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1引言

包裝機是一種煙草高速包裝設備，其控制系統(tǒng) 是以工業(yè)計算機技術為主，實現(xiàn)機器的過程控制、參數(shù)設 置、人機交互等功能，并對機器運行情況監(jiān)測和管理。由于 生產現(xiàn)場往往存在大量的電和磁的干擾源，它們可能會破壞 某部分電路甚至是整個系統(tǒng)的正常工作，因此抗干擾技術就 顯得尤為重要。本文根據(jù)干擾產生的機制，提出相應的抗干 擾對策，以保證設備的可靠性和包裝產品質量的穩(wěn)定性。

2控制系統(tǒng)的組成

包裝機控制系統(tǒng)的核心是CPU模塊，它以一定 的時序接收來自機體上檢測元件釆集到的信息及數(shù)據(jù)，進 行分析、判斷和處理后，通過系統(tǒng)總線把處理結果輸出到 執(zhí)行機構去控制生產流程，同時也將有關的狀態(tài)信息和數(shù) 據(jù)通過工業(yè)測控局域網送給操作員控制臺OPC。OPC是一個 專供顯示包裝機工作狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)的工業(yè)計算機，它是 面對操作員、維修人員和管理人員，并提供多方位信息量 的智能終端，包裝機組控制系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 包裝機組控制系統(tǒng)組成框圖

 

3系統(tǒng)干擾源的分析

干擾信號主要通過三種途徑進入計算機控制系統(tǒng):電磁 感應、傳輸通道和電源線。包裝機控制系統(tǒng)在設計上使用 兩個CPU,它們之間又通過局域網絡進行通信，因此計算 機系統(tǒng)的可靠性及抗干擾性是機器穩(wěn)定運行的主要因素， 按干擾信號進入計算機系統(tǒng)的途徑有以下的一些干擾源。

3.1電源

工廠里往往多臺機器共用一個電源，某些大型設備的 起、停，電源負載的急劇變化等，都會產生很大的干擾信 號，特別是動力設備啟動時，瞬間電流能夠達到額定電流 的6-11倍，會產生大電流沖擊的暫態(tài)干擾，便會通過供電 系統(tǒng)而進入控制系統(tǒng)，從而影響系統(tǒng)的內部總線。

3.2輸入輸出通道的干擾

包裝機使用了大量的檢測傳感器，各種檢測 信號的傳輸必須用幾十米長的電纜相連接，很容易接收周 圍強電設備的干擾。電纜連接以及外界干擾等問題都會產 生極大的測量誤差，甚至會使模擬信號失真，數(shù)字信號出 錯，計算機系統(tǒng)根據(jù)這種輸入信息作出的反應必然是錯誤的，將導致輸出執(zhí)行機構的誤動或振動，產生嚴重后果。

3.3執(zhí)行機構

機器中包含各種執(zhí)行部件如電機、電磁鐵、加熱器 等，電機的起停和電磁鐵的吸合與斷開會通過多種途徑對 控制系統(tǒng)的電源以及信號造成瞬時干擾，還有執(zhí)行開關、 執(zhí)行機構線圈動作回饋的干擾，執(zhí)行機構接通或斷開瞬 間，由于負載電感部分產生反電勢，沖擊正常運行的系 統(tǒng)，使運行的程序混亂或“跑飛"。

 

2. 開關量輸入、輸出線使用雙絞線，電源到中 心機籠的連線釆用屏蔽線。實施屏蔽技術，可較好地抑制 干擾問題。
3. 光電隔離:隔離干擾就是從電路上把干擾源與敏感電 路部分隔離開來，使它們之間不存在電的聯(lián)系，或者削弱 它們之間電的聯(lián)系。總線控制系統(tǒng)與外部輸入輸岀接口電 路，采用光電隔離全浮空技術，即釆用發(fā)光二極管和光敏 三極管組成的光耦合器件進行信息傳輸。它將計算機系統(tǒng) 與各傳感器、開關、執(zhí)行機構等從電氣上隔離開來，免受 外部的干擾。
4. 線纜的布局:系統(tǒng)中使用了很多電線、電纜，包括電 源饋線、電壓(流)信號線等，不但傳導性干擾是沿著傳輸 線傳遞，而且感應性干擾、輻射性干擾也常常作用于傳輸 線，再通過其傳遞。所以系統(tǒng)的設計應考慮控制柜與機體 之間信號電纜、電源電纜(線)走向、布局，把強信號線與弱 信號線分開，避免平行走向，強電的饋線單獨走線，不共 用線槽，盡量減少傳輸線路間互相影響，確保系統(tǒng)的安全性。

4.3執(zhí)行機構干擾的抑制措施

1. 使用阻容元件:當控制繼電器觸點連接一定的負載 后，其開合過程會產生拉孤打火現(xiàn)象，這實際上也是一種 能量的釋放形式，當然也會引起電磁干擾，為此，可在觸 點兩端并聯(lián)1個由電阻電容串接的RC滅弧器，吸收觸點產 生的尖峰干擾，消除因繼電器吸合、斷開時產生的脈沖電 壓。
2. 二極管:由于線圈是感性元件，開關過程中其內部儲 能的變化會伴隨著產生電磁干擾和感應電動勢，從而會威 脅到線圈驅動電路的安全。為此，一般在線圈兩端反并聯(lián) 1個開關類泄流二極管，為感應電勢的泄放提供通道?；?使用二極管加電阻、二極管加齊納二極管與負載并接的方 法。
3. 非線性壓敏電阻:壓敏電阻與負載并接，把觸點斷 開負載時的反電勢，利用非線性壓敏電阻的穩(wěn)壓特性來吸 收。

5軟件抗干擾措施

盡管我們采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號產 生的原因錯綜復雜，且具有很大的隨機性，有些干擾是用 硬件措施難以解決的，只能采取軟件的方法加以抑制，消 除其對系統(tǒng)的影響，系統(tǒng)的軟件抗干擾設計主要包括以下 內容。

5.1軟件冗余

當CPU受到干擾后，往往將一些操作數(shù)當作指令碼來 執(zhí)行，引起程序混亂。這時我們首先要盡快將程序引入正 軌。當程序“跑飛”到某一條單字節(jié)指令上時，便自動納 入正軌。當"跑飛”到某一雙字節(jié)或三字節(jié)指令上時，有 可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)岀錯。因此，常在一些對 程序流向起決定作用的指令之前插入2條NOP指令，以保證 “跑飛”的程序迅速納入正確的控制軌道。

5.2軟件陷阱的設置

指令冗余不能完全解決程序“跑飛”的問題，若“跑 飛”的程序沒有落到程序區(qū)則指令冗余就無能為力了。對 于此種情況采用

設置軟件陷阱的方法加以解決。這種方法 是在非程序區(qū)設置攔截措施，當PC失控、程序“跑飛”進 入非程序區(qū)時，使程序進入陷阱，從而迫使程序返回正常狀態(tài)。

5.3自診斷

包裝機控制系統(tǒng)中包含大量的自診斷功能，從技術上 可歸結為系統(tǒng)開機自診斷、周期性自診斷等。它可以檢査 計算機系統(tǒng)RAM區(qū)數(shù)據(jù)是否安全，系統(tǒng)定時器、系統(tǒng)接口 是否正常完整等，若不正常給出信息提示或報警提示。對 系統(tǒng)運行過程中系統(tǒng)零漂自檢、系統(tǒng)自動校正、系統(tǒng)自動 補償?shù)龋蕴岣呦到y(tǒng)運行的準確性和可靠性。

 

 

 

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