李影穎 原沈陽軍區(qū)65127部隊
后方倉庫職責與任務的特殊性,尤其是聯勤保障手段的機械化、智能化、網絡化新趨,倒逼倉庫自動化建設不斷躍升。然而,在軟、硬件設備設施不斷更新的同時,科技前沿、科技應用等信息技術漸顯缺位?,F僅就后方倉庫計算機控制系統(tǒng)干擾源及抗干擾對策,淺析如下。
聯勤后方倉庫(簡稱后方倉庫)大多位于偏遠山溝,盡管就地域與位置而言,來自周邊的設備、網絡、無線信息等干擾,較之城區(qū)少許多,但基于復雜的周邊環(huán)境和網絡安全需要,庫區(qū)計算機控制系統(tǒng)的干擾與抗干擾問題,始終是一項警鐘長鳴、防患未然的技術工作。具體而言,后方倉庫計算機控制系統(tǒng)的主要干擾源,概分設備干擾、電源干擾和空間干擾。
設備干擾是指設備內部或設備之間產生的干擾:有的電氣設備漏電、接地系統(tǒng)不完善,或測量部件絕緣不好,都會使通道中串入共模電壓或差模電壓;各個通道的若干線路,同用一根電纜或綁扎在一起,各路之間可能通過電磁感應而產生相互干擾,特別是交流220V電源線,極易在低于15V的測量通道中,構成共模干擾或差模干擾。
電源干擾,指來自供電電源的干擾,主要包括:①噪聲。供電電網和系統(tǒng)供電引接線,對噪聲而言有天線效應,接收到的噪聲會隨供電電源侵入系統(tǒng)。②尖峰。掛在同一供電電網上的大功率開關的通斷,電焊機的使用,特別是掛有使用大功率晶閘管元件的設備,往往使電網上出現尖峰脈沖,雖時間很短,但峰值可達2000V,甚至更高。③浪涌。掛在同一供電電網上的大功率設備,特別是感性負載設備,如大功率電動機等,往往會在起動或停止時,造成電網電壓的大幅漲落,從而形成浪涌。④斷電。緣于專業(yè)的外行,許多人認為營區(qū)斷電不過是電源的臨時切斷,對于計算機等自動化設備無所謂影響。殊不知,對于正在運行的計算機來說,斷電也是一種干擾,尤其是電網調度高壓切換中的瞬間斷電,對計算機系統(tǒng)的干擾是很嚴重的。
空間干擾,包括:①磁場干擾。如果系統(tǒng)的部分設備與某些能夠產生磁場的電氣設備相距過近,受其影響,或構成磁場干擾。②靜電和電場的干擾。系統(tǒng)的部分設備產生靜電,或部分設備在某個電場之中受其影響構成干擾。③電磁輻射干擾。電磁輻射干擾,包括廣播電臺或通信發(fā)射臺發(fā)出的電磁波;周圍的電氣設備如發(fā)射機、晶閘管逆變電源、變頻調速裝置等發(fā)出的干擾。④自然界和氣象條件也形成干擾,如太陽輻射電磁波、空中雷電造成的過電壓或過電流所形成的干擾等。
2.1.1 抗串模干擾措施。串模干擾通常疊加在各種不平衡輸入信號和輸出信號上,往往通過供電線路竄入系統(tǒng)。因此,抗干擾電路通常設置在這些必經的路上。①光電隔離。在輸入和輸出通道上,采用光電隔離器進行信息傳輸,它將控制系統(tǒng)與各種傳感器、開關、執(zhí)行機構,從電氣上隔離開來,使外部設備和傳感器的漏電等干擾被阻擋。②變壓器隔離。脈沖變壓器的匝數較少,而且一次和二次繞組分別纏繞在鐵氧磁體的兩側,分布電容僅幾皮法,可作為脈沖信號的隔離器件。③過壓保護電路。輸入輸出通道,采用過電壓保護措施,以免引入過高電壓,侵害控制系統(tǒng)。過電壓保護電路由限流電阻和穩(wěn)壓管組成,限流電阻選擇要適宜,太大會引起信號衰減,大小起不到保護穩(wěn)壓管的作用。穩(wěn)壓管的選擇也要適宜,其穩(wěn)壓值以略高于最高傳送信號壓為宜,太低了對有效信號起限幅效果,使信號失真。對于微弱信號(0.2V以下),通常用兩只反并聯的二極管來代替穩(wěn)壓管。④硬件濾波電路。在數字電路中,當電路從一個狀態(tài)轉換成另一個狀態(tài)時,就會在電源線上產生一個很大的尖峰電流,形成瞬變的噪聲電壓。當電路接通與斷開電感負載時,產生的瞬變噪聲干擾往往嚴重影響系統(tǒng)的正常工作。因此,可在電源變壓器的進線端加入電源濾波器,以消弱瞬變噪聲干擾。
2.1.2 抗共模干擾措施??构材8蓴_措施,主要包括:①控制系統(tǒng)的接地技術。在計算機控制系統(tǒng)中,通常是把模擬電子裝置和數字電子裝置的工作基準地浮空,而設備外殼或機箱采用屏蔽接地。浮地方式可使計算機系統(tǒng)不受大地電流的影響,提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。由于強電設備大都采用保護接地,浮空技術切斷了強電與弱電的聯系,系統(tǒng)運行安全可靠。②平衡對稱輸人。在設計信號源(通常是各類傳感器)時,盡量做到平衡和對稱,否則可能產生附加的差模干擾。③選用高質量的差動放大器。高質量差動放大器,具有高增益、低噪聲和寬頻帶等特點,可獲得足夠高的共模抑制比。
2.2.1 數字信號輸入輸出中的軟件抗干擾措施。如CPU工作正常,干擾只作用在系統(tǒng)的輸入輸出通道上,其措施:①數字信號的輸入方法。干擾信號多呈毛刺狀,作用時間短,根據這一特點,采集某一數字信號時,可多次重復采樣,直到連續(xù)兩次或兩次以上采集結果完全一致方為有效。若多次采集后,信號總是變化不定,可停止采集,給出報警信號。由于數字信號主要是來自各類開關型狀態(tài)傳感器,對這些信號的采集不能用多次平均法,必須絕對一致才行。②數字信號輸出方法。計算機的輸出中,有很多是數字信號,如顯示器、打印機等。即便是模擬輸出信號,也以數字信號形式給出,經D/A轉換后才形成的。計算機給出正確的數據輸出后,外部干擾有可能使輸出裝置得到錯誤的數據。不同的輸出裝置對于擾的耐受能力不同,抗干擾措施也不同。在軟件上,最為有效的方法就是重復輸出同一個數據。只要有可能,其重復周期盡可能短。外部設備接收到一個被干擾的錯誤信息后,還來不及作出有效的反應,正確的輸出信息又傳送到,可及時防止錯誤的動作產生。
2.2.2 CPU的抗干擾技術。CPU的抗干擾技術,除指令冗余、設置軟件陷阱外,主要是建立程序運行監(jiān)視系統(tǒng),即WDT技術。為保證系統(tǒng)出故障后WDT電路工作,必須采取軟硬件相結合的方法。由微控制器或微處理器內部定時器或外部定時器產生時鐘中斷。當系統(tǒng)出現故障,WDT電路工作后,系統(tǒng)進入初始狀態(tài),如RAM區(qū)內容沒有丟失,要保留現在運行參數,必須跳過RAM區(qū)初始化程序。
后方倉庫計算機控制系統(tǒng)的抗干擾問題,是一項兼涉設備、技術、人才、管理等層面的業(yè)務工作;倉庫自控室主任,既要精通業(yè)務、了然于胸,還要結合倉庫的業(yè)務收發(fā)、現有設備,創(chuàng)新思維、博采眾長,盡力減少外界干擾的竄入,不斷提高軟硬件的抗干擾能力;倉庫主管,應跳出單純業(yè)務的認識誤區(qū),著眼計算機控制系統(tǒng)的安全運轉和保密要求,舍得軟硬件投入,全面升級計算機控制系統(tǒng)。