后方仓库计算机控制系统干扰源及抗干扰对策

李影颖 原沈阳军区65127部队

后方仓库职责与任务的特殊性，尤其是联勤保障手段的机械化、智能化、网络化新趋，倒逼仓库自动化建设不断跃升。然而，在软、硬件设备设施不断更新的同时，科技前沿、科技应用等信息技术渐显缺位。现仅就后方仓库计算机控制系统干扰源及抗干扰对策，浅析如下。

1 后方仓库计算机控制系统的主要干扰源

联勤后方仓库（简称后方仓库）大多位于偏远山沟，尽管就地域与位置而言，来自周边的设备、网络、无线信息等干扰，较之城区少许多，但基于复杂的周边环境和网络安全需要，库区计算机控制系统的干扰与抗干扰问题，始终是一项警钟长鸣、防患未然的技术工作。具体而言，后方仓库计算机控制系统的主要干扰源，概分设备干扰、电源干扰和空间干扰。

1.1 设备干扰

设备干扰是指设备内部或设备之间产生的干扰：有的电气设备漏电、接地系统不完善，或测量部件绝缘不好，都会使通道中串入共模电压或差模电压；各个通道的若干线路，同用一根电缆或绑扎在一起，各路之间可能通过电磁感应而产生相互干扰，特别是交流220V电源线，极易在低于15V的测量通道中，构成共模干扰或差模干扰。

1.2 电源干扰

电源干扰，指来自供电电源的干扰，主要包括：①噪声。供电电网和系统供电引接线，对噪声而言有天线效应，接收到的噪声会随供电电源侵入系统。②尖峰。挂在同一供电电网上的大功率开关的通断，电焊机的使用，特别是挂有使用大功率晶闸管元件的设备，往往使电网上出现尖峰脉冲，虽时间很短，但峰值可达2000V，甚至更高。③浪涌。挂在同一供电电网上的大功率设备，特别是感性负载设备，如大功率电动机等，往往会在起动或停止时，造成电网电压的大幅涨落，从而形成浪涌。④断电。缘于专业的外行，许多人认为营区断电不过是电源的临时切断，对于计算机等自动化设备无所谓影响。殊不知，对于正在运行的计算机来说，断电也是一种干扰，尤其是电网调度高压切换中的瞬间断电，对计算机系统的干扰是很严重的。

1.3 空间干扰

空间干扰，包括：①磁场干扰。如果系统的部分设备与某些能够产生磁场的电气设备相距过近，受其影响，或构成磁场干扰。②静电和电场的干扰。系统的部分设备产生静电，或部分设备在某个电场之中受其影响构成干扰。③电磁辐射干扰。电磁辐射干扰，包括广播电台或通信发射台发出的电磁波；周围的电气设备如发射机、晶闸管逆变电源、变频调速装置等发出的干扰。④自然界和气象条件也形成干扰，如太阳辐射电磁波、空中雷电造成的过电压或过电流所形成的干扰等。

2 后方仓库计算机控制系统抗干扰对策

2.1 硬件抗干扰措施

2.1.1 抗串模干扰措施。串模干扰通常叠加在各种不平衡输入信号和输出信号上，往往通过供电线路窜入系统。因此，抗干扰电路通常设置在这些必经的路上。①光电隔离。在输入和输出通道上，采用光电隔离器进行信息传输，它将控制系统与各种传感器、开关、执行机构，从电气上隔离开来，使外部设备和传感器的漏电等干扰被阻挡。②变压器隔离。脉冲变压器的匝数较少，而且一次和二次绕组分别缠绕在铁氧磁体的两侧，分布电容仅几皮法，可作为脉冲信号的隔离器件。③过压保护电路。输入输出通道，采用过电压保护措施，以免引入过高电压，侵害控制系统。过电压保护电路由限流电阻和稳压管组成，限流电阻选择要适宜，太大会引起信号衰减，大小起不到保护稳压管的作用。稳压管的选择也要适宜，其稳压值以略高于最高传送信号压为宜，太低了对有效信号起限幅效果，使信号失真。对于微弱信号（0.2V以下），通常用两只反并联的二极管来代替稳压管。④硬件滤波电路。在数字电路中，当电路从一个状态转换成另一个状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。当电路接通与断开电感负载时，产生的瞬变噪声干扰往往严重影响系统的正常工作。因此，可在电源变压器的进线端加入电源滤波器，以消弱瞬变噪声干扰。

2.1.2 抗共模干扰措施。抗共模干扰措施，主要包括：①控制系统的接地技术。在计算机控制系统中，通常是把模拟电子装置和数字电子装置的工作基准地浮空，而设备外壳或机箱采用屏蔽接地。浮地方式可使计算机系统不受大地电流的影响，提高了系统的抗干扰性能。由于强电设备大都采用保护接地，浮空技术切断了强电与弱电的联系，系统运行安全可靠。②平衡对称输人。在设计信号源（通常是各类传感器）时，尽量做到平衡和对称，否则可能产生附加的差模干扰。③选用高质量的差动放大器。高质量差动放大器，具有高增益、低噪声和宽频带等特点，可获得足够高的共模抑制比。

2.2 软件抗干扰措施

2.2.1 数字信号输入输出中的软件抗干扰措施。如CPU工作正常，干扰只作用在系统的输入输出通道上，其措施：①数字信号的输入方法。干扰信号多呈毛刺状，作用时间短，根据这一特点，采集某一数字信号时，可多次重复采样，直到连续两次或两次以上采集结果完全一致方为有效。若多次采集后，信号总是变化不定，可停止采集，给出报警信号。由于数字信号主要是来自各类开关型状态传感器，对这些信号的采集不能用多次平均法，必须绝对一致才行。②数字信号输出方法。计算机的输出中，有很多是数字信号，如显示器、打印机等。即便是模拟输出信号，也以数字信号形式给出，经D/A转换后才形成的。计算机给出正确的数据输出后，外部干扰有可能使输出装置得到错误的数据。不同的输出装置对于扰的耐受能力不同，抗干扰措施也不同。在软件上，最为有效的方法就是重复输出同一个数据。只要有可能，其重复周期尽可能短。外部设备接收到一个被干扰的错误信息后，还来不及作出有效的反应，正确的输出信息又传送到，可及时防止错误的动作产生。

2.2.2 CPU的抗干扰技术。CPU的抗干扰技术，除指令冗余、设置软件陷阱外，主要是建立程序运行监视系统，即WDT技术。为保证系统出故障后WDT电路工作，必须采取软硬件相结合的方法。由微控制器或微处理器内部定时器或外部定时器产生时钟中断。当系统出现故障，WDT电路工作后，系统进入初始状态，如RAM区内容没有丢失，要保留现在运行参数，必须跳过RAM区初始化程序。

3 结语

后方仓库计算机控制系统的抗干扰问题，是一项兼涉设备、技术、人才、管理等层面的业务工作；仓库自控室主任，既要精通业务、了然于胸，还要结合仓库的业务收发、现有设备，创新思维、博采众长，尽力减少外界干扰的窜入，不断提高软硬件的抗干扰能力；仓库主管，应跳出单纯业务的认识误区，着眼计算机控制系统的安全运转和保密要求，舍得软硬件投入，全面升级计算机控制系统。