浅谈机电一体化系统干扰要素及抗干扰对策

浅谈机电一体化系统干扰要素及抗干扰对策

朱陈龙

唐山燕山钢铁有限公司

摘要：本文作者首先过对机电一体化干扰形成的要素进行简要的介绍，然后总结了具体的抗供电干扰措施，谨供相关人士参考。

关键词：机电一体化；抗干扰；要素；措施

目前，机电一体化系统已经广泛的应用到各种机械设备当中，对其进行多功能智能化的管理，有效的提高了机械设备的工程效率。但是，人们逐渐的发现，机电一体化系统正常运行的过程中，它会产生出一种电磁干扰信号，对周围的电气元件的正常工作有着一定的影响，从而导致机械设备在运行的过程当中会出现一定的问题，如果机电一体化系统中的干扰问题没有得到很好的解决，那么将会直接影响设备的部分功能，最终会导致机械设备瘫痪。

1干扰机电一体化系统的要素及干扰源

1.1形成干扰的要素

在对机电一体化系统抗干扰的进行解决前，我们要对形成干扰的要素进行充分的了解，只有这样才能找到合适解决方法。我们大体将干扰要素分为这三个方面：干扰源、传播途径以及载体。这三个干扰要素虽然都有着很大的区别，而且都是独立的个体，但是在这三个要素都有着十分紧密的关系，是干扰形成的主要因素缺一不可。

1.2干扰源

（1）供电干扰。大功率设备会造成电网的严重污染，使得电网电压大幅度地涨落、浪涌，大功率开关的通断，电动机的启停等原因，电网上常常出现很高的尖峰脉冲干扰。据统计，电源的投入、瞬时短路、欠压、过压、电网窜入的噪声引起CPU（中央处理器）误动作及数据丢失占各种干扰的90%以上。

（2）过程通道干扰。过程通道干扰主要来源于长线传输。当系统中有电气设备漏电，接地系统不完善，或者传感器测量部件绝缘不好等；及各通道的传输线如果处于同根电缆或捆扎在一起，尤其是将信号线与交流电源线处于同一根管道时，产生的共模或差模电压都会影响系统，使系统无法工作。

（3）场干扰。系统周围的空间总存在着磁场、电磁场、静电场，如太阳及天体辐射；广播、电话、通讯发射台的电磁波；周围中频设备发出的电磁辐射等。这些场干扰会通过电源或传输线影响各功能模块的正常工作，使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰信号。

2提高机电一体化系统抗干扰的对策

2.1抗供电干扰的措施

（1）通过watchdog来提升机电一体化系统对电源的抗干扰能力。在当代社会的发展中，机电一体化系统当中一般都会采用watchdog来对机电一体化系统进行有效的处理，这是一种当今十分流行的监视计时器。在正常的工作当中，它可以使得机电一体化设备在更小的程度上承受电源带来的不良影响，同时它可以实现独立工作，保证信号本身的准确程度，同时也会在这一过程中保证系统的正常运行，从而使其达到一个比较理想的运行状态。

（2）通过编制配电方案的方面对抗电源干扰进行一定的处理。想要更好的抵制电源对系统的不良影响，在实际的工作中就一定要从配电方案方面入手，首先设计人员应该根据系统运行过程中的具体情况对其进行处理。之后还要选择一个更加科学和合理的设备，只有设备更加的科学合理，才能更好的保证系统运行的质量和可靠性。举例来说，我们可以通过设置交流稳压器或者是直流稳压器的方式对电源设备进行有效的保护，这些设备在运行的过程中可以很好的防止系统在运行的过程中受到不良的影响。

（3）利用电源监视电路。我们除了实施直接的抗干扰措施外，采用一定的电源保护措施也是很有必要的，例如在电源系统中设置监视电路，可以很好的对电源起到一定的保护作用，当电源电路出现问题以后，我们就要采取相应的保护措施，来对其进行抗干扰控制，以确保电源系统不会受到电磁信号的干扰。

2.2过程通道抗干扰措施

（1）光电隔离。光电隔离是以光作为媒介在隔离的两端进行信号传输的，所用的就是光电耦合器。利用光电耦合器的电流传输特性，在长线传输时可以将模块间两个光电耦合器件用连线“浮置”起来，这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰，而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。

（2）双绞线传输。在长线传输中，双绞线是较常用的一种传输线，与同轴电缆相比，虽然频带较窄，但阻抗高，降低了共模干扰。由于双绞线构成的各个环路，改变了线间电磁感应的方向，使其相互抵消，因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。

（3）阻抗匹配。长线传输时，若收发两端的阻抗不匹配，则会产生信号反射，使信号失真，其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。

（4）电流传输。长线传输时，用电流传输代替电压传输，可获得较好的抗干扰能力。

（5）合理布线。强电馈线必须单独走线，强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。

2.3场干扰的抑制

防止场干扰的主要方法是良好的屏蔽和正确的接地。须注意以下问题：

（1）消除静电干扰最简单的方法是把感应体接地，接地时要防止形成接地环路。（2）为了防止电磁场干扰，可采用带屏蔽层的信号线，并将屏蔽层单端接地。（3）不要把导线的屏蔽层当作信号线或公用线来使用。（4）在布线方面，不要在电源电路和检测、控制电路之间使用公用线，也不要在模拟电路和数字脉冲电路之间使用公用线，以免互相串扰。

2.4软件抗干扰技术

各种形式的干扰最终会反映在系统的微机模块中，导致数据采集误差、控制状态失灵、存储数据窜改以及程序运行失常等后果，虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施，但仍然不能保证微机系统正常工作。因为软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为，实施软件抗干扰的必要条件是：

（1）在干扰的作用下，微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁，或易损坏的单元设置有监测状态可查询。（2）系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。（3）RAM区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立，并且系统重新运行时不会出现不允许的数据。

抑制数据采样的干扰可采用：数字滤波，宽度判断抗尖峰脉冲干扰等办法，也可采用重复检查法，偏差判断法来检查判断是否有干扰信号。而程序运行失常的软件抗干扰措施一般有：（1）设置WATCHDOG功能，由硬件配合，监视软件的运行情况，遇到故障进行相应的处理。（2）设置软件陷阱，当程序指针失控而使程序进入非程序空间时，在该空间中设置拦截指令，使程序进入陷阱，然后强迫其转入初始状态。

3结束语

综上所述，机电一体化系统在正常运行过程中，会受到外界多种因素的干扰，从而影响了系统中模块功能发挥，甚至还会引起系统的瘫痪。所以在机电一体化系统管理的过程中，我们要通过多种方式进行干扰抑制，保证系统的安全运行，从而有效提高设备的工作效率，推动了社会经济的发展。

参考文献

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[2]叶蔚翔.浅析机电一体化系统的抗干扰措施及其实现技术[J].民营科技.2009（03）

[3]赵煜涵.小议机电一体化系统抗干扰措施[J].科技资讯，2013（15）