第五章 材料成型过程控制抗干扰技术

null第五章 材料成型过程控制抗干扰技术第五章 材料成型过程控制抗干扰技术5.1 材料成型过程干扰途径与分类5.1 材料成型过程干扰途径与分类干扰： 是指有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素在计算机控制系统的现场，往往有许多强电设备，它们的启动和工作过程中将产生干扰电磁场，另外还有来自空间传播的电磁波和雷电的干扰，以及高压输电线周围交变磁场的影响等。 null5.1.2 干扰分类 1. 电网的干扰 2. 微机控制系统外的空间的干扰 3. 系统自身内部的干扰 4. 从信号传输线传入的干扰 5. 其他类型的干扰 null5.2 材料成型过程控制硬件抗干扰技术 5.2.1 接地技术 5.2.2 屏蔽技术 5.2.3 硬件“看门狗”技术 5.2.4 电源的抗干扰技术 5.2.5 计算机接口电路隔离技术5.2.1 接地技术5.2.1 接地技术1.接地的概念 地 接地是指让电子、电器设备的基准电位点与大地保持同电位。实际地：大地虚地：以电路系统中某一点电位为基准2.计算机控制系统中地线的形式2.计算机控制系统中地线的形式模拟地作为变送器、放大器、A／D和D／A转换器中模拟电路的零电位。数字地作为逻辑开关网络的零电位，应该与模拟地分开。 安全地使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电而影响人身及设备安全。系统地是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连 。null功率地：作为大电流网络部件的零电位 信号地：传感器本身的零信号电位基准公共线 直流地：直流电源的接地线 交流地：一般指50Hz交流电源接地线null3.系统抑制干扰的接地方式 1).一点接地准则 一般高频（10MHz以上）电路应采用多点接地，低频（1MHz以下）应采用一点接地。 null一点接地 没有地环路，但地线往往过长，导致地线阻抗过大 多点接地 地线很短，减小地线阻抗，防止辐射干扰。但存在地环路 低频电路 布线和电器元件间的电感较小，地环路对电路性能影响较大 高频电路 当地线较长时，地线阻抗过高，地线将辐射噪声。 计算机控制系统的工作频率较低，故采用一点接地。 输入系统中的传感器、变送器和放大器常采用屏蔽罩，信号的传送使用屏蔽线。这些屏蔽层的接地遵循一点接地 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 。null模拟地线与数字地线应分开设置 数字信号一般较强，模拟信号较弱 强电地线与信号地线分开设置 强电地线主要指电源地线、功率地线 混合接地系统 若设备中既有高频部又有低频部分，则低频电路采用一点接 地，高频部分采用多点接地。 浮地系统：将系统电路的各部分的地线浮置起来，不与大地相连 优点：使地中存在的干扰电流不致传导耦合到信号电路。 缺点：当靠近高频干扰源时，可能堆积静电荷。汇流排5.3.2 屏蔽技术5.3.2 屏蔽技术1.电磁屏蔽技术原理： 静电屏蔽 用完整的金属屏蔽体将带正电的导体包围起来，金属屏蔽体接地。屏蔽的作用是隔离电磁场。它只适合防止两种类型的外部 干扰：1）大气噪声、星际干扰、雷电、天体辐射、大功率 电气设备、高压设备等引起的电磁辐射干扰；2）通过静电 感应引入的静电电磁干扰。常常将屏蔽简化成用金属壳体把测控电路装起来。null1.电磁屏蔽技术原理： 静电屏蔽 用完整的金属屏蔽体将带正电的导体包围起来，金属屏蔽体接地。 交变电场屏蔽 在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。就能降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压。null交变磁场屏蔽 低频磁场屏蔽是利用高导磁率的材料构成磁力线的低磁阻通路，使大部分磁场被封在屏蔽体内。 高频磁场屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流的反向磁场来抵消干扰磁场而实现的。 交变电磁场屏蔽 采用导电率高的材料做屏蔽体，并将屏蔽体接地；原理与高频磁场屏蔽类似。 null2.屏蔽的注意事项 屏蔽的完整性 如果屏蔽体不完整，将导致电磁场泄漏。 屏蔽材料的屏蔽效能和应用场合 注意不同的屏蔽材料具有不同的屏蔽效能和应用场合。 屏蔽体良好接地 特殊部位的特殊屏蔽措施 缝隙等部位的特殊屏蔽措施null3.屏蔽材料的选取 表面导电材料 采用光学镀金、真空喷镀、贴金属箔以及金属熔射等技术，使绝缘的塑料表面覆盖一层导电层 导电复合材料 将导电材料填充到合成树脂中，通过混炼造粒，并采用注射成型、挤出成型或压塑成型等 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 便可制成导电复合材料。null4.屏蔽抗干扰技术 电场耦合的屏蔽和抑制技术 电场耦合干扰的原因：两根导线之间的分布电容产生的耦合。 远离技术：弱信号线要远离强信号线 屏蔽线的使用 图5-1 屏蔽线的用法（a）单端接地（b）两端接地（c）屏蔽层不接地null屏蔽双绞线工程应用5.2.3 硬件“看门狗（watchdog）”技术5.2.3 硬件“看门狗（watchdog）”技术 好比，主人养了一条狗，主人在正常工作时总是不忘每隔一段固定时间就给狗吃点东西，狗吃过东西后就安静下来，不影响主人工作。如果主人打瞌睡不工作了，到一定时间，狗饿了，发现主人没有给它吃东西，就会大叫起来，把主人吵醒。 把计算机的程序运行监控系统称为“看门狗（Watchdog）”。为防止计算机因干扰而产生死循环（程序“跑飞”）， 需配置硬件或软件“看门狗”。“看门狗（Watchdog）”有如下特性： 本身能独立工作，基本上不依赖于CPU； CPU在一个固定时间间隔内和该系统打一次交道（喂一次狗），以表明系统目前尚正常； 当CPU陷入死循环后，能及时发觉并使系统复位。 null硬件看门狗（watchdog）的其工作原理 目前的看门狗芯片本身是一个带清除端(“喂狗”端)和溢出触发器的定时器。其定时器的溢出输出端(复位端)连接到单片机的复位端。程序在一定时间范围内对该定时器的清除端（该清除端与单片机的一个I/O连接）进行清零(俗称“喂狗”) ，该定时器不能产生溢出，也就不能产生复位信号，因此程序正常工作。如果单片机因干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段而进入死循环状态时,而不能在定时周期内复位看门狗，使得看门狗定时器溢出产生复位信号并重启系统。 null1.微处理监控器MAX690A/MAX692A简介 具有如下功能： 1）在微处理器上电、掉电及低电压供电时，产生一个复位输出信号； 2）备用电池切换电路； 3）具有“看门狗”电路，进入死循环的时间间隔超过1.6s时，将产生一个复位输出； 4）可用于低电平检测。 null2.微处理监控器MAX690A/MAX692A工作原理 复位电路 ●电源电压Vcc(引脚2)上升到1V时，RESET(引脚7)变为低电平。随着Vcc的继续 提高，一直保持低电平。当Vcc高于复位门限电平时，并不马上变为高电平，而 是要滞后一个复位脉冲宽度（约200ms）后，再变为高电平。 ●当Vcc低于复位门限电平时，RESET并马上变为低电平；即使以后Vcc恢复且高 于复位门限电平，也不马上变为高电平，而是要延时一个复位脉冲宽度。 ●掉电时，Vcc只要低于复位门限电平，RESET立即变为低电平。null“看门狗”电路Watchdog电路是计数器式定时电路。 在WDI端输入一个脉冲(TTL电平，宽度可小至50ns)，定时器开 始计数。若WDI脚悬空或接至高阻态输出的缓冲器上，定时器 则停止计数，并且清零。当定时器启动后，若在1.6s内没有向 WDI端输入脉冲，监控器将输出一个复位信号， RESET端信号 变低，同时定时器被清零。只要RESET为低电平，定时器将一 直停止工作。nullnull3. MCS-51与微处理器监视器MAX690A/MAX692A的接口 单片机正常工作时，P1.0定期（小于1.6s）改变WDI引脚的电平，使看门狗电路不发出复位信号。若某种严重干扰而出现死机时，造成单片机不能定期改变WDI端的电平，看门狗电路便会在1.6s后产生一个复位信号，使单片机复位。5.2.4 电源的抗干扰技术5.2.4 电源的抗干扰技术电源的干扰类型 电源线中的高频干扰 感性负载的产生和瞬变的噪声 闸流晶体管通断时所产生的干扰 电网的短时下降干扰 拉闸过程形成的高频干扰null电源抗干扰的基本方法 采用交流稳压器 电源滤波器 电源滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成。低通 滤波器可让50HZ的工频几乎无衰减地通过，而滤去高于50Hz的 高次谐波。 作用：使纹波限制在一定范围，抑制脉冲干扰、高频干扰。 原理：电容通高频阻低频,电感通低频阻高频单相直接调压稳压器原理图由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。null图5-8电感电容滤波器之一图5-9 电感电容滤波器之二null抑制高频干扰压敏电阻吸收过电压干扰图5-10交流电源滤波器抑制谐波干扰（在整流回路中，输入电流的波形为不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 的矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统）null图5-11 双绕组扼流圈的应用线圈L1和L2匝数相同，线间排列均匀一致，方向相反。由于功率电流在两个绕组中所产生的磁通互相抵消，磁心不会饱和。加入高导磁磁心后，电感量可大大提高，抑制干扰的能力大为加强。null采用分立式供电 整个系统不是同一变压、滤波、稳压后供各单元电路使用，而是变压后直接送给各单元电路整流、滤波、稳压 分类供电方式 不同类型的设备分类供电 null电源变压器的屏蔽与隔离 在变压器的初级绕组和次级绕组之间加屏蔽层，以屏蔽高频干扰信号。 隔离变压器：将测控系统和供电电网电源隔离开，消除因公共电阻引起的耦合，减少负载波动的影响 null直流稳压电源采用交流进线滤波器 对工业现场外界干扰较大的场所，可考虑使用高性能进线滤波器抑制共模干扰信号抑制差模干扰信号共模干扰：一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。 差模干扰：则是幅度相等，相位相反的噪声5.2.5 计算机接口电路隔离技术计算机D/A转换卡隔离措施 微机接口中的光电隔离 远距离的隔离传送5.2.5 计算机接口电路隔离技术null数字信号的隔离 模拟信号的隔离5.3 材料成型设备计算机控制系统软件抗干扰技术5.3 材料成型设备计算机控制系统软件抗干扰技术5.3.1 软件冗余技术 5.3.2 软件陷阱技术 5.3.3 软件“看门狗”技术 5.3.4 数字滤波5.3.1 软件冗余技术5.3.1 软件冗余技术指令冗余 作用：使“跑飞”的程序在程序区迅速纳入正轨。 为什么会“跑飞”？ 指令由操作码和操作数组成。 取指令的顺序完全由指令计数器PC来控制。当PC出错，则程序“跑飞”null指令冗余 NOP的使用 在双字节指令和三字节指令之后插入两条NOP指令； 在跳转指令（如LCALL, LJMP、JZ、JC、DJNZ）或多字节指令之前插入NOP指令； 在比较重要的指令（如SETB EA）之前插入NOP指令 重复指令冗余 在对程序流向起决定作用的指令（如RET, LCALL）后面，重复写上这些指令 在对系统工作状态有重要作用的指令（如SETB EA）后面，重复写上这些指令 null指令冗余 指令冗余技术使PC纳入正轨的条件： “跑飞”的程序必须落到程序区 必须执行到所设置冗余的指令null数据冗余 作用：备份RAM中保存的各种原始数据、标志、变量等。 运行存储器备份存储器备份存储器片内RAM作为运行存储器片外RAM作为备份存储器各备份数据间应相互远离、分散设置，远离堆栈。5.5.2 软件陷阱技术5.5.2 软件陷阱技术软件陷阱 就是用引导指令强行将捕获的“跑飞”程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。 NOP NOP LJMP ERR ;程序出错处理子程序入口“跑飞”的程序落到非程序区设计软件陷阱“跑飞”的程序在没有碰到冗余指令之前，已经自动形成一个循环采取“看门狗”两条NOP指令（指令冗余），以加强捕捉效果。故，软件陷阱一般 由3条指令组成。陷阱null软件陷阱的设置 未使用的中断区（ 89C51为：0003H~002AH ） ●在对应的中断服务程序中设置软件陷阱： NOP ;机器码:00H NOP ;机器码:00H POP direct1 ;将断点弹出堆栈区。机器码:D0Hdirect1 POP direct2 LJMP 0000H ;转到0000H处。机器码:02 00 00 或者 NOP NOP POP direct1 ;将原先断点弹出 POP direct2 PUSH 00H ;断点地址改为0000H PUSH 00H RETIDirect1/2为主程序中非使用的单元地址。null软件陷阱的设置 未使用的中断区（ 89C51为：0003H~002AH ） ●在未使用的中断向量区布上陷阱，就能及时捕捉到错误中断。 例如：系统共使用三个中断：INT0、T0、T1，它们的中断子程序分别为PGINT0、PGT0、PGT1。程序出错处理子程序入口为ERR。建议按如下方式来设置中断向量区：null地址 ORG 000H 0000 START:LJMP MAIN ;引向主程序入口 0003 LJMP PGINT0 ; 中断正常入口 0006 NOP ;冗余 0007 NOP 0008 LJMP ERR ;陷阱 000B LJMP PGT0 ;T0中断正常入口 000E NOP ;冗余 000F NOP 0010 LJMP ERR ;陷阱 null地址 0013 LJMP ERR ;未使用INT1，设陷阱 0016 NOP ；冗余 0017 NOP 0018 LJMP ERR ；陷阱 001B LJMP PGT1 ;T1中断正常入口 001E NOP ;冗余 001F NOP 0020 LJMP ERR ;陷阱 0023 LJMP ERR ;未使用串行口中断，设陷阱冗余和陷阱 0026 NOP ;冗余 0027 NOP 0028 LJMP ERR ;陷阱 ORG 0030H 0030 MAIN: ┇ ;主程序从0030H开始再编写正式程序 ┇ null未使用的EPROM空间 在非程序用区用00 00 02 00 00 00（机器码）或02 02 02 02 00 00数据添满。注意，最后一条添入数据应为020000。这条指令其实是“LJMP  0000H”的机器码。 非EPROM芯片空间 NOP NOP LJMP 0000H2K,地址为 0000H~1FFFH.非应用空间为2000H~FFFFH当PC落入非应用空间时,Y0为高电平,当从片外ROM取指令时,PSEN引脚为低电平.null运行程序区 将陷阱指令组分散放置在用户程序各模块之间空余的单元里。 中断服务程序区 设用户主程序运行区间为ADD1～ADD2，并设定时器T0产生10ms定时中断。当程序“跑飞”落入ADD1～ADD2区间外，若在此用户程序区外发生了定时中断，可在中断服务程序中判定中断断点地址ADDX。若ADDX＜ADD1或ADDX＞ADD2， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 发生了程序“跑飞”，则应使程序返回到复位入口地址0000H，使“跑飞”程序纳入正轨。 nullRAM数据保护的条件陷阱 在RAM写操作之前加入条件陷阱，不满足条件时不允许进行写操作，并进入陷阱，形成死循环。 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 区 表格区的最后安排陷阱。 5.3.3 软件“看门狗”技术5.3.3 软件“看门狗”技术软件“看门狗”由三部分组成：软件陷阱、软件复位和循环监控。 软件陷阱 在所有使用的空白区域连续填入十六进制数02H。ROM中的0202H地址就作为软件复位子程序的开始地址，或在0202H地址上设置一条无条件转移指令，跳转到软件复位子程序上。 软件复位 循环监控 在系统主循环程序中不断复位一个定时器，一旦程序脱离正常循环，定时器得不到及时复位，定时器就会启动系统复位。 设置一个循环监控，监测软件“看门狗”定时器是否工作正常。5.3.4 数字滤波 X5.3.4 数字滤波 X软件滤波：通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，提高信号的真实性、准确性，消除或减少各种干扰和噪声，进一步提高计算机系统的可靠性。 常用的几种方法： 平滑滤波 中值滤波 限幅滤波 限速滤波 一阶递推数字滤波法 防脉冲干扰平均值滤波null平滑滤波 运行平均： 式中，Yn 为本次滤波器的输出，Xn 为本次采样值。 加权平均： 中值滤波 所谓中值滤波就是对某一被测参数连续采样n次，然后把n次的采样值从小到大排序，取中间值作为滤波器的输出n。null限幅滤波 限速滤波取本次采样值取上次采样值则Yn=Xn  Xn-Xn-1>, 则保留Xn，继续采样得Xn+1 Xn+1-Xn , 则Yn=Xn+1 Xn+1-Xn>, 则Yn=(Xn-1+Xn+1)/2 Xn-Xn-1 , null一阶递推数字滤波法 式中, 为数字滤波器的滤波系数；Ts为采样周期；Tf为滤波器的时间常数。 防脉冲干扰平均值滤波 先对平均值法的N个数据进行比较，并按大小顺序排队后，除掉其中最大值和最小值，然后计算余下的（N-2）个数据的算术平均值 通常N取值4，即为“四取二再取平均值”。