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『簡體書』电磁兼容(EMC)技术及应用实例详解

書城自編碼: 2390972
分類: 簡體書→大陸圖書→自然科學物理學
作 者: 张亮 主编
國際書號(ISBN): 9787121229176
出版社: 电子工业出版社
出版日期: 2014-04-01
版次: 1 印次: 1
頁數/字數: 555/915200
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:NT$ 898

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編輯推薦:
从低压电器产品,单片机、可编程控制器及工控机,到医疗电子设备、家用电器、变频调速系统、开关电源、不间断电源(UPS)、汽车电子产品、铁路信号等方面,其电磁兼容问题本书都一一给出了分析和解决方案,实用性非常强。 
內容簡介:
本书从产品的设计和试验两条主线出发,系统地讲解了电磁兼容设计这门新技术,以及电磁兼容的相关标准与实施。在入门篇中通过各种电磁兼容试验,介绍了国家现行标准的试验技术,使读者能够对电磁兼容技术有充分的认识;在提高篇中本着实用的目的深入浅出、循序渐进讲解了电磁兼容的各种技术手段,并且尽量避免了冗长的理论公式,使读者能够很轻松地掌握电磁兼容这门技术;最后,在精通篇中本书通过一系列实例深化并补充了对电磁兼容标准和技术的理解。 
關於作者:
在本书的编写过程中,固安信通铁路信号器材有限责任公司的潘广明工程师、张伯虎工程师、寇海军工程师和周新工程师提供了大量的技术案例,北京市产品质量监督检验所电磁兼容检测室的武杰主任、刘广航工程师和刘堃工程师为本书提供了大量的测试实例。 
目錄
入 门 篇
第1章 电磁兼容(EMC)基础知识
1.1 EMC(电磁兼容)概念
1.2 各种各样的“干扰”
1.3 电磁兼容三要素
1.4 什么是分贝
1.5 天线
1.6 电磁兼容(EMC)相关标准
1.6.1 基础标准
1.6.2 通用标准
1.6.3 产品族标准
1.6.4 专用产品标准
1.6.5 电磁兼容标准的测试内容分类
1.6.6 电磁兼容的试验方法
1.7 电磁兼容试验概述
1.7.1 通用标准中各试验端口的骚扰标准
1.7.2 通用标准中的抗扰度标准
 
第2章 各试验项目详解
2.1 辐射发射(辐射骚扰)试验
2.1.1 试验目的
2.1.2 主要试验设备及必备条件
2.1.3 试验方法及试验配置
2.1.4 试验标准限值
2.2 传导骚扰测试
2.2.1 试验目的
2.2.2 主要试验设备及必备条件
2.2.3 试验方法及试验配置
2.2.4 试验标准限值
2.3 谐波电流测试
2.3.1 试验目的
2.3.2 主要试验设备及必备条件
2.3.3 试验方法及试验配置
2.3.4 试验标准限值
2.4 静电放电抗扰度试验
2.4.1 试验目的
2.4.2 主要试验设备及必备条件
2.4.3 试验方法及试验配置
2.4.4 试验等级
2.5 射频辐射电磁场抗扰度试验
2.5.1 试验目的
2.5.2 主要试验设备及必备条件
2.5.3 试验方法及试验配置
2.5.4 试验等级
2.5.5 GTEM小室
2.6 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
2.6.1 试验目的
2.6.2 主要试验设备及必备条件
2.6.3 试验方法及试验配置
2.6.4 试验等级
2.7 浪涌(冲击)抗扰度试验
2.7.1 试验目的
2.7.2 主要试验设备及必备条件
2.7.3 试验方法及试验配置
2.7.4 试验等级
2.8 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
2.8.1 试验目的
2.8.2 试验设备及必备条件
2.8.3 试验方法及试验配置
2.8.4 试验等级
2.9 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
2.9.1 试验目的
2.9.2 试验设备及必备条件
2.9.3 试验方法
2.9.4 试验等级
 
提 高 篇
第3章 接地设计
3.1 接地设计概述
3.2 安全地
3.3 信号地
3.4 地线阻抗问题
3.4.1 导线阻抗
3.4.2 信号回路阻抗
3.5 地线干扰的来源
3.6 地线环路干扰
3.6.1 地线环路干扰现象
3.6.2 地线环路问题的解决方案
3.7 地线公共阻抗干扰
3.7.1 地线公共阻抗干扰的原因
3.7.2 地线公共阻抗干扰的解决方案
3.8 地线设计原则
3.8.1 单点接地
3.8.2 多点接地
3.8.3 混合接地
3.9 电路板上的地线设计
 
第4章 电磁屏蔽
4.1 屏蔽效能
4.2 电场屏蔽
4.2.1 电场屏蔽原理
4.2.2 电场屏蔽的设计要点
4.3 磁场屏蔽
4.3.1 磁场屏蔽原理
4.3.2 磁场屏蔽的设计要点
4.4 电磁场屏蔽
4.5 机壳的屏蔽设计
4.5.1 孔洞泄漏
4.5.2 缝隙泄漏
4.5.3 孔缝处理
4.5.4 电磁密封垫使用指导
4.5.5 显示窗口的屏蔽设计
4.5.6 通风孔的设计
4.5.7 控制杆的设计
4.5.8 导电涂层
4.5.9 其他辅料
4.6 搭接
 
第5章 干扰滤波
5.1 干扰滤波的作用
5.1.1 辐射相关
5.1.2 电快速瞬变脉冲群试验
5.1.3 静电放电试验
5.2 干扰电流
5.2.1 共模干扰电流
5.2.2 差模干扰电流
5.3 设计电磁干扰滤波器
5.4 滤波器设计过程中的问题
5.5 滤波电容的选择
5.6 绕制电感
5.7 选择磁芯
5.8 电源线滤波器
5.9 电源线滤波器的设计及使用方法
5.9.1 器件的使用
5.9.2 元件布局
5.9.3 滤波器结构设计
5.9.4 滤波器的安装
5.9.5 滤波器的选用
5.10 信号线滤波器
5.11 插入增益
5.12 滤波器对脉冲干扰的抑制
 
第6章 电缆及连接器的设计
6.1 电缆的电磁辐射
6.2 电缆的电磁抗扰度问题
6.3 电缆的分布参数对电磁兼容的影响
6.4 电缆在产品中的位置与共模电流的关系
6.5 敏感电路及骚扰源的位置与产品共模电流的关系
6.6 电缆中共模电流的抑制
6.6.1 减小共模电压
6.6.2 增加共模回路阻抗
6.6.3 共模滤波
6.6.4 电缆屏蔽
6.6.5 平衡电路
6.7 电缆之间的串扰
6.7.1 电缆串扰机理
6.7.2 容性耦合的对策
6.7.3 互感耦合
6.7.4 各种电缆分类
6.8 电磁场对电缆的影响
 
第7章 瞬态干扰抑制器件
7.1 气体放电管
7.1.1 概述
7.1.2 内部结构
7.1.3 工作原理
7.1.4 主要参数
7.1.5 参数分析
7.1.6 应用
7.1.7 故障
7.2 金属氧化物压敏电阻
7.2.1 概述
7.2.2 内部结构
7.2.3 主要参数
7.2.4 应用原则
7.2.5 响应速度问题
7.2.6 故障模式
7.2.7 注意事项
7.3 硅瞬态电压抑制二极管
7.3.1 概述
7.3.2 工作原理
7.3.3 主要参数
7.3.4 注意事项
7.4 固体放电管
7.4.1 概述
7.4.2 工作原理
7.4.3 主要参数
7.4.4 应用说明
7.4.5 故障模式
7.5 组合式保护器
7.5.1 概述
7.5.2 工作原理
7.5.3 应用说明
7.6 设计举例
7.6.1 交流电源端口防雷和防浪涌电路设计
7.6.2 直流电源端口防雷和防浪涌电路设计
7.6.3 信号端口防雷和防浪涌电路设计
 
第8章 隔离变压器
8.1 概述
8.2 隔离变压器原理
8.3 带屏蔽隔离变压器
8.4 超级隔离变压器
8.5 实际安装
 
第9章 整机电路及电路板的设计
9.1 电源线及地线上的噪声
9.1.1 噪声的产生
9.1.2 抑制噪声的方法
9.2 电路板上的骚扰源
9.3 扩谱时钟
9.4 单层板和双层板的设计
9.4.1 单层板
9.4.2 双层板
9.4.3 电路板设计的一般规则
9.4.4 电路布局
9.4.5 布线
9.4.6 多层电路板
9.5 关于电路设计的建议
9.6 信号传输畸变及其解决方法
9.7 信号线滤波
9.7.1 概述
9.7.2 信号线EMC滤波线路举例
9.8 电路板互连电缆的设计
9.9 电路板及设备上的开关触点的处理
9.9.1 开关断开时瞬态骚扰形成的原理
9.9.2 开关切换瞬态干扰抑制
9.10 操作按钮与电子线路配合的问题
9.11 电路之间的耦合
9.12 电路板的局部屏蔽
9.13 从时序上降低电路受干扰的概率
9.14 软件抗扰措施
9.14.1 看门狗
9.14.2 其他措施
第10章 产品的电气设计和装配
10.1 电气设计的原则
10.2 元器件、电气配件的排布和安装
10.3 排布导线
10.3.1 排布导线注意事项
10.3.2 汇流排的设计安装
10.4 产品的安全性与可靠性
10.4.1 绝缘与耐压
10.4.2 电磁骚扰与防护
10.4.3 产品的可靠性
10.5 机柜间电缆的处理
第11章 电磁兼容故障的诊断及整改
11.1 产品电磁兼容定性
11.1.1 摸底试验配置
11.1.2 定性试验配置
11.2 产品电磁兼容故障的定位
11.2.1 故障判断
11.2.2 故障信号的测试
11.2.3 故障定位总结
11.2.4 故障排查举例(变频调速系统)
11.3 电磁兼容故障整改
11.3.1 辐射发射超标
11.3.2 传导发射超标
11.3.3 电源谐波发射超标
11.3.4 静电放电抗扰度不合格
11.3.5 射频电磁场辐射抗扰度不合格
11.3.6 电快速脉冲群抗扰度不合格
11.3.7 浪涌(冲击)抗扰度不合格
11.3.8 射频场感应传导抗扰度不合格
 
第12章 低压电器产品的电磁兼容问题
12.1 概述
12.2 国家标准中对低压电器电磁兼容的要求
12.2.1 GBT14048—2006标准中对低压开关及控制设备的电磁兼容要求
12.2.2 GB18499—2008标准中对剩余电流动作保护器(RCD)的电磁兼容要求
12.3 低压电器产品的电磁兼容故障整改及电磁兼容设计举例
12.3.1 剩余电流动作保护器使用中的常见故障及整改
12.3.2 智能脱扣器的软硬件设计及抗扰措施
 
第13章 单片机、可编程控制器及工控机的抗扰问题
13.1 单片机系统的抗扰设计
13.1.1 单片机系统的电磁骚扰问题
13.1.2 单片机系统的硬件电磁兼容设计
13.1.3 单片机系统的软件电磁兼容设计
13.2 可编程控制器的抗扰问题
13.2.1 可编程控制器的概念
13.2.2 可编程控制器系统中的骚扰来源
13.2.3 可编程控制器系统的抗扰设计及措施
13.2.4 可编程控制器系统中的软件抗扰措施
13.3 工控机的抗扰问题
13.3.1 工控机使用中的硬件抗扰措施
13.3.2 工控机使用中的软件抗扰措施
第14章 医疗电子设备的电磁兼容
14.1 医疗电子设备电磁兼容问题的特殊性
14.1.1 概述
14.1.2 医疗电子设备的特殊性与复杂性
14.1.3 医疗电子设备的电磁兼容要求
14.2 医疗电子设备和系统的电磁兼容性要求
14.2.1 骚扰发射的限制
14.2.2 电网污染保护要求
14.2.3 抗扰度要求
14.3 国内医用电子设备电磁兼容现状
14.4 医疗设备的安全与电磁兼容问题的总结
14.5 医疗电子设备安全与电磁兼容的整改措施
14.5.1 漏电流问题
14.5.2 电磁环境问题
14.5.3 电气安全与电磁兼容常用整改措施
14.6 电磁兼容设计实例
14.6.1 超声设备电磁场抗扰措施
14.6.2 医用洗片机控制器的电磁兼容设计
14.6.3 心脏除颤器测试分析仪的电磁兼容设计
14.6.4 医疗建筑的电磁兼容设计原则
 
第15章 家用电器的电磁兼容测试及整改
15.1 概述
15.2 家用电器电磁兼容测试的标准化
15.2.1 家用电器、电动工具和类似器具的电磁发射要求
15.2.2 家用电器、电动工具和类似器具的抗扰度要求
15.3 电磁兼容故障整改举例
15.3.1 电动工具电磁干扰的抑制
15.3.2 小家电电磁发射超标整改
15.3.3 变频空调单片机控制电路抗扰设计举例
 
第16章 变频调速系统的电磁兼容测试与整改
16.1 概述
16.2 国家相关标准
16.2.1 标准适用范围
16.2.2 电气传动系统的抗扰度
16.2.3 电气传动系统的发射要求
16.3 变频器的传导骚扰
16.3.1 变频器传导骚扰测试
16.3.2 试验报告
16.3.3 测试结果分析
16.3.4 传导骚扰的抑制措施
16.4 变频器谐波问题的整改
16.4.1 变频器输入侧谐波抑制
16.4.2 变频器输出侧谐波抑制
16.5 变频器使用中的其他问题
16.5.1 接地问题
16.5.2 布线问题
16.5.3 布局问题
16.6 变频器输入侧故障
16.7 系统防雷
16.7.1 易受雷击的部分
16.7.2 防雷保护
第17章 开关电源的传导骚扰
17.1 开关电源认证和电磁兼容测试
17.2 开关电源的电磁兼容试验
17.3 开关电源的电磁骚扰
17.3.1 整流电路
17.3.2 开关换能部分
17.3.3 次级整流电路
17.3.4 稳压控制电路
17.3.5 分布电容问题
17.4 开关电源的传导发射测试
17.4.1 交流电源端口传导发射限值
17.4.2 传导发射试验配置
17.5 传导骚扰抑制技术
17.5.1 差模滤波
17.5.2 共模滤波分析
17.5.3 输入滤波电路
17.5.4 电源滤波器实际电路分析
17.5.5 滤波电路中各元件简介
17.5.6 影响电磁骚扰的其他因素
 
第18章 不间断电源的噪声抑制
18.1 概述
18.1.1 不间断电源简介
18.1.2 应用领域
18.1.3 不间断电源解决的问题
18.2 不间断电源的种类
18.2.1 后备式电源
18.2.2 在线互动式电源
18.2.3 在线式电源
18.3 不间断电源的电磁骚扰抑制
18.3.1 骚扰限值
18.3.2 测试方法
18.3.3 不间断电源产品的电磁兼容设计
18.4 不间断电源的选用
18.4.1 不间断电源的选择
18.4.2 不间断电源的关键技术
18.4.3 不间断电源的主要指标
18.5 不间断电源使用时的注意事项
18.6 电池的保养
18.6.1 常见电池种类
18.6.2 各种电池的优缺点
18.6.3 电池相关问题
 
精 通 篇
第19章 汽车电子产品的电磁兼容
19.1 概述
19.2 车载电子、电气产品的电磁兼容问题
19.2.1 车载电子产品的电磁兼容
19.2.2 汽车内部的电磁环境
19.2.3 车载电子、电气产品电磁兼容的标准化
19.2.4 部分国家标准简介
19.3 ISO7637标准
19.3.1 概述
19.3.2 试验条件
19.3.3 瞬态电压发射试验
19.3.4 抗扰度试验
19.3.5 不合格整改措施
19.4 车载电子产品电磁兼容设计
19.4.1 电磁兼容设计的目的
19.4.2 电磁兼容设计涵盖的项目
19.5 电磁兼容设计实例
19.5.1 行车记录仪的抗扰设计
19.5.2 车载数字视听设备的电磁兼容设计
19.5.3 电磁兼容其他措施
第20章 铁路信号的电磁兼容技术
20.1 概述
20.2 信号系统电磁环境
20.2.1 电磁环境分类
20.2.2 电磁兼容与安全可靠性
20.2.3 电气化铁道的干扰源
20.2.4 雷电与信号防雷
20.3 铁路信号系统电磁兼容标准
20.3.1 国际标准
20.3.2 国家标准对铁路信号设备电磁兼容的具体要求
20.4 信号产品电磁兼容设计举例
20.4.1 信号产品继电器端口防浪涌设计
20.4.2 信号产品CAN接口防脉冲群设计
附录A 电磁兼容检验报告样本
附录B 电磁试验现场布置
內容試閱
13.3工控机的抗扰问题
工控机与可编程逻辑控制器的区别不在于它们的外形和使用环境,而在于它们的功能。可编程逻辑控制器来源于以继电器为特征的电气逻辑控制,而工控机则来源于计算机。在早期,可编程逻辑控制器只能用于进行逻辑运算,现在其功能越来越强大了,但就总体来说,还是适合于进行以顺序控制为主的自动化工程,如用来进行流程的控制。
工控机作为控制设备,主要用在以过程控制为主的自动化工程,如化工工业的生产等领域。
工控机实际上是一台加固的增强型个人计算机或工业个人计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
工控机的主要特点如下:
(1)可靠性。工业PC具有在粉尘、烟雾、高低温、潮湿、震动、腐蚀中快速诊断和可维护性等特点,其MTTR(MeanTimetoRepair)一般为5min,MTTF为100000h以上,而普通PC的MTTF仅为10000~15000h。
(2)实时性。工控机对工业过程进行实时在线检测与控制,对工况变化做出快速响应,及时进行采集和输出调节。遇险能自复位(工控机里看门狗的这种功能是普通个人计算机所不具备的),保证系统正常运行。
(3)扩充性。工业PC由于采用底板+CPU卡结构,因而具有很强的输入输出功能,最多可扩充20个板卡,能与工业现场的各种外设、板卡如与热流道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连,以完成各种任务。
(4)系统监测和自复位功能。能在系统出现故障时迅速报警,并在无人干预的情况下使系统自动恢复运行。
(5)软、硬件的兼容性。能利用ISA和PCI及PICMG资源,并支持各种操作系统、多种编程语言,多任务操作系统,充分利用普通个人计算机所积累的软件和硬件资源。
13.3.1工控机使用中的硬件抗扰措施
工控机使用中的抗干扰问题与前面讲到的单片机和可编程逻辑控制器中使用的抗干扰措施没有本质区别,所有措施均可沿用,但是工控机作为一个工业现场的控制设备,遇到的干扰情况可能更加复杂,电磁干扰可能更强,因此有必要再重复提出以下几点,以强调其重要性。
1.采用性能优良的电源,抑制由电网引入的干扰
在工控机系统中,电源占有极其重要的地位,电网干扰串入工控机系统,主要是通过工控机系统中的各控制单元的供电电源、含变送器的供电电源和具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的,现在,对工控机系统供电的电源,不可能都采用隔离性能较好的电源。例如,变送器供电的电源及直接电气连接的仪表的供电电源的抗干扰性并没受到足够的重视,虽然采取了一定的隔离措施,但如果仍使用分布参数大、抑制干扰能力差的隔离变压器,会串入电磁干扰。所以,对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带宽的配电设备,以减少工控机系统的干扰。
此外,为保证电网供电不被中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,以提高主要控制设备供电的安全可靠性,并且在线式不间断电源还具有较强的干扰隔离性能,是工控机系统的理想电源。
2.电缆选择和敷设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆,在工程中可采用铜带铠装屏蔽电力电缆。实践证明,其抗干扰效果是比较理想的。
为了减少信号间的电磁干扰,不同信号应该采用不同电缆进行传输,信号电缆应按传输信号种类分别捆扎、分开敷设,严禁用同一条电缆中的不同导线同时传送动力电源和信号。另外,信号线不能和动力电缆靠近及平行敷设,以减少电磁干扰。
3.滤波
信号在接入工控机之前,在信号线上常要进行共模滤波,减少共模干扰。具体办法是:在信号线接入印制电路板的地方串接一个100Ω的电阻(或串接一粒磁珠),在电阻的另一端再对地并接一个100pF的电容。注意,共模滤波的地与印制电路板里的地通常不连在一起,可单独引出,与机内的共用接地点接在一起。
4.完善接地系统
系统的接地方式有浮地、直接接地和电容接地三种方式。对工控机控制系统而言,它属高速低电平的控制装置,应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等因素的影响,装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz,所以工控机控制系统的接地线应采用一点接地和有条件地采用串联一点接地的方式,集中布置的工控机系统适用于并联一点接地的方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地引向接地极。如果装置间距较大,可以采用串联一点接地方式,要用一根大截面积铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点,然后将接地母线直接连接至接地极。接地线要采用截面积大于22mm2的铜导线,总母线使用截面积大于60mm2的铜排,接地极的接地电阻要小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且工控机系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地,不接地时,应在工控机侧接地,信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,一定要避免多点接地,多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯双绞总屏蔽电缆连接时,各屏蔽层应相互连接好,并经绝缘处理,选择适当的接地处单点接地。13.3.2工控机使用中的软件抗扰措施
工业现场各种动力设备在不断地启停运行。使得现场环境恶劣,电磁干扰严重。工业控制计算机在这样的环境里面临着巨大的考验。可以说我们研制的工业控制系统能否正常运行,并且产生出应有的经济效益,其抗干扰能力是一个关键的因素。因此,除了整个系统的结构和每个具体的工控机都需要仔细设计硬件抗干扰措施之外,还需要注重软件抗干扰措施的应用。在多年的工业控制研究中,深感工业现场意外因素太多并且危害很大。有时一个偶然的人为或非人为干扰,例如,并不很强烈的雷击,就使得我们自认为无懈可击的硬件抗干扰措施无能为力,工控机死机了(即程序跑飞了)或者控制出错了(此时CPU内部寄存器内容被修改或者RAM和IO口数据被修改)。这在某些重要的工业环节上将造成巨大的事故。使用软件抗干扰措施就可以在一定程度上避免和减轻这些意外事故的后果。软件抗干扰技术就是利用软件运行过程中对自己进行自监视和工控网络中各机器间的互监视,来监督和判断工控机是否出错或失效的一个方法。这是工控系统抗干扰的最后一道屏障。
1.工控机的系统结构
在不同的工控机控制系统中,工控系统虽然完成的功能不同,但就其结构来说,一般具有以下特点。
(1)实时性。工控机控制系统中有些事件的发生具有随机性,要求工控软件能够及时地处理随机事件。
(2)周期性。工控软件在完成系统的初始化工作后,随之进入主程序循环,在执行主程序的过程中,若有中断申请,则在执行完相应的中断服务程序后,继续主程序循环。
(3)相关性。工控软件由多个任务模块组成,各模块配合工作,相互关联,相互依存。
(4)人为性。工控软件允许操作人员干预系统的运行,调整系统的工作参数。
2.电磁干扰对工控机系统的影响
在理想情况下,工控软件可以正常执行,但在工业现场环境的干扰下,工控软件的周期性、相关性及实时性受到破坏,程序无法正常执行,导致工业控制系统的失控。
(1)程序计数器PC值发生变化,破坏了程序的正常运行。PC值被干扰后的数据是随机的,因此引起程序执行混乱,在PC值的错误引导下,程序执行一系列毫无意义的指令,最后常常进入一个毫无意义的“死循环”中,使系统失去控制。
(2)输入输出接口状态受到干扰,破坏了工控软件的相关性和周期性,造成系统资源被某个任务模块独占,使系统发生“死锁”
(3)数据采集误差加大,干扰侵入系统的前向通道,叠加在信号上,导致数据采集误
差加大,特别是当前向通道的传感器接口是小电压信号输入时,此现象更加严重。
(4)RAM数据区受到干扰发生变化。根据干扰窜入渠道、受干扰数据性质的不同,系
统受损坏的状况不同,有的造成数值误差,有的使控制失灵,有的改变程序状态,有的改变
某些部件(如定时器计数器、串行口等)的工作状态等。
(5)控制状态失灵。在工控机控制系统中,控制状态的输出常常是依据某些条件状态
的输入和条件状态的逻辑处理结果而定,在这些环节中,由于干扰的侵入,会造成条件状态
错误,致使输出控制误差加大,甚至控制失常。
3.工控系统的自监视
自监视法是工业控制计算机自己对自己的运行状态的监视。
一般的工控机CPU内部具有看门狗定时器(WatchdogTimer),使用定时中断来监视程序运行状态。定时器的定时时间稍大于主程序正常运行一个循环的时间,在主程序运行过程中执行一次定时器时间常数刷新操作。这样,只要程序正常运行,定时器不会出现定时中断。而当程序运行失常,不能及时刷新定时器时间常数而导致定时中断,利用定时中断服务程序将系统复位。在8031应用系统中作为软件抗干扰的一个事例,具体做法如下。
(1)使用8155的定时器所产生的“溢出”信号作为8031的外部中断源INT1。用555定时器作为8155中定时器的外部时钟输入。
(2)8155定时器的定时值稍大于主程序的正常循环时间。
(3)在主程序中,每循环一次,对8155定时器的定时常数进行刷新。
(4)在主控程序开始处,对硬件复位还是定时中断产生的自动恢复进行分类判断处理。然而,这并不等于万无一失。例如,看门狗电路本身失效;设置看门狗的指令正好在取指令时被干扰而读错;看门狗“发现”程序跑飞之后,其产生的复位脉冲或者NMI申请信号正好被干扰而没奏效,等等。虽然以上导致看门狗失效的因素的概率很小,但总是存在的。另外,还有相当数量的工业控制计算机没有看门狗电路。
4.软件自监视法
1)随时监督检查程序计数器PC的值是否超出程序区
计算机正常运行时,其PC值一定在程序区内,如果PC值跑出程序区,计算机肯定已发生了程序跑飞。检查程序计数器PC值是否在程序区内的方法是在一个经常要产生外部中断的某个中断服务程序中,读取转入该中断时压入堆栈的断点地址。如果该地址在程序区内,则认为PC值正常,否则一定是程序跑飞了。此时,程序跳转到机器的重启动入口或复位入口,机器重新启动,于是机器自救活。如果没有一个合适的中断源,可以专门设置一个定时中断或几个定时中断,在中断服务程序中检查PC值是否合法,一旦发现不对就立即转入机器的重启动入口,定时器中断的时间常数可视机器的繁忙程度和重要性设定,一般从几毫秒到几千毫秒都可以。
这个方法的局限性是不能查出PC值在程序区内的乱跳,即此时PC值虽受干扰却并没有超出程序区,而是由于错位乱拼指令而形成一些莫名其妙的操作或死循环。
……

 

 

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