計算機控制系統抑制干擾的技術分析

郭光瑞

摘要：具有良好的抗干擾性，是衡量計算機控制系統可靠性的一個標準。國內外的學者，曾經研究過這一課題，認為抗抗干擾性的理論十分復雜，技術也十分精密，需要大量的實踐才能解決。本文通過對計算機控制系統中存在的干擾源進行分析，且通過本身的研究提出具體的抗干擾措施，使計算機系統能正常可靠的運行。

關鍵詞：計算機系統;抗干擾;措施

具有良好的抗干擾性，是衡量計算機控制系統可靠性的一個標準。國內外的學者，曾經研究過這一課題，認為抗抗干擾性的理論十分復雜，技術也十分精密，需要大量的實踐才能解決。目前通過不少技術人原的努力，計算機控制系統的抗干擾性終于取得一些成果。以下就計算機控制系統抗干擾性的原因與抑制抗干擾性的技術措施作一些淺談。

1、計算機控制系統干擾的概述

1.1分類

以下三個途系的信號進入計算機控制系統可形成干擾：電磁感應、電源線、傳輸通道。若以干擾信號進入計算機控制系統的方式，又可分為串模干擾、共模干擾、數字電路干擾、電源干擾、地線系統干擾。凡擾屬于因計算機外部的原因形成的干擾都可以稱為外部干擾，由計算機元件、導線之間因分部電容形成的干擾屬計算機內部的干擾。

1.2來源

串模干擾（常態干擾）一般是指疊加在被測信號上的干擾，串模可能來自干擾源，也可能來自被測信號本身。共模干擾（共態干擾），一般是放大器或模與數轉換器兩個輸入端上共有的干擾。現場產生干擾的環境條件與計算機接地設備的情況決定干擾幅度高低。

計算機系統使用的電源也能引起干擾，比如，電網、電壓和頻率的變化，波形發生畸變、變壓器投入切除時的磁涌流、雷電波的入侵、諧波電流等，都能對計算機系統形成干擾。

計算機控制系統中存在的數子電路、元件之間、導線之件、導線與元件之間分布的電容對其它導體的電位也會產生干擾。

1.3危害

干擾源產生的特性比較復雜，如有些干擾既來源于傳導干擾也來源于輻設干擾，這些干擾使系統引起間歇性和隨機性的故障，原因又很難查找分析，這些干擾會影響系統帶來嚴重的危害，也影響系統的工作。

2、當前常見的計算機控制系統的可靠性技術

2.1 容錯及避錯手段

容錯和避錯手段是提高計算機硬件系統穩定性的重要方法，硬件設計者利用容錯及避錯手段進行設計過程，構建高質量工作環境。同時，具體操作階段選擇合適的避錯手段，計算機系統運行階段彌補元器件相關漏洞，進而強化整體控制監督及管理力度。使用高質量元器件，對于運行環境要求較高，長期使用會明顯降低計算機控制系統的可靠性。另外，容錯作為基于外部資源剩余情況開展具體操作方式，其實際應用較少，但可有效避免外界因素對于計算機系統產生的各種不利影響，從而有效提升整體計算機控制系統的可靠性。

2.2 硬件兀余現象

通常硬件兀余現象也能有效提升計算機系統穩定性及可靠性，當前很多計算機系統采用雙機結構形式，尤其實際操作過程中應用較多。當使用雙機結構時，具體由兩主機對于計算機系統實施有效控制，其中一個主機主要用于輸出控制，另一主機則在同等任務級上開展相同任務，達到雙主機微同步，可將具體內容傳輸至主機。假使兩個主機運行結果出現差異，便可行直接解析，這樣能夠保證整體系統運行準確性。

一般來說，主機在任務處理階段應當確保一用一備，而任務分組作為特殊性操作形式，在一定程度上有效提升系統的可靠性。諸如對于永久性故障形式而言，雙主機主要以一備一用方式實現任務分組，實際計算機控系統使用過程中，一備一用會產生轉變方式，如果運行流暢，這種運行的方式就會轉化為單一工作模式，這樣導致系統存在一定的安全隱患。假使系統任意組件或芯片發生故障，均會導致整體系統發生故障，嚴重時導致整體控制系統出現永久性癱瘓。因此使用任務分組方法難以達到系統重組效果，其應用局限性較為明顯。

3、對各種干擾的抑制措施

3.1使用數字濾波器抑制干擾。

與過去的模擬濾波器不足之處相比，數字濾波器通過一定的計算程序減少信號傳輸中的干擾，它能能有效的抑制計算機控制系統中的常態干擾。

1）數字濾波器的算法

數字濾波器的算法有以下幾種：算術平均值算法，算術平均值算法能抑制周期性的干擾，然而對脈沖性的平滑干擾掏性不強，不適合在脈沖性干擾嚴重的場合使用;中值小巧波算法，中值濾波算法是在三個采樣的周期內，連續的采樣，讀出三個檢測信號，從中選擇一個大小居中的數據作有效的信號，如果X1

3.2抑制交流電源對系統的干擾

停電、電壓變化、閃變、電壓波形缺口、高次諧波畸變、高頻瞬態電壓、浪涌、脈沖以及嗓聲，都能產生交流變網的操聲與干擾。一個繼電器可抑制交流電源對系統的干擾。在安裝繼電器以前先要保證安裝現場的電源條件符合《計算機場地的技術要求規定》，之后可以采取以下措施：電網波動較大的干擾，可以采用交流穩壓器，對規模較大和需要供電質量較高的系統采用公共接地點，或UPS不間斷共電系統，通過改善供電電源的性能，降低對系統的干擾;侵入電網的外部高頻干擾，使用低通濾波器抑制;電網侵入的瞬態強脈沖、射頻可使用隔離變壓器]嗓聲濾波器等噪聲掏裝置;電源或電源回路中的干擾，可通過合理的布線解決，以短，防止布成回路形與“菊花”鏈形為原則，地引入端與電源的集成電路芯片間可以接入一個0.01-0.1μF的無感瓷片電容，還可在每塊電路板上裝穩壓塊，另外可在電源和地線的引入處接入10-100μF的電容和0.01-0.1μF的無感瓷片電容，抑止邏輯電路板的電源線與地受驅動器的干擾。

3.3接地方式抑制干擾

計算機控制系統約有以下幾種接地線：交流供電回路50HZ地線（交流地）;直流供電回路地線（直流地）;為防止靜電感應和磁場感應設置的地線（屏蔽地）;邏輯開關網絡地線（數字地）;A/D轉換、前置放大器和比較器的地線（模擬地）;大電流網絡部件地線（功率地）;信號傳感元件地線（信號地）。接地可從計算機殼、被控機械和設備保護接地與屏蔽、信號基準點的選擇接地。根據計算機控制系統，可以合理的配置接地線，它關系到系統自身的安全與抗干擾性能。

3.4抵制過程通道的干擾

計算機的導線分散在生產現場各個地方，被檢測和被控制的參量很多，干擾信號容易侵入過場導線的信號和發出控制信號，對此可以用以下方法抑制：使用代通濾波器、高通濾波器、掏干擾信號來抑制頻率不同的干擾信號。采取隔離或者屏蔽的措施，防止電磁耦合干擾;及早完成模/數轉換;使用光電耦合器或者使用變壓器把模擬信息與數字信息隔離，讓被測信息通過兩者之間獲得通路，如果形不成回路，便可以抑制共模干擾;儀表放大器的阻抗高、源泉移低、增益可調，可以抑制部份程度的共模干擾。

4、總結

計算機控制系統中的干擾信息，形成的環境比較復雜，系統自身也不夠完善，因此會出現各種原因的干擾，此時，可以增強系統的抗干能力，積極運用掏抗系統干擾的方法，讓系統能不受干擾的正常運行。目前對出現計算機控制系統出現干擾的分析，及實踐中出現解決抗干擾的措施，都沒有完全解決現存在的問題。要真正排除干擾，需要在理論上進行更深入的研究，在實踐中作更多的探索。

參考文獻

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（作者單位：天津航天中為數據系統科技有限公司）