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2电子线路中常见的干扰
2.1电网的干扰
在电子线路常见到的干扰中，电网的干扰分布比较广泛，不仅在繁华的地区，在人烟稀少的地区也有电网的干扰。通常，电网的交流电通过进行整流，然后滤波以及稳压的工作为各种电子线路提供直流电源。在这个过程中，干扰信号和交流电源一块进入电子设备的系统中，导致电子线路出现故障，影响电子线路的正常工作。
2.2地线的干扰
地线的干扰在电子设备系统干扰中占主要部分。通常在电子设备系统中各个电子线路使用同一个直流电源，在这个过程中，各个地方的电子线路的电流都会经过同一个地电阻，这时会形成电压降，而电压降也就是各个电子设备的噪音干扰信号，这也就是地线的干扰。
2.3信号通道的干扰
随着我国经济的快速发展，信号通道的干扰逐渐被人们所关注。在进行远距离的测量工作或者通信工作中，由于距离很远，导致电子设备的输出以及输出信号都比较的长，然而线间却很近，所以信号在传递的过程中，容易受到信号线之间的串扰和电磁场的干扰等，导致传递的信号发生突变，影响电子线路的正常运行。
2.4空间电磁辐射的干扰
在一系列的干扰中，地线的干扰和电网的干扰对人们的影响比较严重，然后是信号通道的干扰和电磁辐射的干扰。对于空间电磁辐射的干扰，工作人员只要确保电子设备与干扰源的距离，并且采取相应的保护措施即可。
3解决电子线路中干扰线路设计法
3.1抗电网干扰的线路设计法
在电子线路中，抗电网的干扰措施可以参考图1。在这个过程中，工作人员主要要确保交流电的稳定，避免电源出现电压过剩或者电压不足的现象。同时选择合理的电源滤波器，消除串模的干扰，然后选择带有屏蔽层的变压器，来减少电容，避免高频信号的干扰，并且采取双T滤波器抑制频率的干扰，最后使用0.01—0.1uF的电容连到直流稳压的电路上来滤除高频的干扰，是电子设备能够正常的工作运营。
3.2抗地线干扰的线路设计法
在电子线路工作中，对于地线的干扰，工作人员可以采取以下措施：首先工作人员一定要使用一点接地的方法，也就是把各个线路整合到一起，从一个统一的地方进行接地处理。但是在印制电路板上由于使用此方法不太方面进行施工，因此工作人员可以采取串联接法来避免噪音的干扰，同时在安装的过程中可以把地线的宽度增大。其次对于强信号和弱信号的安装，一定要分开，保持一定的距离，最后在使用一点接地的方法。同时对于模拟地和数字地也要分开进行安装，避免交叉在一起。除此之外，工作人员一定采取合适的接地线，以便于减少接地电阻。
3.3抗信号通道干扰的线路设计法
在电子线路工作中，对于信号通道的干扰，工作人员主要采取两种措施：一种是双绞线传输，另一种是光电耦合传输。在双绞线传输工作中，工作人员首先选择好两条线，一个是信号线，另一个是地线。在电子线路的工作中使用这种方法，主要是为了避免信号地线的干扰、空间电磁的干扰以及线路之间的串扰等。通常在空间电磁场中，各个绞环里面所产生的感应电动势几乎是相同的。当使用双绞线传输时，每个线之间的感应电动势可以抵消。所以信号在传输的过程中，不会遭到干扰的破坏。除此之外，由于两条线上的信号电流方向相反，且大小相同，可以相互抵消，避免干扰的影响。对于噪音的干扰，工作人员可以采取光电耦合器进行解决。其中光敏三极管和发光二极管是它最重要的组成部分，把它们结合在一起，就能够有效地避免噪声的干扰。除此之外，若是电子设备的各个电路之间都设计成使用光电耦合器进行传输信号，那么即使进入的噪声的信号的内阻比较高，但由于光电耦合器的作用，会使噪音信号变小，因此只能产生微电流，不能够使二极管发光，因此也就阻止了信号地线上噪音的干扰。
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一、前言
分散控制系统综合运用计算机技术，通信技术，和自动化控制系统等多种先进技术系统，让这个系统的通信网络遍布各生产基地的监控站，监测站，并以通信网络将操作管理站和相关需要集中操作的地区连接起来，实施集中管理，统一操作。分散控制系统很早便在我国的火力发电厂得到了推广运用，并取得了辉煌的发展成果。到目前为止，我国的大部分火力发电厂都已经采取这种控制系统，分散控制系统日渐成为整个控制中心的中枢，对保证整个电网的正常运行，保持电力的稳定安全，有着十分重要的地位和作用。虽然，分散控制系统具有很强的环境适应性，但是，在整个系统中，来自各处的线缆都会和系统相连，各种外部干扰很容易以电源或者是各种线缆为媒介侵入，加剧干扰的负面作用。在现阶段的分散控制系统生产使用中，电厂分散控制系统内部使用了很多电子产品或者电子元器件，电磁干扰显得更为严重。因此，要综合考虑到多种因素，加强电厂分散控制系统抗干扰措施的研究。
二．电厂分散控制系统干扰来源分析
探究各种干扰的来源对于分散控制系统抗干扰措施研究有着十分重要的意义。从总体而言，电厂分散控制系统的干扰源主要来自内部和外部，内部干扰和外部干扰组成了影响整个系统正常工作的干扰来源。
1. 系统内部干扰
系统内部干扰主要是因为分散控制系统内部装置的各种电子设施或者是电子元器件的应用而产生，主要包括过渡干扰和固定干扰，当电路在动态工作时候，引发的干扰便是过渡干扰，当接触面上的电导率具有很大差异或者不一致时候，会产生接触干扰，此种干扰类型称为固定干扰。
2.系统外部干扰
系统外部的干扰主要是设备在使用过程中受到外部环境和使用条件的影响而产生的干扰因素，这种干扰和分散控制系统的各种元件没有直接联系。系统外部干扰主要有以下几种。
（一）从电源线传导来的电磁干扰
在电厂中，分散控制系统在 用电母线处安装有各种动力设备，风机，凝结水泵等。由于这些设备的功率很大，运转时候会产生交变磁场，产生电磁干扰，开关设备时候，会让电压波动，产生低频干扰。
（二）从信号线、控制线传导来的干扰
电厂的分散控制系统有着各种接线，这些接线也是各种外部干扰进入的路线来源。一是通过现场变送器供电电源或共用仪表的供电电源串入的干扰；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰。当发生信号干扰时候，会大大降低测量的精度，甚至损坏各种元器件，或造成逻辑数据的变化和系统设备的误动或是死机。
（三）接地系统混乱时引起的干扰
接地系统在产生电磁干扰，抑制电磁干扰方面都有着十分重要的作用。一方面，不合理的接地，会产生严重的干扰信号，让电厂的分散控制系统难以正常运转。正确的接地可以防止电磁干扰，同时也可以减少设备向外发出干扰信号的频率。因此，分散控制系统的接地是一把双刃剑。在干扰来源中，如果接地系统混乱，比如每个接地点的电位分布不平衡，各个接地点电位分布不均，机械设备间接地电位差距很大，地环路电流情况严重，系统干扰严重，使得整个电厂的分散控制系统难以正常运转。
三．电厂分散控制系统抗干扰措施探究
电厂分散控制系统在整个电厂运作中处于核心地位，要保障其正常工作，必须做好内部外部的抗干扰措施。从多年实践经验总结得出，要坚持从抗干扰措施开始，本着控制干扰源，切断或弱化电磁干扰的路径，优化系统装置，提高系统自身抗干扰能力等三方面的原则，科学是设计，使用高质量的设备和元器件，规范安装，并做好各种维护措施，保证整个电厂分散控制系统的稳定性和兼容性，保证整个系统的正常运行。将从以下几个方面做出探究。
1.科学合理选择系统设备
（一）电厂分散控制系统的设备选择在抗干扰中有着十分重要的作用。选择抗干扰性能较好的设备产品，保证含电磁兼容性。比如采用浮地技术加强抗外部干扰的能力，使用隔离性能较好的电厂分散控制系统，要选择耐压能力较强的系统设备，使得电厂分散控制系统可以再电场强度高，频场较高的环境中正常工作。
（二）做好电缆的选择
电厂的电缆选择是电厂分散控制系统抗干扰措施的重要环节。要保证强、弱信号不应使用同一根电缆，信号电缆应尽可能避开电力电缆，避免与电力电缆平行布设。在传输距离较小时，可以选用单根导线或一般控制电缆传输，在传输距离较大时，宜选用总屏控制电缆或对绞|总屏计算机电缆；模拟量信号在现场传输中应选用屏蔽电缆，对于信号精度要求较高的场合，可选用对绞分屏计算机电缆或对绞总屏计算机电缆。
2．做好隔离措施
（一）电厂分散控制系统设备的隔离
在电厂分散控制系统抗干扰措施中，要本着电气设备电缆用量最短原则，要将电厂分散控制系统的硬件设备安装在主厂房之间，设备间内部要采用防静电活动地板，要使用钢筋作为接地引线，做好接地工作，要把强电设备或者电路设计安装在远离硬件设备安装间，以便隔离电磁干扰。
（二）电厂分散控制系统电源的隔离
为保证分散控制系统的可靠运行，要使用交流电稳压器对分散控制系统的电源进行稳压。由于未屏蔽的电源变压器之间耦合电容大，共模干扰很强，因此，要在电源变压器的初次级之间设置屏蔽层，来减少变压器初次级之间的干扰，隔离变压器可以切断变压器两端的低频共模电流。但有时隔离变压器初次级之间的寄生电容仍能够为频率较高的共模电流提供通路，因此隔离变压器的屏蔽层必须良好接地。
3．科学合理的接地
在电厂的分散控制系统中，合理科学的接地是整个系统网络畅通的保证，是整个系统稳定运转的基础。混乱的接地会产生强大的干扰，严重影响到设备的工作。因此，在进行分散控制系统抗干扰措施时候，必须综合多种因素，科学合理的做好接地措施。
(一)采用统一的接地网
系统中的交流工作地、直流工作地、屏蔽地、安全保护地之间应保持严格的绝缘，在总汇集板汇合后再用一根接地电缆接到接地网上。所有接地点应与接地网牢固连接，且应尽量减少接地点与接地网的距离，但要满足接地电阻的要求。
(二)信号线采用屏蔽电缆，并且合理接地
信号线的屏蔽层接地必须保证单点接地，避免多点接地。信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地；信号源不接地时，屏蔽层应在系统侧接地，这时就应将屏蔽层接地点改在信号源侧接地。如果信号源端系统侧都要求接地，则对信号必须采用变压器隔离或光电隔离等措施，并且屏蔽层应在信号源侧接地。信号电缆中间有接头时，在接头处的屏蔽层要妥善连接，并将屏蔽层的部分用绝缘带包好。
四．结束语
电厂的分散控制系统的抗干扰是一项比较复杂的工程，在设计施工过程中，要针对具体的干扰来源，采取合理有效的措施，对整个系统抗干扰要采用内外干扰相结合的考虑方法，从设备抗干扰性能，线路的敷设，接地等各个方面做出抗干扰措施，保证整个电厂分散控制系统的稳定和安全。
参考文献：
[1] 向立清 对电厂分散控制系统抗干扰措施的探讨 [期刊论文] 《中国科技财富》 -2009年6期
[2] 郭护林 白艳丽 火电厂分散控制系统的抗干扰措施 [期刊论文] 《西北电力技术》 -2005年3期
[3] 张新闻 分散控制系统的噪声抑制技术 [期刊论文] 《电力建设》 -2001年9期
[4] 周倩 鲁学农 张文景 火电厂DCS系统信号抗干扰研究及实例 [期刊论文] 《中国电力》 ISTIC PKU -2012年4期
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现代社会是信息化的社会，人们的主要交流和沟通都是通过对信息的传递、处理而进行的。传感器就是人们从自然界获取各种相应外界信息的方式，能够将相应的需要采集的信息转换成为控制芯片能够识别的电流或者电压等信号，在现代的控制测量系统中具有不可缺少的作用。
本论文主要介绍的是电涡流式位移传感器。电涡流式位移传感器属于电感式位移传感器的一种，是基于电涡流效应而工作的传感器，具有很多优点：高分辨率、高可靠性、较宽的频率响应以及较高的灵敏度等等。
该传感器还具有很强的抗干扰能力，相比而言，传统的传感器具有非线性误差，要求工作环境恒定或者价格较高[1]。
2.电涡流式微位移传感器
2.1 传感器发展历程
国外在工业化的过程中，逐渐将传感器广泛应用在各个生产领域，在航天和军事领域也有十分领先的传感器应用。之后伴随各个国家的机械、自动化、计算机等信息产业如日中天，欧美国家以及亚洲的日本都对世界的传感器具有相当重要的影响。
我国主要是在1960年开始对传感器进行开发工作。国家组织大批科研人员对其进行研究和开发，并实施了“八五”、“九五”等国家计划，使得其取得了十分瞩目的应用成就。然而我们也应该清醒地意识到，我国在传感器的基础制造工艺等方面还不能和发达国家相提并论，许多核心技术以及芯片都要进口。与此同时，我们的传感器在国际上没有太大竞争力，产品研发和更新速度很低，缺少实用创新性[2]。
2.2 传统传感器缺点
以往的传感器和电涡流位移传感器比起来，具有以下几个方面的严重不足：
（1）输入一输出特性存在非线性且随时间而漂移；
（2）环境会干扰参数，使得测量结果发生漂移；
（3）因结构尺寸大，而时间响应特别差；
（4）易受噪声干扰、信噪比低；
（5）灵敏度或者分辨率不够理想。
2.3 电涡流式微位移传感器
本论文所要介绍的电涡流位移传感器，其工作原理是利用了涡流效应。该类型的传感器，通过涡流效应使相应的位移的变化，转换成线圈的阻抗值变化；之后利用特定的电路将线圈阻抗值变化转换成为电压的变化，再进行检测和输出，根据相应的公式或者经验，能够还原成位移信息。这种传感器具有很多优点，比如具有很高的灵敏度、简单的结构以及及时的动态响应。该传感器广泛应用在测量振动和位移等信息量上。大体上输出的电压信号与位移的变化量是线性的关系，公式是ΔS=K・ΔV。其中K是系统的比例常数，在不同的传感器中根据系统结构的不同是不一样的。
2.4 电涡流式位移传感器测量原理
公式能够精确描述该原理。我们根据公式可以得知，在其他条件不变的情况下，Z（线圈的阻抗）与S一一对应。电涡流传感器测量位移的原理就是基于此公式，在特定的信号激励过程中，传感器会依据位移变化而产生电压的变化。
3.测量系统的硬件设计
3.1 主控芯片
本论文设计的电涡流微位移传感器使用的主控芯片是AT89S52单片机。MSC-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的AT89S52单片机就是基于这款单片机的。MSC-51单片机的基本架构被ATMEL公司购买，继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能，同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点，因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展，加入新的功能。即使是在今天，51单片机仍然在控制系统中占据很大市场[4]。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。AT89S52单片机具有最大能够支持的64K外部存储扩展，同时还具有8K字节的Flash空间。该单片机具有4组I/O口，分别是从P0到P3，同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外，还具有其它功能，也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5V。
3.2 显示模块
本论文设计的LCD1602电路，该液晶模块能够显示2行*16列的字符，相对于数码管而言，显示更加灵活多变。该液晶模块用来显示其测量处理后的数据。
4.测量系统的软件设计
本论文的主程序循环采集电量的变化，并实时显示在液晶模块上。系统软件是指完成系统设计功能的软件。为了提高系统的实时性、可靠性，在编写系统应用软件时，主要考虑以下两方面：
（1）提高系统抗干扰性能。在工业现场不可避免的有各种抗干扰因素。因此本系统除了在硬件上硬件复位和加电容滤波外。在软件上，采用了指令冗余技术、延时消抖技术以及对位移大小采样值进行中值滤波的数字滤波方法，进一步提高系统的抗干扰能力。
（2）采用模块化编程。将系统的应用程序分为若干个功能模块，这些模块可以任意更改而不影响程序的其余部分，将各个功能模块程序调通后，再把各个功能模块结合起进行联调，这大大减少了调试时间，提高了程序的通用性，方便程序的修改和检查。
5.总结
电涡流位移传感器是一种基于电涡流效应的传感器，能够将位移的变化转换成电量的变化。本论文主要介绍了传统传感器的发展历程，进而介绍了电涡流式微位移传感器的测量原理和优势，并基于单片机设计了测量系统。
参考文献
[1]谭祖根，汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京：原子能出版社，1986.
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继电保护技术主要是针对电力系统故障和危及安全运行的异常工况,以探讨其对策的反事故自动化措施。当电力系统发生故障或异常工况时,在可能实现的最短时间和最小区域内,自动将故障设备从系统中切除,或发出信号由值班人员消除异常工况根源,以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响,其重要性可见一斑。
微机继电保护指的是以数字式计算机(包括微型机)为基础而构成的继电保护。微机保护装置硬件包括微处理器(单片机)为核心,配以输入、输出通道,人机接口和通讯接口等。该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。
本文根据笔者多年实际工程经验分析一下电力系统微机继电保护技术的技术特点、现状和发展趋势。
1.主要技术特点
研究和实践证明,与传统的继电保护相比较,微机保护有许多优点,其主要特点如下[1]:
(1)改善和提高继电保护的动作特征和性能,动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性;其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护。
(2)可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等,可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。
(3)由软件实现的动作特性和保护逻辑功能不受温度变化、电源波动、使用年限的影响。
(4)简洁可靠地获取信息,通过串行口同PC通信就地或远方控制。
(5)采用标准的通信协议(开放的通信体系),使装置能够同上位机系统通信。
2.常见故障分析
(1)硬件故障
主要有:按键失灵、显示屏显示不正常、插件损坏等等。
可能的原因有:运行时间太久使得按键机械部分接触不良导致按键失灵,或者是设备内部连接线损坏导致按键失灵;显示屏液晶面板受潮或受到损坏,显示芯片损坏;插件问题可能是插件电路电容长时间运行损坏,电源芯片损坏等原因造成。
(2)软件故障[1]
某变电所主变压器采用的是WBZ-1201D,保护运行时,所有报告均由人机对话模件收集显示或打印机输出。在运行过程中,出现过这种情况而无法解决:保护屏上显示“有报告”,但人机对话模件上未显示“报告”内容,且打印机亦未工作。
(3)安装问题[2]
安装保护设备时要注意防高压。安装时要找厂家协商,在保护装置入口或适当的地方安装防高压装置,防止高压电窜入低压回路,烧毁插件板。鹤矿热电厂就曾烧坏过三个插件板。
在二次回路接线时要将电流互感器的二次接线和微机保护内的二次接线一并考虑,否则可能出现电流互感器二次开路现象。有时厂家来的高压开关柜电流互感器的内部接线已经完成,但个别出现反极性的情况,进而出现保护误动,所以在调试时开关柜内部接线也应检查。
3.抗干扰
继电保护的抗干扰是指继电保护装置在投入实际运行时,既不受周围电磁环境的影响,又不影响周围环境,并能按设计要求正常工作的能力。
按干扰的形态可分为共模干扰、差模干扰两种。共模干扰发生于保护装置电路中某点各导线对与接地或外壳之间的干扰;差模干扰是发生在电路各导线之间的干扰,是与信号传递途径相同的一种干扰。保护装置接收这种干扰的能力和接收信号的能力完全相同。
按干扰的危害性可分两种,一是引起保护装置不正确动作的干扰,低频差模常属于这一类。二是引起设备损坏的干扰。由于高压网络的操作或雷电引起的高频振荡,最容易造成保护装置元件和二次回路的损坏。这种干扰常属于共模干扰。
减少各种干扰对继电保护或其它二次设备影响,可以考虑采取以下措施。
(1)硬件抗干扰
屏蔽和隔离相结合。电磁屏蔽是通过切断电磁能量从空间传播的路径来消除电磁干扰的。保护柜用铁质材料做成,以实现对电场和磁场的屏蔽,在电场很强的场合,可以考虑在铁壳内加装铜网衬里或用铝板做屏蔽体。隔离既可使测控装置与现场保持信号联系,又不直接发生电的联系。
(2)软件抗干扰
接入RC滤波器。对于微机保护,在印制板布线设计时应使强、弱信号电路之间有一定的距离,避免平行,在每芯片的电源与零序之间应加抗干扰电容,在交流和直流入口处应接入RC滤波器等。
对外部二次回路的设计采取必要的抗干扰措施。如降低干扰源和干扰对象之间的耦合电容和电感;降低屏蔽层的阻抗值;降低二次回路附近的电气值等等。
此外,保护装置的模拟输入量之间存在着某些可以利用的规律。如果由于干扰导致输入采样值出错,可以取消不能通过检查的采样值,等干扰脉冲过去,数据恢复正常后再恢复工作。
4.微机保护的发展
微机保护装置在国内应用已有近二十年历史了,微机保护产品的发展也经历了几代,可以说,无论是国际品牌或国内知名厂家,其保护产品从原理到生产技术都已经非常成熟了。但是这些微机继保装置还是或多或少的存在一些缺陷,时代的发展,技术的进步,对微机保护也提出了更高的要求。
(1)更趋自动化、智能化
随着我国智能电网概念的提出和相关技术标准的制定,智能电网相应配套的关键技术和系统也需要加快研发速度。
对于继电保护技术来讲,一方面,可以深入挖掘智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划模糊逻辑等在微机保护方面的应用前景,将技术转化为生产力,以解决常规技术难以解决的实际问题。
(2)提高微机保护的设备管理和事件记录功能
现在的微机保护,除了应完成保护、测控、通信一体化功能外,还应能提供被保护设备的日常管理和事件记录。这些设备管理包括断路器的分闸、合闸次数,累计故障次数、断路器动作时间监视、断路器开断电流水平,断路器触头寿命、设备累计停电时间、设备累计运行时间、设备检修记录、分区段平均负荷电流、日最大负荷电流、日平均负荷电流、累计电度等。对变压器保护测控装置,如果有油温、压力等模拟量接入,还可进一步监视变压器的其它运行工况。
5.结语
随着我国智能化电网建设的一步步深入,变电站综合自动化技术的提高,数字式微机测控保护装置逐渐取代了传统模式,同时由传统的保护、测控单一实现方式向整合型转化即在同一平台上实现微机保护、测量监控及设备的管理和传动。
可以预见,未来的微机保护系统将会使更加人性化、自动化、智能化,将会为确保我国电力系统的安全稳定运行,确保国民经济的快速持续增长发挥更大的作用。
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1系统组成及工作原理
综合实验系统主要由以下几部分组成：89C51单片机及其仿真系统，温度、压力等模拟量传感器及其接口电路，A／D转换模块，数据存储模块，按键控制模块，日历时钟模块，看门狗电路模块，FP—GA模块，液晶显示模块，通信模块及上位计算机，其组成框图如图1所示．系统采用89C51单片机作为主控芯片，A／D转换模块将多路模拟信号转换为数字信号；外部数据存储模块为该系统采集的数据提供存储空间；按键控制模块向CPU传回键值，用来设置和调节系统参数；日历时钟芯片不仅可以给系统提供准确的时间，而且为系统提供掉电保护功能；看门狗电路模块为系统提供了精确复位和低电压监控功能，一旦系统出现故障或程序跑飞，它就可以在超时周期之后使CPU复位，提高系统的整体可靠性和抗干扰能力．FPGA模块是现场可编程逻辑门阵列，通过编程可将它作为多种数字逻辑器件使用；LCD液晶显示模块可以同时显示多行字符及自造图形，主要用来显示采集到的数据、系统时间等；兼容RS485和RS232两种协议的全双工串行通信接口，可以与上位计算机进行远(约1200m)近(约15m)距离的数据通信[1]；上位计算机将接收的数据进行存储、显示、绘制模拟曲线、打印曲线和数据文件，按照用户的具体要求作进一步的数据分析和处理，同时发送控制参数，对被测对象的温度、压力等进行控制和调节．
2系统硬件设计
2．1单片机仿真系统
单片机仿真系统可以模拟CPU在仿真机上运行用户程序(程序和数据存储器借用仿真机的)，也可以连接外部电路来实现动态监测与控制功能．仿真机一般都具有单片机的基本功能部件，如CPU、RAM、用户程序存储区、键盘等；具有单步、设置断点(以便随时观察内部各RAM、特殊功能寄存器的数据变化)、连续运行用户程序的功能[2]．
监控程序放置在仿真机内，要仿真的CPU器件位于仿真机外仿真线的端头，毕业论文更换不同的仿真头和CPU，该机可以仿真8031、89C2051、89C51等类型的单片机，该机的调试软件可以直接编辑汇编源程序．通过仿真机进行编程和调试减少了对芯片的频繁写人、擦除和修改操作，只有当程序调试顺利通过才将程序写入芯片，编程方便且节省时间．
2．2传感器的选择及信号变送电路的设计
传感器作为系统的感知器件，直接影响着系统的精度和稳定性．本实验系统中，温度传感器选用精度高，线性度好，使用方便的LM335传感器；压力传感器选用标准应变式压力传感器，它具有精度高、响应速度快、分辨率高等特点．传感器接El电路的设计采用了模块化设计方法，设计了温度、压力等专门接口电路，直接与上述各种传感器相连．由于从传感器输出的模拟电信号非常微弱，需对这些模拟信号进行放大，同时为了确保信号不失真，选用了线性度好、抗干扰能力强的高精度运放OP07，其特点是输入失调电压较高、温漂较小、开环电压增益较高、共模抑制比较大，它输出的模拟信号经10位A／D转换器TLC1543转换成数字信号后，送人89C51进行处理．
2．3通信模块的设计
计算机(PC)串行通信端口是RS232负逻辑电平，该实验系统上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通过RS232总线进行点对点通信，也可以通过RS485总线进行多机通信_3]，RS485总线上最多可挂接32个综合实验系统，总体布局如图2所示．所以实现计算机和该实验系统之间的近距离通信，通过RS232接口即可；若要实现计算机和该实验系统之间的远距离通信，则必须将RS232电平转换为RS485电平后，才可将实验系统挂接在RS485总线上．RS232-RS485电平转换原理如图3所示，通过MAX485的差动输入(A、B)与RS485总线相连进行信号的收／发，由于RS485总线上只能进行半双工通信，所以MAX232和MAX485之间除了接收和发送线外，还有一个信号线来控制MAX485的接收使能(RE)和发送使能(DE)，在PC与RS232相连的这一侧，通过PC的请求发送(RTS)来控制．
2．4串行总线I*2C
I*2C总线是PHILIPS公司开发的一种简单、双向二线制串行总线[4]．它只需两根线(串行时钟线SCL和串行数据线SDA)就能完成挂接在总线上的若干个IC器件与微处理器之问的数据交换．该实验系统采用具有IC总线接口的看门狗芯片CATll61和可编程实时时钟芯片PCF8563，由于单片机89C51自身没有IC总线接口，所以采用软件合成IC总线与它们相接．
IC串行总线与并行总线的最大区别在于：并行总线有地址总线，CPU通过地址总线访问从器件；而IC总线利用数据传送中的前几个字节传送地址信息，所以占用CPU的口线大大减少[5]．随着智能化测控仪器日趋小型化和集成化，IC串行总线正在逐步取代传统的并行总线．．5抗干扰设计
工业监控现场工作环境一般较差，干扰较严重，为了保证系统可靠工作，必须解决抗干扰问题．针对工业监控现场可能产生的干扰、干扰来源、传播途径等，采用了软硬件方法对系统进行抗干扰设计．硬件抗干扰设计主要包括：对电源噪声进行滤波、大功率驱动电路接口进行光电隔离、集成电路芯片的VCC与地之间并连电容、优化电路板的布线、看门狗监控等；软件抗干扰设计主要包括：软件陷阱、软件自恢复、数字滤波、求平均值等．
对于数据输入通道的干扰，采用软硬件结合的方法进行滤波．当存在随机干扰而使被测信号中混入了无用成分时，硕士论文首先经过一个时间连续的RC滤波电路，再经A／D变换成二进制数字量后，进行数字滤波．因为硬件滤波能很好地抑制高频干扰，而对低频干扰的滤波效果却较差；而软件数字滤波算法对低频干扰具有较好的抑制能力．
在控制强电设备的开关量输出通道中，为防止现场强电磁干扰或工频电压通过输出通道反串到监控系统，采用了光电隔离技术．因为光信号的传输不受电场、磁场的干扰，可有效地防止干扰信号因耦合而进入系统，达到电气隔离的效果．
3系统软件设计
系统软件包括单片机软件和PC机软件．单片机软件采用模块化结构，利用MCS一51汇编语言编写．根据要实现的功能，该软件由主程序以及数据采集、A／D转换、数据通信、日历时钟编程、键盘中断调控、液晶显示、D／A转换、数码管显示等程序模块组成．下面以加热炉的炉温控制为例，给出系统程序流程图如图4所示．
PC机软件的主要功能是对单片机系统采集的数据进行存储、处理、动态模拟显示、报表绘制、打印输出等．PC机软件采用VisualBasic6．0编写，医学论文PC机与单片机之间的实时通信程序主要是通过计算机的串行通讯口进行数据的实时采集和双向通信，此外，PC机程序还将单片机采集过来的数据按照用户的具体要求进行动态显示、数据统计、生成报表和数据文件等，并对不同情况下得到的数据进行对比分析，总结出变化规律．
4实验结果与分析
为了测试该系统的实时性，将5台综合实验系统与工业计算机组成分布式多机通信系统，单片机串口工作方式1(传送一帧信息10位)，波特率2400bps，一帧数据采用5个字节(其中数据占2个字节是因为A／D转换结果是10位)的格式，如表1所示．5台实验系统各采集一次数据给PC机传送时，理论上连续发送速率为2400／(10*5*5)===9．6次／s．经过测试发现，计算机在120ms后收到了5台综合实验系统发送的共250位数据，实际发送速率约为8次／s，这是因为有状态转换和等待时间；为了测试系统的可靠性和稳定性，将调试好的程序写入单片机芯片，使系统连续运行，120h后观察系统仍然在按设定的流程工作，没有出现死机现象．该系统经过多次改进和实验验证后，据此设计了工业加热炉炉温控制系统并在工业现场安装使用，结果系统能连续正常工作(工业计算机故障除外)，测量随机误差为±0．01℃，控制结果满
足了实际要求．
5结论
该综合实验系统不仅能为以单片机为核心的系统前期探索研究提供一种方便的实验装置，而且能在远离工业现场的实验室解决工业应用中的实际问题．实验结果表明该系统可以将许多分散的实验项目整合在一起进行研究和分析，节约资源，降低成本；实验数据正确率高，通信实时性强，系统工作可靠；单片机串行网络构成的分布式通讯系统灵活性强，易于扩充，其基本原理适用于工业现场的分布式数据采集、检测及控制系统，具有很大的实用价值．
参考文献：
[1]李朝青．PC机及单片机数据通信技术[M]．北京：北京航空航天大学出版，2001．
LIChao-qing．DataCommunicationTechnologyofPCandSCM[M]．Beijing：BeijingUniversityofAero—nauticsandSpaceflightPress，2001．(inChinese)
[2]杨文龙．单片机原理及应用[M]．西安：西安电子科技大学出版社，1993．
YANGWen—long．PrincipleandApplicationofSCM[M]．Xi’an：Xi’anUniversityofElectronicsTechnol-ogyPress，1993．(inChinese)
篇6
1 引言
压力传感器在电子产品中的应用比较广泛，其信号调理电路通过对信号的调节变换，使信号达到后续电路的接收要求。电路的误差控制、抗干扰技术对电路的设计至关重要，电路的稳定性直接关系到单片机数据采集系统的准确性和产品的实用性。
本论文的信号调理电路主要用于电子称等衡器的前端信号处理，量程0―5Kg，其最大允许误差±1.5e（分度值e=2g）。本论文从误差分析，力传感器的选定和放大电路的设计三个方面阐述该电路设计思路。
2硬件设计中误差解决方法
降低电路元器件产生的噪声、设置稳压电流源作传感器专用电源，可保证传感器输出信号精度高，纹波小，稳定可靠，选择合适的传感器。
由于组成电路的元件内部会产生一些噪声，并且实验中发现，噪声的功率与输入的电压有直接的关系，而且会对实验的参数产生较大的影响。在试验中对电阻等噪声较大的原件通过元件的噪声参数建立模型来进行系统分析。综合考虑成本及噪声性能，选择噪声较小的NE5532放大器电路，其相对噪声比优于同等价格的其他运算放大器。
传感器采用了N430-5kg应变式压力传感器，量程0～5kg，灵敏度为1.0mV/N，体积小，易携带；额定输出1.0±0.15mV/V，能够满足实验精度要求；并能够使产品具有便携性，力传感器后接电桥的以减少温漂，即电桥压力传感器的电桥电阻设为R1=R2=R3=R4=100Ω，差动工作，应变片使得电桥保持了平衡，使得电桥的输出电压与电阻变化有关，保持了一个即R1=R-R，R2=R+R，R3=R-R，R4=R+R，则电桥输出为
3放大电路的分析与设计
整体电路设计如图3-1所示，包含两级放大电路，通过反馈设计提高了输出的准确性。第一级放大电路采用双运算放大器，此放大器小信号带宽10MHZ，功率带宽140KHZ，转换速率9V/us，符合一般控制电路的设计要求。第二级放大电路采用二阶低通滤波运算放大电路。
通过使用Multisim 12.0仿真软件中的函数发生器模拟在f0=10Hz下的滤波波形，其通带最大衰减为4.165518dB，阻带最大衰减为14.403186dB，其中R9和R11=R10//R12，由R12来确定放大倍数，算得Q=0.5，满足实验设计要求。
由于在 Multisim12.0仿真软件中，没有直接的电荷源信号，考虑到电阻应变式传感器输出为电压信号，改变传感器的应变重量，在形式上是以电压的形式输出的。在电路分析时可以把传感器看作一个电压源，其输出电压在其电电路中将信号传递给放大电路。所以在模拟仿真中，采用了TL431ACD 保证模拟信号输入端的稳定性。
4 软件设计中的误差补偿
采用延迟法进行误差补偿，在系统中， 存在控制开关的抖动干扰。抑制这种噪声方法就是通过延时， 让接通或断开信号稳定后系统再工作， 就可以避免抖动干扰。
5 结语
本设计的放大电路的带宽在890mHZ～123HZ，测得输入为2.756mv时，输出为217.177mv，放大倍数约100倍。整体上对各种误差来源给以充分的估计，并针对不同的情况采取不同的技术措施，以提高系统的抗干扰能力，保证了系统的准确、可靠。
参考文献
[1]庄严.《电子秤与智能仪器的设计》.仪表技术，2002.2.
[2]刘同娟，马向国.《Multisim在电力电子电路仿真中的应-用》.电力电子，2006.2.
篇7
一、PLC具有以下显着特点
1.极高的可靠性
由于工业生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差，因此要求PLC具有很强的抗干扰能力，并且应能在比较恶劣的运行环境中(如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等)长期可靠地运行。
2.使用方便
（1）操作方便：对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号继电器编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。
（2）编程方便：PLC有梯形图、布尔助记符、功能表图多种程序控制设计语言可供使用。
（3）维修方便：当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的指示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。
3.灵活性高
PLC的灵活性表现在下列三方面。
（1）编程的灵活性：PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图等，只要掌握其中一种语言就可进行编程。
（2）扩展的灵活性：PLC根据应用的规模的不断扩展，它不仅可以通过增加输入、输出卡件增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。
（3）操作的灵活性：操作的灵活性指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。
4.机电一体化
PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强，机械和电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表电子和计算机的功能综合在一起。
二、PLC应用中需要注意的问题
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：
1.工作环境
（1）温度
PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。
（2）湿度
为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。
（3）震动
应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。
（4）空气
避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。
（5）电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。
2.控制系统中干扰及其来源
（1）干扰源及一般分类
影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏，这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径
强电干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。
柜内干扰
控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。
来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。
来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
三、结束语
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，如何高效可靠的使用PLC也成为其发展的重要因素。21世纪，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。
参考文献
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一、电磁干扰产生的原因及特点
（一）传导瞬变和高频干扰
1．由于雷击、断路器操作和短路故障等引起的浪涌和高频瞬变电压或电流通过变（配）电所二次侧进入远动终端设备，对设备正常运行产生干扰，严重还可损坏电路。2．由电磁继电器的通断引起的瞬变干扰，电压幅值高，时间短、重复率高，相当于一连串脉冲群。3．铁路电力供电中，特别是现代高速铁路对电力要求都比较高，一般都是几路电源供电，母线投切转换比较频繁，振荡波出现的次数较多。
（二）场的干扰
1．正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种，特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2．由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3．变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程，也产生一定的磁场。4．无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰，铁路中继站通常会和通信站在一处，通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。
（三）对通信线路的干扰
1．铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站，再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心，遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号，由于变电所高低压进出线缆很多，远动终端受的干扰比较大。2．中继站一般距铁路都比较近，列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。
（四）继电器本身原因
继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号，或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。
二、干扰对电力远动系统的影响
无论交流电源供电还是直流供电，电源与干扰源之间耦合通道都相对较多，很容易影响到远动终端设备，包括要害的CPU；模拟量输入受干扰，可能会造成采样数据的错误，影响精度和计量的准确性，还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件；开关量输入、输出通道受干扰，可能会导致微机和远动终端判断错误，远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常，无法正常工作，还可能会导致远动终端程序受到破坏。
三、抗干扰设计分析
（一）屏蔽措施
1．高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装（屏蔽层）的电缆，电缆钢铠两端接地，这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2．在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器，也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3．在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可以有效抑制外部高频干扰。
（二）系统接地设计
1．一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备，合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行，对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量，设备接地处增加增加接地网络互接线，降低接地网中瞬变电位差，提高对二次设备的电磁兼容，减少对远动终端的干扰。2. 二次系统接地分为安全接地和工作接地，安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受触电危险和保证设备安全，将设备外壳接地，接地线采用多股铜软线，导电性好、接地牢固可靠，安全接地网可以和一次设备的接地网相连；工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流干扰。转贴于
3．由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料，本身也有屏蔽作用，将高低高柜都可靠接地。4．远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连，这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容，提高抗共模干扰的能力，可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。
（三）采取良好的隔离措施
1．为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器，电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合，隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离，分布电容小，可提高抗共模干扰的能力。2．电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等，开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3．信号电缆尽量避开电力电缆，在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4．采用光电耦合隔离，光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻大，且输入/输出回路之间分布电容极小，绝缘电阻很大，因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去，能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。
（四）滤波器的设计
1．采用低通滤波去高次谐波。2．采用双端对称输入来抑制共模干扰，软件采用离散的采集方式，并选用相应的数字滤波技术。
（五）分散独立功能块供电，每个功能块均设单独的电压过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合，大大提高供电的可靠性。
（六）数据采集抗干扰设计
1．在信息量采集时，取消专门的变送器屏柜，将变送器部分封装在RTU内，减少中间环节，这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2．遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号，并且还会产生尖脉冲信号，也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。
（七）过程通道抗干扰设计
（八）印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开；电源输入端跨接10～100μF的电解电容。
（九）控制状态位的干扰设计
（十）程序运行失常的抗干扰设计
（十一）单片机软件的抗干扰设计
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（二）场的干扰
1．正常情况下的稳态磁场和短路事故时的暂态磁场两种，特别是短路事故时的磁场对显示器等影响比较大。2．由于断路器的操作或短路事故、雷击等引起的脉冲磁场。3．变电所中的隔离开关和高压柜手车在操作时产生的阻尼振荡瞬变过程，也产生一定的磁场。4．无线通信、对讲机等辐射电磁场对远动终端会产生一定的干扰，铁路中继站通常会和通信站在一处，通信发射塔对中继站电力远动终端设备的干扰比较大。
（三）对通信线路的干扰
1．铁路变电所远动终端的数据由串口通信经双绞线进入车站通信站，再经过转换成光信号沿铁通专用通信光缆送至电力远动调度中心，遥信和遥控数据在变电所到通信站的过程走的是电信号，由于变电所高低压进出线缆很多，远动终端受的干扰比较大。2．中继站一般距铁路都比较近，列车通过时的振动对远动终端设备有一定的干扰。
（四）继电器本身原因
继电器本身可能由于某种原因一次性未合到位而产生干扰的振动信号，或负荷开关、断路器、隔离开关等二次侧产生振动信号。
二、干扰对电力远动系统的影响
无论交流电源供电还是直流供电，电源与干扰源之间耦合通道都相对较多，很容易影响到远动终端设备，包括要害的CPU；模拟量输入受干扰，可能会造成采样数据的错误，影响精度和计量的准确性，还可能会引起微机保护误动、损坏远动终端设备和微机保护部分元器件；开关量输入、输出通道受干扰，可能会导致微机和远动终端判断错误，远动调试终端数据错误远动终端CPU受干扰会导致CPU工作不正常，无法正常工作，还可能会导致远动终端程序受到破坏。
三、抗干扰设计分析
（一）屏蔽措施
1．高压设备与远动终端输入、输出采用有铠装（屏蔽层）的电缆，电缆钢铠两端接地，这样可以在很大程度上减小耦合感应电压。2．在选择变电所和中继站电力设备时尽量选设有专门屏蔽层的互感器，也有利于防止高频干扰进入远动终端设备内部。3．在远动终端设备的输入端子上对地接一耐高压的小电容，可以有效抑制外部高频干扰。
（二）系统接地设计
1．一次系统接地主要是为了防雷、中性点接地、保护设备，合适的接地系统可以有效的保障设备安全运行，对于断路器柜接地处要增加接地扁铁和接地极的数量，设备接地处增加增加接地网络互接线，降低接地网中瞬变电位差，提高对二次设备的电磁兼容，减少对远动终端的干扰。2.二次系统接地分为安全接地和工作接地，安全接地主要是为了避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘降低时，遭受触电危险和保证设备安全，将设备外壳接地，接地线采用多股铜软线，导电性好、接地牢固可靠，安全接地网可以和一次设备的接地网相连；工作接地是为了给电子设备、微机控制系统和保护装置一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流干扰。
3．由于高低压柜本身都是多都是采用镀锌薄钢板材料，本身也有屏蔽作用，将高低高柜都可靠接地。4．远动终端微机电源地和数字地不与机壳外壳相连，这样可以减小电源线同机壳之间的分布电容，提高抗共模干扰的能力，可明显提高电力远动监控系统的安全性、可靠性。
（三）采取良好的隔离措施
1．为避免远动终端自身电源干扰采取隔离变压器，电源高频噪声主要是通过变压器初、次级寄生电容耦合，隔离变压器初级和次级之间由屏蔽层隔离，分布电容小，可提高抗共模干扰的能力。2．电力远动监控系统开关量的输入主要断路器、隔离开关、负荷开关的辅助触点和电力调压器分接头位置等，开关量的输出主要是对断路器、负荷开关和电力调压器分接头的控制。3．信号电缆尽量避开电力电缆，在印刷远动终端的电路板布线时注意避免互感。4．采用光电耦合隔离，光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻大，且输入/输出回路之间分布电容极小，绝缘电阻很大，因此回路一侧的干扰很难通过光耦送到另一侧去，能有效地防止干扰从过程通道进入主CPU。
（四）滤波器的设计
1．采用低通滤波去高次谐波。2．采用双端对称输入来抑制共模干扰，软件采用离散的采集方式，并选用相应的数字滤波技术。
（五）分散独立功能块供电，每个功能块均设单独的电压过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，也减少了公共阻抗的相互耦合及公共电源的耦合，大大提高供电的可靠性。
（六）数据采集抗干扰设计
1．在信息量采集时，取消专门的变送器屏柜，将变送器部分封装在RTU内，减少中间环节，这样可以减少变送器部分输出的弱电流电路的长度。2．遥信由于合闸一次不到位或由于二次侧振动而产生的误遥信干扰信号，并且还会产生尖脉冲信号，也可能对遥信回路产生干扰误遥信号。
（七）过程通道抗干扰设计
（八）印刷电路板设计。在印刷电路板设计中尽量将数字电路地和模拟地电路地分开；电源输入端跨接10～100μF的电解电容。
（九）控制状态位的干扰设计
（十）程序运行失常的抗干扰设计
（十一）单片机软件的抗干扰设计
（十二）对于终端至通信站的数字通信电缆加穿钢管，特别是穿越其他电力电缆时，避免和其他电力电缆等同沟敷设并保持一定的交叉距离。
（十三）对于特殊的变（配）电所或区间信号站的环境
篇10
可编程控制器（ProgrammableLogic Controller）简称PLC它是将传统的继电器控制技术、通讯技术和微机技术相融合，专为工业控制而设计的专用控制器。由于PLC本身所具有的一系列优点，因此在工业控制领域中的普及范围越来越广，PLC产品的种类也越来越多，其结构型号、性能、容量、指令系统，编程方法等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC 对于提高其在控制系统中的应用有着重要作用。应用PLC首先要详细分析被控对象、控制过程与要求，熟悉了解工艺流程后列出控制系统的所有功能和指标要求．与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。PLC 最适合于控制对象的工业环境较差，而安全性、可靠性要求特别高，系统工艺复杂，输入输出以开关量为多，用常规的继电器接触器难以实现，工艺流程又要经常变动的对象和现场。其次要确定控制范围，一般讲，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数；用人工进行控制工作量大，操作复杂容易出错或操作过于频繁，人工操作不容易满足工艺要求的往往由PLC控制。尽管PLC自身具备良好的抗干扰能力，但在实际应用中各种类型PLC大多处在恶劣电磁环境中,在实际应用中常遇到PLC因干扰而不能正常工作的情形,所以在PLC控制系统抗干扰能力仍然是设计系统不容忽视的问题。
1 PLC 的选择
1） PLC机型的选择
PLC机型的选择主要是指在功能上如何满足需要，并且充分利用系统资源。选择机型前，首先要对被控制系统进行初步估计：有多少开关量输入，电压分别为多少，有多少开关量输出，输出功率为多少；有多少模拟量输人和模拟量输出；是否有特殊控制要求，如高速计数器（HC）；现场对控制器响应速度有何要求；机房与现场分开还是在一起等。
在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格最优的机型。通常的做法是：在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的，一般其控制速度无须考虑，因此选用带A/D转换，D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而控制比较复杂，控制功能要求比较高的，可根据控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。应该注意的是，同一个企业应尽量做到机型统一，这样同一个机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，并集中管理。
2） 输入/输出端口（I/O）的选择
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的，PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入、输出模块、模拟量输人模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。
（1） 确定l/O点数。不同的控制对象所需要的阳点数不同，一些典型的传动设备及常用的电气元件所需PLC的I/O点数是固定的，如一个带磁环双作用气缸需用2个输入点；一个按钮需一个输入点；一个指示灯占用一个输出点等。但对于同一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有变化。根据控制系统的要求确定所需的I/O点数时，应再增加10％一20％的备用量，以便拓展控制功能。
（2） 开关量I/O。开关量I/O接口可以从传感器和开关（如按钮、行程开关等）及控制设备（如指示灯、电动机启动器等）接收信号。典型的交流I/O信号为24～240V，直流I/O信号为5～240V。输入电路因PLC品牌不同略有差别，但有些特性是相同的，如用于消除错误信号的抖动电路等。
（3）模拟量I/O。模拟量I/O接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。其典型量程为-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可以接收低电平信号，如RTD、热电偶等。
3） 存储器类型及容量选择
PLC系统所使用的存储器由ROM和RAM组成，存储容量则随机器的大小变化，最大存储能力：一般小型机最大存储能力低于6KB，中型机的最大存储能力可达64KB，大型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型。必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
4） 电源模块选择
在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。小型控制系统一般选用价格便宜的简易编程器（如LOGO），如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强，编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序，可以选用E2PROM模块作为外部设备。论文参考网。
对于结构为模块式的PLC，电源模块和额定电流必须大干或等于主机、I/O模块、专用模块等总的消耗电流之和。当使用专用机架时．从主机架电源模块到最远一个扩展机架的线路压降必须小于0.25V。
5） 程序设计
根据控制对象的控制任务完成前述阶段后就可以进行控制系统的流程设计，画出控制系统的流程图，进一步说明各个控制信息之间的关系，然后具体安排I/O的配置，并对I/O进行地址编号。I/O地址编号确定后，再画出I/O端子和现场信号接线图，进行系统设计即可将硬件设计和程序编写二项工作平行进行，编写程序的过程就是软件设计过程。用户编写的程序在总装统调前需要进行模拟调试。用装在户LC 上的模拟开关模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯模拟被控对象，检查程序无误后便把PLC接到系统里，进行总装统调，如果统调达不到指标要求则可对硬件和软件作调整，全部调试结束后，一般将程序固化在有长久记忆功能的EPROM中长期保存。
2 PLC系统的干扰源
PLC的干扰源比较复杂，分类方法较多，常见的有按性质分或按来源分。
按性质可分为共模干扰和差模干扰两大类。共模干扰主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向) 电压迭加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的配电器供电时,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏,这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因。这种共模干扰可为直流,亦可为交流。差模干扰主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。论文参考网。
按来源可分为内部干扰和外部干扰。内部干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门无法改变,可不必过多考虑。外部干扰主要有来自空间的辐射干扰、来自电源的干扰、来自信号线引入的干扰、来自接地系统混乱时的干扰等。来自空间的辐射干扰主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂,若PLC 系统置于射频场内,就会受到辐射干扰。
3 抗干扰措施
1） 硬件措施
（1）屏蔽：对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。
（2）滤波：对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。
（3）电源调整与保护：对CPU这个核心部件所需的＋5V 电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
（4）隔离：在CPU与I/O电路间，采用光电隔离措施，有效隔离I/O间的电联系，减少故障误动作。
（5）采用模块式结构：这种结构有助干在故障情况下短时修复。论文参考网。因为一旦查处某一模块出现故障，就能迅速更换，使系统回复正常工作，也有助于加快查找故障原因。
2） 软件措施
（1）故障检测：PLC本身有很完善的自诊断功能，但在工程实践中，PLC的I/O元件如限位开关、电磁阀、接触器等的故障率远远高于PLC的本身故障率，这些元件出现故障后，PLC一般不会察觉出来，不会立即停机，这会导致多个故障相继发生，严重时会造成人身设备事故，停机后查找故障也要花费大量时间。
（2）信息保护和恢复：当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息，一旦故障条件消失，就可以恢复正常继续原来的工作。所以，PLC在检测故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储器信息被冲掉，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。
（3）提高输入信号的可靠性：由于电磁干扰、噪声、模拟信号误差等因素的影响，会引起输入信号的错误，引起程序判断失误，造成事故，例如按钮的抖动、继电器触点的瞬间跳动都会引起系统误动作，可以采用软件延时去抖。对于模拟信号误差的影响可采取对模拟信号连续采样三次．采样间隔根据A/D转换时间和该信号的变化频率而定，三个数据先后存放在不同的数据寄存器中，经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。在硬件和软件方面采取各种措施后,大大提高。
4 结束语
目前，随着各种技术的迅猛发展，PLC的种类日益繁多．功能也逐渐增强，在产品规模上向大小两个发展。在实际工作中还要根据实际情况对PLC的选用做出适当调整以及根据具体情况选用适当的抗干扰措施，以便满足期望的工业控制系统。
参考文献
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[3 ]郭银景,吕文红,唐富华,杨阳. 电磁兼容原理及应用教程[M] . 北京:清华大学出版社,2004.
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当今世界，电子产品不断更新发展，并且向智能化方向发展，日益突出单片机和FPGA等可编程器件在电子产品设计和创新中的重要性。新产品的更新换代促使用人单位对电子信息专业的学生有更高的要求：第一，要有扎实的专业基础知识，例如学习和掌握“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“高频电子技术”、“单片机原理”和“微机原理”等主要课程；第二，动手能力要强；第三，要能紧跟电子信息产业的迅速发展，要有较强的适应工作的能力，使用先进应用软件的能力，例如会利用诸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具软件进行电路设计和仿真调试。用人单位对毕业生的要求除了能够掌握一定的基础理论和工具之外，还要求毕业生具有基于单片机系统的电子产品的设计经验。
电子设计竞赛正是对人才全面培养、更新教育理念、改革教学方法和内容等起到了促进作用，具有极其重要的现实意义。电子设计竞赛的选题引进了新的理论与技术，是跨学科的、系统的和综合的。为了有效指导学生参加各类电子竞赛，特对综合电子系统设计的教学模式、课程内容、教学方法及考评进行改革。
一、综合电子系统设计课程的性质
电子系统设计主要是指基于单片机控制的完整应用系统的设计，包括系统软硬件设计及系统调试等多方面的知识。电子系统设计课程体系是以“单片机原理及应用”课程为核心，由“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“传感器技术”、“电子设计自动化”、“可编程逻辑器件及应用”、“C语言程序设计”等相关课程组成。它是一门综合性较强的专业课程，通过本课程的理论学习和动手实验，培养学生的专业知识综合运用能力、系统分析能力和电子产品开发创新能力。
学生经过前期基础课的学习，通过随课的验证性实验，对于电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，在老师的指导下基本能够进行单元电路的设计和调试，通过课程设计也能完成本课程简单的综合性实验。但一些验证性实验多数是教材内容原理的演示和再现，实验内容和方法都是老师指定，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，积极性不高，不利于创新性人才的培养。
鉴于上述情况，对综合电子系统设计的理论内容和实践方法进行改革创新。
二、综合电子系统设计理论课内容
根据本课程的实际情况和学生所具备基础知识，安排如下几个环节：模拟电路单元设计，数字系统单元的设计，微处理器单元电路的设计以及电子系统抗干扰技术等环节。
结合全国电子大赛，模拟单元电路主要讲述运算放大器的设计以及正确使用、有源滤波器的设计方法、外围电子元器件（电子、电容）的计算和选择；直流稳压电源的设计方法以及参数元器件的选择；各种信号产生的方法，重点讲述数字频率合成DDS的原理和实现技术。以上这些单元内容的安排是结合历年来全国电子设计大赛有关模拟电路环节而选择的，通过这些内容的讲解有利于提高学生模拟电子技术的设计方法。
数字系统设计单元主要讲解数字系统设计方法，突出现代数字系统设计——EDA设计方法；可编程逻辑器件的特点及选择；数字系统设计举例，比如AD、DA控制器的实现、交通灯控制器的实现、电子密码锁的设计等。通过大量实例的讲解使学生能初步掌握用大规模可编程逻辑实现中等难度的数字逻辑系统。
微处理器单元主要讲述目前流行的各种处理器，例如51内核单片机、MSP430单片机、AVR单片机、PIC单片机等型号，介绍它们的特点、应用范围、怎样根据项目需求来选择合适的微处理器；根据学生目前对微处理器的掌握和学习情况，重点讲述基于单片机串行通信的设计，包括几种流行的串行通信协议：SPI协议、IIC协议、UART协议以及one—wire协议，分析它们的特点，在不具有SPI总线、IIC总线的微处理器中怎样通过IO口模拟它们的总线协议；以具有这些总线协议的集成电路芯片的利用提高学生的C语言编程能力。
在微处理器单元里，另外的重点内容多基于单片机的并行通信设计，包括常用的人机接口电路（键盘、LCD、LED显示），这是在大多数的电子系统设备中都具有的，学生有必要掌握它们的设计方法以及编程技术。
电子系统抗干扰技术也是综合电子系统设计中非常重要的内容。当系统处在比较恶劣的环境下，抗干扰设计的好与坏直接决定了系统能否正常工作。微处理器虽然本身的抗干扰能力较强，但是用微处理器构造的控制系统仍存在着抗干扰的问题。为防止外界对系统的干扰，并确保电子系统安全可靠运行，必须采取相应的抗干扰措施。电子系统的干扰主要来自于供电系统、过程通道及空间电磁波。电子应用系统的抗干扰设计应针对不同的干扰源采取必要的抗干扰措施。具体方法有硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。
在这一章节里主要讲解电磁兼容设计、器件选型、降热散热计算、电路板和电子系统可靠性测试等综合知识。通过对本小节的学习，使学生应达到以下目标：熟悉系统的各种干扰来源及形式；学会供电系统及过程通道的抗干扰措施；能说出在印制电路板设计中体现的抗干扰措施；学习设计软件陷阱及看门狗电路，从而为综合电子设计系统设计打下良好的基础。
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三、精心设计安排实验
这门课实践性很强，除了教师讲述的理论内容和方法外，安排大量的实验以及鼓励学生去参加科技创新和各种电子设计的比赛，提升学生分析问题、解决问题的能力，从而提高他们的实际动手能力。根据课程的内容合理安排一些设计性的实验题目。安排的实验不同于在学习相应的基础时所做的实验，要体现独立思考的能力。
教师布置实验题目、讲述方法，学生以实验项目为中心，整合理论知识，查阅相关资料，具体的实验方案和电路要学生自己去网上或图书馆查阅资料独立完成。在做实验前，电路图以及程序代码要在课下完成，实验室只是调试电路和程序以及老师考核实验成绩。这样做可以更好地将理论与实践结合到实验项目中去，使学生在动手实践能力和分析解决问题的能力上有一定的提升；也可以锻炼学生学会搜集资料、整理资料，提高他们独立自主的学习能力。同时，教师在带领学生学习的过程中也在不断地提升自己，积累经验。
结合电子设计竞赛，安排各章节相应的实验项目：模拟电路单元主要是运算放大器和二阶有源滤波器的设计；重点是直流稳压电源的设计；数字系统单元设计安排了数字频率计、交通灯控制器，重点是DDS数字频率的合成实验。微处理器单元安排了基于单片机SPI总线时钟显示器和基于单片机并行通信的LCD显示系统。鉴于目前的实验条件，这些实验主要是通过仿真软件来完成。模拟单元电路里，利用Multisim电子电路仿真软件来完成运算放大器和有源滤波器以及直流稳压电源的设计；在数字电路系统设计中，利用MAX+PLUS II软件完成DDS数字频率合成的实验；微处理器单元，利用PROTEUS软件完成单片机的并行和串行通信实验。这样在不需要任何实验仪器和元器件的情况下，为学生提供了一个展示才华的平台，充分发挥学生的想象力和创造力。
四、综合电子系统设计的考核标准
目前我国教育领域使用的最普遍的考核方式仍是闭卷考试。闭卷考试对于考核学生的知识掌握情况是非常重要的，但对于综合电子系统设计这门技术性实践性和综合性非常强的课程，不适合采用闭卷考试对学生能力进行考查。
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1电子通信工程中设备抗干扰接地概述
1.1接地的概述
在日常进行电子设备调配时就可以发现，改变连接地线的接点或者方式，就能很好的改善电子通信工程中设备的一些干扰项。而在电子通信设备的地线内部，并不存在电压，没有电流从中经过，只有在电子设备信号回流的时候，必定会经过地线这一地方，表明信号传输的目标的实现状态是极具理想化的。所谓的地线，从客观上分析为一个较低的阻抗路径，主要针对信号电流，尤其是在信号电流回流时，必须经过的低阻抗路径，即为地线[1]。在地线中阻抗是一个必然的现象，根据点位的不同会出现在其相对应的位置上，如果存在明显错误的接地方式，就会影响电路的正常运转。
1.2设备抗干扰接地注意事项
依照电子通信工程的具体实践发现，在设备抗干扰接地时要多多的注意的事项，包括以下几方面：
1）地线分为很多种类，例如：在高电平电路、驱动电机、继电器等设备中的地线，通常被称作噪声地线，由于其独特的性能，应当和其他地线区分开，单独使用[2]。
2）为了有效的提高电子通信系统的抗干扰能力，必须要合理的连接信号源的地线，同时要安装测量设备，才能保障抗干扰能力的测试准确无误。
3）数字与模拟信号为不同的地线装置，因此在进行安装时要分开，并将其设置为最好，同时为了避免两种不同信号的相互干扰，在二者的连接过程中，仅需要一个公共点，来确保数字地线、模拟地线的正常运转[3]。
4）无论是模拟电路信号，还是数字电路信号，或是信号源、噪声地线等，都具有自身的独特特点，因此在安装时，要先分别各自接地，再连接到公共接地体上，利于电通信工程中设备抗干扰性的提高。
2电子通信工程中抗干扰接地主要措施分析
2.1合理降低地线自身的阻抗
一般的地线阻抗是由两部分组成，即电感与电阻，在正常情况下，低频电路中，电阻具有十分重要的作用。在直流电的环境下，地线电阻计算公式为：RDC=ρs/A，其中ρ为导体的电阻率，s是电流通过的长度，A表示地线的横截面积。根据公式可知，如果地线和材料相同，将地线的横街面积A增大，就能有效的降低地线的电阻。而在交流电中，由于电阻存在趋肤效应，因此电流主要集中在导体的表面，如果减小导体的横截面，就会提高线路的电阻。而这种状态下，电阻的阻值则为：RAC=0.076γ ∫ 1/2RDC，其中γ是指导线的半径，∫为导线经过的电流频率。将该公式与直流电电阻公式合并计算，就会发现扩大导线的横截面，电阻能够合理有效的被较低。
电感主要主导高频电路，受到地线自身长度的影响，当导线是圆截面的时候，电感值的计算方式为：L=0.2S[In（4.5/d）一1]，这里的d是指导线的直径，s为导线的长度；而片状截面时，计算方式为：L=0.2S[In（2S/W）+0.5+0.2S/W]，其中的s依然代表导线的长度，而W则是片状导线的宽度[4]。根据两个计算公式，可以发现，当导线横街面积相同时，圆截面的电感值大于片状导线的电感值，这是因为截面一定，圆截面导线大于片状，因此电感值也较大。因此，在高频电路工程中，电阻值的大小与片状导线的表面积成反比，要根据具体情况，适时合理的降低电子通信工程中设备地线自身的阻抗性，为电子设备的正常运行提供可靠保障。
2.2最大程度上减少地环路及其干扰
多点接地也是一种有效的降低地线组抗性的方式，但是却容易一些地环路的出现，同时在电路元器件和接地平面间，分布着许多电容，电流在经过电容回流时，就会形成接地回路，将大大的增加设备的干扰[5]。
可知在地线通过电流时，就会产生一定的电压，在交流电磁场较强的情况下，地环结构的电磁感应就会产生影响，在其回路过程中，产生感应电压。同时，随着磁场强度的增加，回路面积也会影响感应电压的提高，势必会严重影响到电子通信设备电路的兼容性。
而为了有效的降低地环路干扰，可以采取以下集中方式：利用光电耦合器、共模扼流圈等工具切断或抑制地环路中的电流；或是在低频电路中，采用平衡电路的方式来降低地环路干扰。当然，与地环路干扰具有密切关系的是接地点所处位置及其数量，因此也可以从这两方面着手进行地环路干扰的降低。因此，在进行接地设计时，工作人员对于接地点的选择，要做到定要认真谨慎，采用电路信号源与放大器的连接，来降低地环路干扰。根据具体实践经验可知，将信号源与地面的距离增大，能够有效的消除地环结构带来的影响，大大的防止负载的影响，降低电流所带来的不良反应。
3结语
综上所述，接地有效设计对于电子通信设备具有至关重要的影响，为了进一步保障电子通信工程设备的高质量、高性能运转，就要认真、谨慎、负责的对待接地设计，将会大大的推动电子通信设备的正常工作。
【参考文献】
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激光具有波长单一和良好的方向性，所以和传统的探测方法相比，激光探测具有精度高，抗干扰能力强等特点，在激光测距、激光雷达、激光告警、激光制导、目标识别等军事领域，都得到了广泛应用。针对不同武器系统的需求，激光探测系统接口呈现出多样性。
近年来，随着应用需求和集成化度的增加，激光探测系内部、激光探测系统和各武器平台之间集成了不同厂商的硬件设备、数据平台、网络协议等，由此带来的异构性给探测系统的互操作性、兼容性及平滑升级能力带来了问题。
对激光探测系统而言，接口技术的设计是整个系统集成的关键技术。一个激光探测系统的设计、实施，有很大的工作量是在接口的处理上，好的接口设计可以提高系统的稳定性、运行效率、升级能力等，本文以激光探测系统接口技术为研究对象，着重分析其接口技术类型、设计考虑因素和验证方法。
2激光探测系统几种主要接口技术
接口是多要素或多系统之间的公共边界部分，对激光探测系统的接口包括机械接口、电气接口、电子接口、软件接口等，本文着重讨论电子接口。按物理电气特性划分，常用的激光探测系统接口类型可分为以下几类：
1TTL电平接口：最通用的接口类型，常用做系统内及系统间接口信号标准。驱动能力一般为几毫安到几十毫安，在激光探测系统中主要应用是作为长距离的总线数据和控制信号的传输
2CMOS电平接口：速度范围与TTL相仿，驱动能力要弱一些。
3ECL电平接口：为高速电气接口，速率可达几百兆，但相应功耗较大，电磁辐射与干扰与较大。
4LVDS电平接口：在标准中推荐的最大操作速率是655Mbps，电流驱动模式，信号的噪声和EMI都较小。
5GTL接口电平：低电压，低摆幅，常用作背板总线型信号的传输，虽然使用频率一般在100MHz以下，但上升沿一般都比较陡，特别是对沿敏感的信号，如时钟信号。
6RS-232电平接口：为低速串行通信接口标准，电平为±12V，用于DTE与DCE之间的连接。RS-232接口采用不平衡传输方式，收、发端的数据信号是相对于信号地的电平而言，其共模抑制能力低，传输距离近，多用于点对点接口通讯。
7RS-422/RS-485接口：采用平衡方式传输，采用差分方式，使其在通讯速率、抗干扰性和传输距离较RS-232接口有较大改善。多用于多点接口通迅。RS485电平接口可驱动32个负载，忍受-7V到12V共模干扰。
9光隔离接口：能实现电气隔离，更高速率的器件价格较昂贵。
10线圈耦合接口：电气隔离特性好，但允许信号带宽有限
11以太网：经常采用的是10Base-T和100Base-T两种主流标准，主要应用激光探测系统和分系统之间的接口通讯和数据传输。以太网接口具有性价比高、数据传输速率高、资源共享能力强和广泛的技术支持等众多优点。
12USB接口：USB总线接口是一种基于令牌的接口，USB主控制器广播令牌，总线上的设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过发送和接收数据对主机作出响应，其最大的优点是安装配置简单。
3激光探测系统接口方案设计考虑因素
随着大规模数字处理芯片和高速接口芯片的迅猛发展，激光探测系统也呈现出智能化、小型化、模块化的趋势。在激光探测系统中，信息接口的设计逐渐向标准化、网络化、多节点、高速等方向展
3.1接口信号传输中的干扰噪声
3.1.1接口信号传输中的主要干扰形式
a)串模干扰：杂散信号通过感应和辐射的方式进入接口信道的干扰。串模干扰的产生原因主要是传输中插件等所产生的接触电势、热电势等噪声引起的。
b)共模干扰：干扰同时作用在两根信号往返线上，而且幅指相同。共模干扰产生的原因，主要是传输线路较长，在发送端和接收端之间存在着接地的电位差。
3.1.2接口信号传输中的抗干扰措施
a)传输线的选择
为了抑制由于杂散电磁场通过电磁感应和静电感应进入信道的干扰，接口传输线应尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地，而且屏蔽层的接地要于激光探测系统一端浮地的结构形式配合，不要将屏蔽线层当作信号线和公用线。
b)传输线的平衡和匹配
采用平衡电路和平衡传输结构是抑制共模干扰的有力措施。目前广泛使用的是差分式平衢性线电路，例如RS-422/RS-485标准串口电路。
接口信号传输时还要考虑与传输线特性阻抗的匹配问题。一般长线传输的驱动器接收器都适用于驱动特性阻抗为50Ω—150Ω的同轴电缆和双绞线，一般接口接收器的输入阻抗要比传输线的特性阻抗大，因此要设法将两者匹配，最好将发送端和接收端匹配。
控制信号线的具体配置：控制信号线要和强电、数据总线、地址总线分开，尽量选用双绞线和屏蔽线，并将屏蔽层接地。
c)隔离技术：电位隔离是常用的抗干扰方法，接口信号采用光电隔离和电磁隔离可以切断接口内外线路的电气连接，从而减弱露流、地阻抗耦合等传导性干扰的影响。3.2接口硬件的选择原则：
3.2.1为各类接口选择合适的总线接口芯片、接口总线，并设计具体的接口电路。
3.2.3选择接口芯片时应根据激光探测系统CPU/MPU类型，总线类型／宽度和系统所完成的功能并按照高效、经济、可靠，方便、简单的原则来确定。
3.2.4设计具体的接口电路应具体考虑电源问题
3.2.5数据／命令的锁存和驱动
激光探测系统内部及激光探测系统和其他系统间实施数据／命令传输时，一般采用数据锁存技术来适应双方读写的时间要求。
3.3接口的实时性
由于激光探测系统对数据处理和传输的实时性要求很高，设计时要使时钟抖动、通道间时延、工作周期失真以及系统噪声最小化，所以设计接口时尽量选用高通讯速率和同步工作方式。
接口软件的设计原则
同步通讯系统软件设计要充分考虑数据流量的控制，最好在数据发送方发送数据时每隔一段时间插入一段空闲时间，从而保证数据同步传输的可靠性。
异步通讯系统软件设计要充分考虑合理的数据校验方式，可以根据系统要求选择冗余校验、校验和、冗余校验的方法。
4激光探测系统接口方案设计验证
构建高速有效的激光探测系统接口是非常有挑战性的，并且设计者需要在设计接口前后就考虑多个因素，详细的系统级的验证都是必须的。
4.1设计前的验证
基于指令集模拟器和硬件模拟器软硬件模拟技术是一种高效、低代价的系统验证方法。接口设计软件采用汇编，C，C++等语言编写，用户编写的接口源程序经过交叉编译器和连接器编译，输入到软件指令集模拟器进行软件模拟。而接口硬件验证则采用硬件描述语言如VHDL设计，经过编译后由硬件模拟器模拟。但设计前的验证也有一定的局限性，比如只能验证数字接口和验证环境理想化等缺点。这些都需要设计后的验证
4.2设计后的验证
最常见的验证方法是制作模拟激光探测系统内部接口和系统间外部接口的通用信号源，通用信号源可以模拟探测系统内部的如主回波、时统、显示、键盘等信号，也可以模拟输入外部操控命令，并将激光探测系统状态、测量数据等信息显示输出。