閥門電動執(zhí)行器中的抗干擾技術(shù)
閱讀：1555 發(fā)布時間：2015-10-8
1 引言
閥門電動執(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)場的干擾較重,，必須重視對其抗干擾技術(shù)的研究,。
2 干擾的來源
干擾[1]是指有用信號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)場的干擾可以沿線路侵入智能化閥門電動執(zhí)行器,，也可以以場的形式從空間侵入裝置,，系統(tǒng)的接地裝置不良或不合理，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不良，均有可能引入干擾,；以場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(包括電火花激發(fā)的電磁輻射)附近,，它們通過靜電感應(yīng),、電磁感應(yīng)等方式在智能化閥門電動執(zhí)行器中形成干擾。干擾一般以脈沖的形式進(jìn)入閥門電動執(zhí)行器,。
干擾對閥門電動執(zhí)行器的作用可分為三部分：*部分是空間干擾,，通過電磁波輻射串入裝置；第二部分是過程通道干擾,，前向輸入通道干擾使模擬信號失真,，數(shù)字信號出錯，裝置根據(jù)這些錯誤信號作出的反應(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，容易被干擾竄入,，使總線上的數(shù)字信號混亂,，引發(fā)一系列后果。
3 硬件抗干擾技術(shù)
智能化閥門電動執(zhí)行器的抗干擾是一門實(shí)踐性*的技術(shù),，從某種意義上來說是一門實(shí)驗(yàn)技術(shù),，包含了相當(dāng)豐富的實(shí)踐知識。以下是采用的一些抗干擾技術(shù),。
3.1 電源抗干擾[2],。在智能化閥門電動執(zhí)行器運(yùn)行過程中遇到的zui大問題便是電源的抗干擾問題。
3.1.1 使用隔離變壓器。因?yàn)楦哳l噪聲通過變壓器不是靠初,、次級線圈的相互耦合,，而是靠初、次級間寄生電容耦合的,。因此隔離變壓器的初,、次級之間用屏蔽層隔離，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,，因此來用低通濾波器讓50Hz市電基波通過，濾去高頻諧波,，改善電源波形,。
3.2 抗空間干擾
智能化閥門電動執(zhí)行器工作時會產(chǎn)生大量的電磁輻射，包括電機(jī)的起動,、換向,、繼電器的吸合等，都會在周圍產(chǎn)生大量的電磁輻射,。而裝置對電磁環(huán)境非常敏感,，電磁輻射作用于模擬信號會使信號產(chǎn)生畸變；作用于數(shù)字信號,，會引起誤信號,，有時會引起控制裝置誤動作。為防止電磁干擾,，對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在進(jìn)入主控單元時都要經(jīng)過光耦合器隔離,，以保證主控單元在I/O單元時不受損壞。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,，而光耦的輸出信號與輸入信號流經(jīng)發(fā)光二極管的電流有關(guān)，這樣干擾信號由于不能提供足夠的電流,，所以不會進(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，距離信號源近時,，可起到積分作用,，故雙絞線對電磁場具有一定的抑制作用。
3.4 合理布線
3.4.1 在實(shí)際布線時做到：強(qiáng)電信號與弱電信號分開布線,；交,、直流線路分開布線。
3.4.2 控制裝置的地線接法對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)接地為了安全，將電氣設(shè)備的外殼通過導(dǎo)線與大地連接,，與大地保持等電位,，工作接地應(yīng)解決兩個問題：
(1)消除各電路電流流經(jīng)公共地線時，由于地線阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓,；
(2)避免受磁場和地電位差的影響,，即不形成地環(huán)路，要消除地線干擾,，可以通過正確的地線隔離來實(shí)現(xiàn),。如通過光耦進(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，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)場會出現(xiàn)尖峰電壓干擾,，有時雖不會造成單片機(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，對那些軟件和硬件均能實(shí)現(xiàn)的功能應(yīng)盡可能來用軟件來完成,。這樣,，不僅硬件電路簡單，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。為了解決這個問題,，在單片機(jī)系統(tǒng)中來用看門狗是一個很好的辦法,。
4.2 現(xiàn)場保護(hù)措施?，F(xiàn)場保護(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zui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,、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執(zhí)行器大量出現(xiàn),，必須對其抗干擾問題引起足夠的重視,，針對智能化閥門電動執(zhí)行器的抗干擾，首先是要找到干擾源,，其次分析有無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,?？垢蓴_技術(shù)又是一個實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，需要在工作中不斷總結(jié)和探索。
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