1引言

包装机是一种烟草高速包装设备，其控制系统 是以工业计算机技术为主，实现机器的过程控制、参数设 置、人机交互等功能，并对机器运行情况监测和管理。由于 生产现场往往存在大量的电和磁的干扰源，它们可能会破坏 某部分电路甚至是整个系统的正常工作，因此抗干扰技术就 显得尤为重要。本文根据干扰产生的机制，提出相应的抗干 扰对策，以保证设备的可靠性和包装产品质量的稳定性。

2控制系统的组成

包装机控制系统的核心是CPU模块，它以一定 的时序接收来自机体上检测元件釆集到的信息及数据，进 行分析、判断和处理后，通过系统总线把处理结果输出到 执行机构去控制生产流程，同时也将有关的状态信息和数 据通过工业测控局域网送给操作员控制台OPC。OPC是一个 专供显示包装机工作状态信息和数据的工业计算机，它是 面对操作员、维修人员和管理人员，并提供多方位信息量 的智能终端，包装机组控制系统组成框图如图1所示。

图1 包装机组控制系统组成框图

 

3系统干扰源的分析

干扰信号主要通过三种途径进入计算机控制系统:电磁 感应、传输通道和电源线。包装机控制系统在设计上使用 两个CPU,它们之间又通过局域网络进行通信，因此计算 机系统的可靠性及抗干扰性是机器稳定运行的主要因素， 按干扰信号进入计算机系统的途径有以下的一些干扰源。

3.1电源

工厂里往往多台机器共用一个电源，某些大型设备的 起、停，电源负载的急剧变化等，都会产生很大的干扰信 号，特别是动力设备启动时，瞬间电流能够达到额定电流 的6-11倍，会产生大电流冲击的暂态干扰，便会通过供电 系统而进入控制系统，从而影响系统的内部总线。

3.2输入输出通道的干扰

包装机使用了大量的检测传感器，各种检测 信号的传输必须用几十米长的电缆相连接，很容易接收周 围强电设备的干扰。电缆连接以及外界干扰等问题都会产 生极大的测量误差，甚至会使模拟信号失真，数字信号出 错，计算机系统根据这种输入信息作出的反应必然是错误的，将导致输出执行机构的误动或振动，产生严重后果。

3.3执行机构

机器中包含各种执行部件如电机、电磁铁、加热器 等，电机的起停和电磁铁的吸合与断开会通过多种途径对 控制系统的电源以及信号造成瞬时干扰，还有执行开关、 执行机构线圈动作回馈的干扰，执行机构接通或断开瞬 间，由于负载电感部分产生反电势，冲击正常运行的系 统，使运行的程序混乱或“跑飞"。

 

2. 开关量输入、输出线使用双绞线，电源到中 心机笼的连线釆用屏蔽线。实施屏蔽技术，可较好地抑制 干扰问题。
3. 光电隔离:隔离干扰就是从电路上把干扰源与敏感电 路部分隔离开来，使它们之间不存在电的联系，或者削弱 它们之间电的联系。总线控制系统与外部输入输岀接口电 路，采用光电隔离全浮空技术，即釆用发光二极管和光敏 三极管组成的光耦合器件进行信息传输。它将计算机系统 与各传感器、开关、执行机构等从电气上隔离开来，免受 外部的干扰。
4. 线缆的布局:系统中使用了很多电线、电缆，包括电 源馈线、电压(流)信号线等，不但传导性干扰是沿着传输 线传递，而且感应性干扰、辐射性干扰也常常作用于传输 线，再通过其传递。所以系统的设计应考虑控制柜与机体 之间信号电缆、电源电缆(线)走向、布局，把强信号线与弱 信号线分开，避免平行走向，强电的馈线单独走线，不共 用线槽，尽量减少传输线路间互相影响，确保系统的安全性。

4.3执行机构干扰的抑制措施

1. 使用阻容元件:当控制继电器触点连接一定的负载 后，其开合过程会产生拉孤打火现象，这实际上也是一种 能量的释放形式，当然也会引起电磁干扰，为此，可在触 点两端并联1个由电阻电容串接的RC灭弧器，吸收触点产 生的尖峰干扰，消除因继电器吸合、断开时产生的脉冲电 压。
2. 二极管:由于线圈是感性元件，开关过程中其内部储 能的变化会伴随着产生电磁干扰和感应电动势，从而会威 胁到线圈驱动电路的安全。为此，一般在线圈两端反并联 1个开关类泄流二极管，为感应电势的泄放提供通道。或 使用二极管加电阻、二极管加齐纳二极管与负载并接的方 法。
3. 非线性压敏电阻:压敏电阻与负载并接，把触点断 开负载时的反电势，利用非线性压敏电阻的稳压特性来吸 收。

5软件抗干扰措施

尽管我们采取了硬件抗干扰措施，但由于干扰信号产 生的原因错综复杂，且具有很大的随机性，有些干扰是用 硬件措施难以解决的，只能采取软件的方法加以抑制，消 除其对系统的影响，系统的软件抗干扰设计主要包括以下 内容。

5.1软件冗余

当CPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来 执行，引起程序混乱。这时我们首先要尽快将程序引入正 轨。当程序“跑飞”到某一条单字节指令上时，便自动纳 入正轨。当"跑飞”到某一双字节或三字节指令上时，有 可能落到其操作数上，从而继续岀错。因此，常在一些对 程序流向起决定作用的指令之前插入2条NOP指令，以保证 “跑飞”的程序迅速纳入正确的控制轨道。

5.2软件陷阱的设置

指令冗余不能完全解决程序“跑飞”的问题，若“跑 飞”的程序没有落到程序区则指令冗余就无能为力了。对 于此种情况采用

设置软件陷阱的方法加以解决。这种方法 是在非程序区设置拦截措施，当PC失控、程序“跑飞”进 入非程序区时，使程序进入陷阱，从而迫使程序返回正常状态。

5.3自诊断

包装机控制系统中包含大量的自诊断功能，从技术上 可归结为系统开机自诊断、周期性自诊断等。它可以检査 计算机系统RAM区数据是否安全，系统定时器、系统接口 是否正常完整等，若不正常给出信息提示或报警提示。对 系统运行过程中系统零漂自检、系统自动校正、系统自动 补偿等，以提高系统运行的准确性和可靠性。

 

 

 

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