁環(huán)可等效為一個串接在電回路中的可變電阻，其阻抗是角頻率的函數(shù)。

即：Z二f／(ω)

從上式可以看出：隨著角頻率的增加其阻抗值再增大。

假設(shè)Zs是電源阻抗，ZL是負(fù)載阻抗，ZC是磁環(huán)的阻抗，其抑制效果為：

DB=20Lg[(Zs+ZL+ZC／(ZS+ZL)]

從上述公式中可以看出，磁環(huán)抑制高頻感生電流作用取決于兩個因素：一是磁環(huán)的阻抗；另一個是電源阻抗和負(fù)載的大小。

(2) 用磁環(huán)抑制傳導(dǎo)電流的原則。

磁環(huán)的選用必須遵循兩個原則：一是選用阻抗值較大的磁環(huán)：另一個是設(shè)法降低電源阻抗和負(fù)載阻抗的阻值。

3.2 采用金屬外殼電源濾波器消除高頻感生電流，特別是在高頻段具有良好的濾波作用

電源濾波器的選取原則

對于民用產(chǎn)品，應(yīng)在100KHZ一30MHZ這一頻率范圍內(nèi)考慮濾波器的濾波性能。軍用電源濾波器的選取依據(jù)GJBl51／152CE03，在GJBl51／152CE03中規(guī)定了傳導(dǎo)高頻電流的頻率范圍為15KHZ-50MHZ。

4 抑制直流電源電磁輻射的方法

4.1 利用跟隨電壓抑制器件抑制脈沖電壓

跟隨電壓抑制器中的介質(zhì)能夠吸收高達(dá)數(shù)千伏安的脈沖功率，它的主要作用是，在反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個高能量的大脈沖時，其阻抗立即降至很低，允許大電流通過，同時把電壓箝位在預(yù)定的電壓值上。利用跟隨電壓抑制器的這一特性，脈沖電壓被吸收，使計算機通信與控制系統(tǒng)也減少了脈沖電壓帶來的負(fù)面影響。

4.2 使用無感電容器抑制高頻感生電流

俗稱“隔直通交”是電容器的基本特性，通常在每一個集成電路芯片的電源和地之間連接一個無感電容，將感生電流短路到地，用來消除感生電流帶來的影響，使各集成電路芯片之間互不影響。

4.3 利用陶瓷濾波器抑制由電磁輻射帶來的影響?yīng)?/p>

陶瓷濾波器是由陶瓷電容器和磁珠組成的T型濾波器，在一些比較重要集成電路的電源和地之間連接一個陶瓷濾波器，會很好起到抑制電磁輻射的作用。

5 防止信號在傳輸線上受到電磁幅射的方法

(1)在計算機通信與控制系統(tǒng)中使用磁珠抑制電磁射。

磁珠主要適用于電源阻抗和負(fù)載阻抗都比較小的系統(tǒng)，主要用于抑制1MHZ以上的感生電流所產(chǎn)生的電磁幅射。選擇磁珠也應(yīng)注意信號的頻率，也就是所選的磁珠不能影響信號的傳輸，磁珠的大小應(yīng)與電流相適宜，以避免磁珠飽和。

(2)在計算機通信與控制系統(tǒng)中使用雙芯互絞屏蔽電纜做為信號傳輸線，屏蔽外界的電磁輻射。

(3)在計算機通信與控制系統(tǒng)中采用光電隔離技術(shù)，減少前后級之間的互相影響。

(4) 在計算機通信與控制系統(tǒng)中要使信號線遠(yuǎn)離動力線；電源線與信號線分開走線。輸入信號與輸出信號線分開走線；模擬信號線與數(shù)字信號線分開走線。

6 防止司服系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)動作回饋的方法

6.1 RC組成熄燼電路的方法

用電容器和電阻器串聯(lián)起來接入繼電器的接點上，電容器C把觸點斷開的電弧電壓到達(dá)最大值的時間推遲到觸點完全斷開，用來抑制觸點間放電。電阻R用來抑制觸點閉合時的短路電流。

對于直流繼電器，可選取：

R=Vdc／IL

C=IL*K

式中，Vdc：直流繼電器工作電壓。

I：感性負(fù)載工作電流。

K二0.5-lЧF／A

對于交流繼電器，可選取：

R>0．5*UrmS

C二0.002-0.005(Pc／10) ЧF

式中，Urms：為交流繼電器額定電壓有效值。

Pc：為交流繼電器線圈負(fù)載功率。

6.2 利用二極管的單向?qū)щ娞匦元?/p>

二極管加電阻與負(fù)載并接起來，當(dāng)切斷電源的瞬間，由于反電動勢產(chǎn)生的電流，流過與負(fù)載并聯(lián)的二極管，并在負(fù)載電阻上消耗掉感應(yīng)負(fù)載所產(chǎn)生的能量，這種結(jié)構(gòu)的電路一般要求二極管的反向電壓為電源電壓的10倍以上。