李正军_计算机控制期末知识点总结

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1、第四章过程输入输出通道接口技术4.12过程通道的抗干扰与可靠性设计1.【干扰的分类】按干扰产生的原因分类：放电干扰、高频振荡干扰、浪涌干扰按干扰传导模式分类：串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。被测信号指有用的直流信号或者变化缓慢的交变信号，干扰噪声指无用的变化较快的杂乱交变信号。P106两图共模干扰：共模干扰是指计算机控制系统输入通道中信号放大器两个输入端上共有的干扰电压，可以是直流电压，也可以是交流电压，其幅值达几伏甚至更高，这取决于现场产生干扰的环境条件和计算机等设备的接地情况。在计算机控制系统中一般都用较长的导线把现场中的传感器或执行器引入至计算机系统的输入

2、通道或输出通道中，这类信号传输线通常长达几十米以至上百米，这样，现场信号的参考接地点与计算机系统输入或输出通道的参考接地点之间存在一个电位差Ucm。这个Ucm是加在放大器输入端上共有的干扰电压，故称共模干扰电压。按干扰波形及性质分类：持续正弦波、偶发脉冲电压波形、脉冲序列2.【抗干扰的硬件措施】干扰对控制系统的作用可以分为以下部位：（1）输入系统（2）输出系统（3）控制系统的内核成功的抗干扰系统是由硬件和软件相结合构成的。硬件抗干扰效率高，但增加系统的投资和设备体积，软件抗干扰投资低，但降低系统的工作效率。【1】抗串模干扰的措施串模干扰通常叠加在各种不平衡输入信号和输出

3、信号上，很多情况下通过供电线路窜入系统中。因此抗干扰电路设置在这些干扰必经之路上。（1）光电隔离（4）布线隔离（2）继电器隔离（5）硬件滤波电路（3）变压器隔离（6）过电压保护电路光电隔离：在输入、输出通道上，采用光隔离器进行信息传输，将控制系统与各种传感器、开关执行机构从电气上隔离开，很大一部分干扰将被阻挡。继电器隔离：继电器的线圈和触点之间没有电气上的联系，所以可以利用继电器的线圈接受信号，触点发送和输出信号，避免强电和弱电信号之间的直接接触，达到抗干扰的目的。变压器隔离：脉冲变压器可以实现数字信号的隔离。布线隔离：合理布线，满足抗干扰技术的要求。控制系统中产生干扰

4、的电路主要有：①指示灯、继电器和各种电动机的驱动电路，电源线路、晶闸管整流电路、大功率放大电路等。②连接变压器、蜂鸣器、开关电源、大功率晶体管、开关器件等的线路。③供电线路、高压大电流模拟信号的传输线路、驱动计算机外部设备的线路和穿越噪声污染区域的传输线路等。将微弱信号电路与易产生噪声污染的电路分开布线，最基本的要求是：信号电路必须和强电控制线路、电源线路分开走线，而且相互间保持一定距离。注意：配线时应区分开交流线、直流稳压电源线、数字信号线、模拟信号线、感性负载驱动线等。配线间隔越大、离地面越近、配线越短，则噪声影响越小。硬件滤波电路：在数字电路中，当电路从一个状态转

5、换成另一个状态时，会在电源线上产生很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。当电路接通与断开电感负载时，瞬变噪声干扰往往严重影响系统的正常工作—在电源变压器的进线端加入电源滤波器，消除这些干扰。滤波器有无源滤波器（由无源元件电阻、电容、电感组成）和有源滤波器（由电阻、电容、电感和有源元件组成）之分。过电压保护电路：如果没有采用光隔离措施，在输入输出通道上要采用一定的过电压保护措施，防止过高的电压，侵害控制系统。过电压保护电路由限流电阻和稳压管组成。要选择适宜的限流电阻和稳压管。【2】抗共模干扰的措施共模干扰通常是针对平衡输入信号而言的，措施有：（1）平衡对称输入：在设计信号源

6、时，尽可能做到平衡和对称，否则有可能产生附加的差模干扰，使后续电路不易对付。（2）选用高质量的差动放大器：高质量差动放大器的特点是：高增益、低噪声、低漂移、宽频带。由它构成的运算放大器将获得足够高的共模抑制比。（3）控制系统的接地技术：在计算机控制系统中，通常把数字电子装置和模拟电子装置的工作基准地浮空，而设备外壳或机箱采用屏蔽接地。浮地方式可使计算机系统不受大地电流的影响，提高系统的抗干扰性能。由于强电设备大都采用保护接地，浮空技术切断了强电与弱电的联系，系统运行安全可靠。【3】采用双绞线双绞线是由两根互相绝缘的导线扭绞缠绕组成，为了增强抗干扰能力，可在双绞线的外面加

7、金属编织物或护套形成屏蔽双绞线采用双绞线作信号线的目的，就是因为外界电磁场会在双绞线相邻的小环路上形成相反方向的感应电势，从而互相抵消减弱干扰作用。双绞线相邻的扭绞处之间为双绞线的节距，双绞线不同节距会对串模干扰起到不同的的抑制效果，见表4-8。双绞线可用来传输模拟信号和数字信号，用于点对点连接和多点连接应用场合，传输距离为几公里，数据传输速率可达2Mbps。【抗干扰的软件措施】（1）数字信号的输入方法干扰信号多呈毛刺状，作用时间短，利用这一特点，在采集某一数字信号时，可多次重复采样，直到连续两次或两次以上采集结果完全一致方为有效。若多次