后方倉庫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)干擾源及抗干擾對策

李影穎 原沈陽軍區(qū)65127部隊(duì)

后方倉庫職責(zé)與任務(wù)的特殊性，尤其是聯(lián)勤保障手段的機(jī)械化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化新趨，倒逼倉庫自動化建設(shè)不斷躍升。然而，在軟、硬件設(shè)備設(shè)施不斷更新的同時，科技前沿、科技應(yīng)用等信息技術(shù)漸顯缺位。現(xiàn)僅就后方倉庫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)干擾源及抗干擾對策，淺析如下。

1 后方倉庫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要干擾源

聯(lián)勤后方倉庫（簡稱后方倉庫）大多位于偏遠(yuǎn)山溝，盡管就地域與位置而言，來自周邊的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、無線信息等干擾，較之城區(qū)少許多，但基于復(fù)雜的周邊環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)安全需要，庫區(qū)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的干擾與抗干擾問題，始終是一項(xiàng)警鐘長鳴、防患未然的技術(shù)工作。具體而言，后方倉庫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要干擾源，概分設(shè)備干擾、電源干擾和空間干擾。

1.1 設(shè)備干擾

設(shè)備干擾是指設(shè)備內(nèi)部或設(shè)備之間產(chǎn)生的干擾：有的電氣設(shè)備漏電、接地系統(tǒng)不完善，或測量部件絕緣不好，都會使通道中串入共模電壓或差模電壓；各個通道的若干線路，同用一根電纜或綁扎在一起，各路之間可能通過電磁感應(yīng)而產(chǎn)生相互干擾，特別是交流220V電源線，極易在低于15V的測量通道中，構(gòu)成共模干擾或差模干擾。

1.2 電源干擾

電源干擾，指來自供電電源的干擾，主要包括：①噪聲。供電電網(wǎng)和系統(tǒng)供電引接線，對噪聲而言有天線效應(yīng)，接收到的噪聲會隨供電電源侵入系統(tǒng)。②尖峰。掛在同一供電電網(wǎng)上的大功率開關(guān)的通斷，電焊機(jī)的使用，特別是掛有使用大功率晶閘管元件的設(shè)備，往往使電網(wǎng)上出現(xiàn)尖峰脈沖，雖時間很短，但峰值可達(dá)2000V，甚至更高。③浪涌。掛在同一供電電網(wǎng)上的大功率設(shè)備，特別是感性負(fù)載設(shè)備，如大功率電動機(jī)等，往往會在起動或停止時，造成電網(wǎng)電壓的大幅漲落，從而形成浪涌。④斷電。緣于專業(yè)的外行，許多人認(rèn)為營區(qū)斷電不過是電源的臨時切斷，對于計(jì)算機(jī)等自動化設(shè)備無所謂影響。殊不知，對于正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)來說，斷電也是一種干擾，尤其是電網(wǎng)調(diào)度高壓切換中的瞬間斷電，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾是很嚴(yán)重的。

1.3 空間干擾

空間干擾，包括：①磁場干擾。如果系統(tǒng)的部分設(shè)備與某些能夠產(chǎn)生磁場的電氣設(shè)備相距過近，受其影響，或構(gòu)成磁場干擾。②靜電和電場的干擾。系統(tǒng)的部分設(shè)備產(chǎn)生靜電，或部分設(shè)備在某個電場之中受其影響構(gòu)成干擾。③電磁輻射干擾。電磁輻射干擾，包括廣播電臺或通信發(fā)射臺發(fā)出的電磁波；周圍的電氣設(shè)備如發(fā)射機(jī)、晶閘管逆變電源、變頻調(diào)速裝置等發(fā)出的干擾。④自然界和氣象條件也形成干擾，如太陽輻射電磁波、空中雷電造成的過電壓或過電流所形成的干擾等。

2 后方倉庫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾對策

2.1 硬件抗干擾措施

2.1.1 抗串模干擾措施。串模干擾通常疊加在各種不平衡輸入信號和輸出信號上，往往通過供電線路竄入系統(tǒng)。因此，抗干擾電路通常設(shè)置在這些必經(jīng)的路上。①光電隔離。在輸入和輸出通道上，采用光電隔離器進(jìn)行信息傳輸，它將控制系統(tǒng)與各種傳感器、開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從電氣上隔離開來，使外部設(shè)備和傳感器的漏電等干擾被阻擋。②變壓器隔離。脈沖變壓器的匝數(shù)較少，而且一次和二次繞組分別纏繞在鐵氧磁體的兩側(cè)，分布電容僅幾皮法，可作為脈沖信號的隔離器件。③過壓保護(hù)電路。輸入輸出通道，采用過電壓保護(hù)措施，以免引入過高電壓，侵害控制系統(tǒng)。過電壓保護(hù)電路由限流電阻和穩(wěn)壓管組成，限流電阻選擇要適宜，太大會引起信號衰減，大小起不到保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。穩(wěn)壓管的選擇也要適宜，其穩(wěn)壓值以略高于最高傳送信號壓為宜，太低了對有效信號起限幅效果，使信號失真。對于微弱信號（0.2V以下），通常用兩只反并聯(lián)的二極管來代替穩(wěn)壓管。④硬件濾波電路。在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一個狀態(tài)時，就會在電源線上產(chǎn)生一個很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。當(dāng)電路接通與斷開電感負(fù)載時，產(chǎn)生的瞬變噪聲干擾往往嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常工作。因此，可在電源變壓器的進(jìn)線端加入電源濾波器，以消弱瞬變噪聲干擾。

2.1.2 抗共模干擾措施。抗共模干擾措施，主要包括：①控制系統(tǒng)的接地技術(shù)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通常是把模擬電子裝置和數(shù)字電子裝置的工作基準(zhǔn)地浮空，而設(shè)備外殼或機(jī)箱采用屏蔽接地。浮地方式可使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不受大地電流的影響，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。由于強(qiáng)電設(shè)備大都采用保護(hù)接地，浮空技術(shù)切斷了強(qiáng)電與弱電的聯(lián)系，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。②平衡對稱輸人。在設(shè)計(jì)信號源（通常是各類傳感器）時，盡量做到平衡和對稱，否則可能產(chǎn)生附加的差模干擾。③選用高質(zhì)量的差動放大器。高質(zhì)量差動放大器，具有高增益、低噪聲和寬頻帶等特點(diǎn)，可獲得足夠高的共模抑制比。

2.2 軟件抗干擾措施

2.2.1 數(shù)字信號輸入輸出中的軟件抗干擾措施。如CPU工作正常，干擾只作用在系統(tǒng)的輸入輸出通道上，其措施：①數(shù)字信號的輸入方法。干擾信號多呈毛刺狀，作用時間短，根據(jù)這一特點(diǎn)，采集某一數(shù)字信號時，可多次重復(fù)采樣，直到連續(xù)兩次或兩次以上采集結(jié)果完全一致方為有效。若多次采集后，信號總是變化不定，可停止采集，給出報(bào)警信號。由于數(shù)字信號主要是來自各類開關(guān)型狀態(tài)傳感器，對這些信號的采集不能用多次平均法，必須絕對一致才行。②數(shù)字信號輸出方法。計(jì)算機(jī)的輸出中，有很多是數(shù)字信號，如顯示器、打印機(jī)等。即便是模擬輸出信號，也以數(shù)字信號形式給出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后才形成的。計(jì)算機(jī)給出正確的數(shù)據(jù)輸出后，外部干擾有可能使輸出裝置得到錯誤的數(shù)據(jù)。不同的輸出裝置對于擾的耐受能力不同，抗干擾措施也不同。在軟件上，最為有效的方法就是重復(fù)輸出同一個數(shù)據(jù)。只要有可能，其重復(fù)周期盡可能短。外部設(shè)備接收到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作出有效的反應(yīng)，正確的輸出信息又傳送到，可及時防止錯誤的動作產(chǎn)生。

2.2.2 CPU的抗干擾技術(shù)。CPU的抗干擾技術(shù)，除指令冗余、設(shè)置軟件陷阱外，主要是建立程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)，即WDT技術(shù)。為保證系統(tǒng)出故障后WDT電路工作，必須采取軟硬件相結(jié)合的方法。由微控制器或微處理器內(nèi)部定時器或外部定時器產(chǎn)生時鐘中斷。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，WDT電路工作后，系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài)，如RAM區(qū)內(nèi)容沒有丟失，要保留現(xiàn)在運(yùn)行參數(shù)，必須跳過RAM區(qū)初始化程序。

3 結(jié)語

后方倉庫計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾問題，是一項(xiàng)兼涉設(shè)備、技術(shù)、人才、管理等層面的業(yè)務(wù)工作；倉庫自控室主任，既要精通業(yè)務(wù)、了然于胸，還要結(jié)合倉庫的業(yè)務(wù)收發(fā)、現(xiàn)有設(shè)備，創(chuàng)新思維、博采眾長，盡力減少外界干擾的竄入，不斷提高軟硬件的抗干擾能力；倉庫主管，應(yīng)跳出單純業(yè)務(wù)的認(rèn)識誤區(qū)，著眼計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)和保密要求，舍得軟硬件投入，全面升級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。