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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇抗干擾設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】電子設備 電子電路 接地技術 抗干擾能力 干擾抑制
中圖分類號：V443 文獻標識碼：A文章編號：
一．引言
我們知道在電子電路設計中的接地技術直接關系到了電器的使用壽命以及安全程度。在我國當前，各種各樣的電子產品相繼誕生，電子產品的應用也日益的廣泛，可以說電子產品已經成為了人們生活工作的一個重要的組成部分。我們知道電子干擾是有很大的危害性的，它不僅僅嚴重的降低了電子系統的可靠性，還能夠對人體的健康產生很大的負面作用。例如一些電子產品以及儀器就對電子電路的干擾十分的敏感，最常見的有家用電器比如收音機，電視機等等，還有一些醫用設備，比如心臟起搏器等等。這些對電子電路的干擾電磁波都十分的敏感，干擾嚴重影響了這些設備的正常工作，嚴重的甚至使這些設備無法工作。為此，我們必須重視電子電路抗干擾能力的設計，可以說電子電路的抗干擾能力已經成了當前電子電路設計的一個非常重要的一方面，這是因為如此接地技術才顯得如此重要，可以說接地技術的高低已經直接影響到了電子電路的抗干能力了。
二．接地技術的種類和目的
我們知道電磁干擾對電器具有很大的影響，嚴重的降低了其穩定性，也不利于工作人員的身體健康。為了保證用戶用電的安全可靠，必須注意電子電路設計中接地技術的科學合理性。我們知道安全保護接地是接地技術中比較常見的一種，采用這種接方式地主要是為了保護用戶的安全，在實際的生活中有的電器年記哦久了，則其絕緣性能下降，這樣就給用戶帶來了很大的安全隱患，采用這種保護性的接地就是為了消除這種安全隱患而采取的措施。再者一些電器設備在運行的過程中會產生積累靜電，這樣就及其容易引起接觸性的觸電，甚至引起電器的爆炸，其危害極大，為了防止類似情況的發生，一般采用的接地方法是屏蔽接地法，能夠有效的防止靜電積累造成的損失。最后我們知道電磁干擾對電器設備是有很大的影響的，為了避免電器設備受到太多的電磁干擾，采取接地的方法可以有效的配出干擾，保證電器正常運行。
三．接地技術中的接地方式
電子電路設計中接地方式是比較多的，其接地方式不同那么它產生的效果也會不同，所以對于比較常見的幾種接地方式我們要充分的了解，只有這樣才能在具體的電子電路設計時運用自如。以下介紹兩種最為普片使用的接地方式。
保護接零
一般用于三相四線制供電系統中的中性線，是電路環路的重要組成部分，在零線直接接地的一相四線制電網中，設計中一定要注意將電子電器設備征程運行時小帶電的金屬外殼于電剛的零線連接起來，這樣一旦當電器設備中的某一項發乍漏電或者是碰殼時，由于事先金屬外殼與零線相連，形成的單向短路，電流非常大，使電路保護裝置迅速動的切斷電源，從而保護了操作人員的人身安全和電網其他部分的正常運行，同時也可以避免一些重大安全事故的發生。
保護接地
接地保護的主要目的是為了防止用戶觸電，為了保護用戶的安全而采取的措施，保護接地可以說是電子電路設計中最為常見的接地方式，一般來說對于那些中性點不接地的電網都采用保護性的接地方式，采用這種方式則電器設備的支架以及外殼均要接地，這樣能夠取得比較好的效果，有效的保護的電器安全一用戶的安全。
四．電子電路設計中系統接地
通過接地技術的研究我們知道電子電路儀器中的電子儀器設備控制系統中遇到經常需要解決的就是系統接地問題，這也是設計中的一大難點。系統接地線是各種電路中的靜態，動態電流的通道，同時又是各級電路通過共同的接地電阻相互耦合的途徑，這樣就形成了電路之間相互干擾的薄弱環節，所以電子電路設備中的切抗干擾技術，都和接地有很直接的關系。設計合理的接地足抑制噪音和防止干擾的主要途徑，不儀能保證電子電器設備的正常，穩定和可靠性工作。
五．電子電路設計中系統接地的原則
根據不同的干擾源要設計不同的接地技術和工藝，不能存在僥幸認為電路中只要有一點接地就能消除干擾，要尋求綜合性質的接地方式，才是最為安拿有效的，接地點的選擇要恰當，避免設計不當引起的新的干擾。接地點的選擇除了安全性外、還要一并考慮屏蔽效果的兼容性，就是要通過接地屏屏蔽技術達到消除多種干擾的綜臺目的。一般來說．電子電路設計如何和大地接觸，與系統的工作穩定性能有著極為密切的關系，設計中常用以下三種方式。
1.浮地方式．不接觸大地的懸浮方式。是將電路設備與公共地可能引起環流的公共導線隔離開來，從而抑制來自接地線的干擾。這種接地方式的缺點是設備不與大地直接相連．容易出現靜電積累現象，這樣積累起來的電荷達到·定程度后，在設備和大地之間會產生具有強人放電電流的靜電擊穿現象。
2.單點接地方式，我們知道采取兩點接地扥方式很容易形成接地環路，一點接地的主要功能就是消除接地環路的形成。
3.多點接地方式，對于工作頻率較高的高頻電路，由于各元器件的引線和電路本身布局的電感都將增加接地線的阻抗，一點接地方式已不再適用
五．結束語
當前我國的經濟快速發展帶動了我國電子行業的迅速發展，各種電子產品相繼誕生，并且應用日益廣泛。在當前，我們已經進入了信息時代，各種各樣的電子產品已經成為了人們生活的一部分，和人們的生活緊密相連，所以電子產品已經成為了當今不可或缺的一部分。但是我們知道，電子產品都存在電磁干擾，這不僅僅嚴重影響了電子系統的可靠性而且也嚴重危害到了工作人員以及用戶的健康狀態。所以，正是因為這個原因在進行電子電路設計時，我們要充分考慮其接地技術，這樣可以有效的抗干擾能力。提高電子設備的抗干擾能力不僅僅可以提高經濟利益還可以提高社會效益。可以說科學的接地技術已經成為了電子電路設計的一個重要的方面，是在電子電力設計工作中必須認真考慮的問題，其重要性不言而喻。所以本文就這個問題作了簡單的探討。
參考文獻：
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[3]蔣偉麗Jiang Weili 淺談電子抗干擾技術 期淺談電子電路的抗干擾技術 [期刊論文] 《麗水學院學報》 -2007年2期
[4]郭寶山周勤榮 淺談電子電路的抗干擾設計 [期刊論文] 《山西電子技術》 -2011年5期
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關鍵詞：光電著艦引導 陀螺穩定 伺服控制系統
中圖分類號：V249 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）09-0104-02
1、引言
艦載機的著艦有很大的風險性，首先飛機的甲板長度有限，艦載機必須保證以一定的著艦高度、一定的降落角和合適的姿態降落到甲板上，同時要求著艦點的位置要求非常準確，這樣在著艦時才能鉤住阻攔索，其次，航母由于受到海浪的影響，其甲板會產生艏搖、橫搖、縱搖和升沉的運動，這樣的運動會使艦載機的理想著艦點位置發生變化，為了保證艦載機安全著艦，現代的航母都裝備一套完整的著艦引導系統，向飛機提供精確的著艦引導數據。
目前，國內用于艦載的光電跟蹤設備很多，但真正用于艦載機引導的光電跟蹤設備還很少，作為用于著艦引導的光電跟蹤設備，為了能夠準確安全的引導艦載機著艦，光電經緯儀必須采用高精度的視軸穩定控制方法，克服船搖的影響，從飛機進場到安全著艦的過程中穩定跟蹤飛機。
2、光電著艦引導系統
光電著艦引導系統是集可見、中波、測距功能于一體的光電跟蹤設備，具有隨動跟蹤、單站定位的功能。由光電跟蹤轉臺和機下控制臺組成，光電跟蹤轉臺上安裝了激光測距機、變焦距可見電視和中波紅外三個傳感器系統。這3個傳感器組合在一起，可實現對遠、近距離目標的捕獲、跟蹤和測量。變焦距可見電視焦距變化范圍大，可實現對近距離目標的捕獲、跟蹤；中波紅外系統的探測器的波長為3-5μm，主要實現低能見度時對目標的捕獲、跟蹤和測量；激光測距系統的激光波長為1.57μm，為人眼安全的激光波長，可實現對目標距離的測量，實現光電跟蹤測量系統單站定位的功能。其光電跟蹤轉臺的設計效果如圖1所示。
3、視軸穩定跟蹤技術
安裝在艦船上的跟蹤設備，為使設備正常工作，必須采用穩定控制方法，從穩定技術角度看，目前采用的方法可分為機械平臺和視軸自穩定控制。
光電著艦引導系統采用視軸穩定技術是陀螺穩定技術，屬于視軸自穩定控制方法，將兩個互相垂直的單自由度的陀螺安裝在俯仰框上，兩個陀螺分別敏感經緯儀在方位和俯仰方向相對于慣性空間的運動，并將此信號作為速度反饋實現陀螺穩定。其兩軸陀螺穩定伺服機構組成框圖如圖2所示。
從控制原理的角度上看，視軸自穩定控制技術有兩種方法，第一種方法為船搖速度前饋法，第二種方法為速率陀螺反饋法。
3.1 船搖速度前饋法
利用船上慣導系統或其它穩定基準實時測量船搖運動的橫搖、縱搖、艏搖角度和角速度，經過計算機平滑處理和解算外推，求出船搖速度前饋量。分別輸入到伺服控制系統方位和高低回路，進一步補償船搖擾動引起的指向誤差[2]。
3.2 速率陀螺反饋法
速率陀螺反饋法，即將兩個正交速率陀螺安裝在天線俯仰支臂上，分別敏感船搖運動在天線橫向及俯仰軸向引起的擾動信號，并負反饋到角伺服控制系統各只路中組成各自的穩定回路。這種方法已經在我所研制的設備上得到了應用。
其伺服控制結構有兩種如圖3、4所示。
比較兩種方法可知，前者由于在陀螺反饋穩定回路中除包含基座機械諧振頻率外，還存在速率陀螺本身的閉環諧振頻率，因此對穩定回路的穩定性影響較大，使陀螺穩定回路頻率展寬受到限制，對高頻擾動的隔離度降低，但它設計、調試比較容易。后者在穩定回路內少了一個陀螺諧振環節，使穩定回路頻帶可做得更高，它對高頻船搖擾動隔離效果更好，但設計與調試的技術難度大[4]。
本論文采用以編碼器測速組成了速度內環，陀螺反饋作為速度穩定外環組成雙速度環穩定控制的方法。內環包含了驅動電機及負載平臺，主要作用是克服控制對象非線性和摩擦力矩對跟蹤精度的影響；在速度穩定外環中，速率陀螺測量出框架相對于慣性空間的轉速，主要用于敏感載體擾動，通過伺服控制實現視軸穩定，這樣的控制方法把抗摩擦力矩干擾功能和隔離載體干擾功能采用分層設計。
3.3 控制方法的抗干擾性分析
為了顯示雙速度穩定環在抗干擾方面的優越性，本文接下來分別采用船搖前饋的控制方法、采用陀螺反饋的單速度環的控制方法和采用陀螺反饋的雙速度環的控制方法對光電經緯儀的伺服控制器進行了設計。并對三種控制器的抗干擾性能進行分析。抗干擾性的分析方法是在船搖擾動的輸入處施加與艦船搖運動相近周期和幅值的正弦干擾信號，然后比較經緯儀角度輸出端處的響應[3]。輸入的干擾信號如圖5所示，圖6為三種控制方法對干擾的輸出響應曲線。通過三個輸出響應曲線我們可以得到如下結論：采用陀螺反饋的雙速度環的視軸控制方法對干擾的抑制能力最強，采用速度前饋的控制方法對干擾的抑制能力最差。
4、結語
本文針對艦載機著艦過程的復雜性和危險性，設計了一套光電著艦引導系統，用于在艦載機著艦的過程中向飛行員提供精確的著艦引導數據。同時針對其視軸穩定這一關鍵技術進行了研究，采用基于陀螺的雙速度環的控制方法對伺服控制系統進行了設計，通過對抗干擾性能的分析，表明此控制方法有效可行，可以提高系統的隔離度。
參考文獻
[1]鄭峰嬰.艦載機著艦引導技術研究[D].南京：南京航空航天大學，2007.
[2]王鳳英.船載電視跟蹤儀自穩定問題研究.大連海事大學，碩士論文，2005.
關鍵詞：紙漿，軟件組態，動態鏈接庫，DDCRun
0.引言
隨著造紙機車速的提高和設備的更新，原來的配漿箱方式配漿已逐步被管道配漿方式替代，而在管道配漿方式中，采用的三種配漿方式包括流量給定控制方式，比率自動控制方式和絕干量配比自動控制方式。配比自動控制方式按參與配漿的絕干纖維量來計算和控制各種漿的配比，具有配漿效果好，漿種配比穩定等優點。
1.配漿自動控制系統總體設計
紙漿配漿采用絕干量比例控制方式，自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合，同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。為了保證生產的正常運行，防止成漿池缺漿和滿漿，在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時，需要控制廢紙漿和自制漿的濃度和成漿池的液位。
2.配漿自動控制系統的硬件設計
2.1 硬件結構
2.1.1濃度的檢測與控制
濃度計采用武漢宇通儀表有限公司的DBNZ-1200型的動刀式紙漿濃度變送器，電動調節閥選用上海中泰自動化儀表廠的ZAZC型電動調節閥。
2.1.2流量的檢測與控制
流量計采用上海光華儀表廠的LDG－150S型的電磁流量計，檢測精度為0.5％，長時間測量累計誤差小于1％。伺服放大器采用上海自動化儀表十一廠的ZPE-2010型伺服放大器，變頻器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S變頻器。
2.2 硬件抗干擾技術
在此主要采用那RC濾波抗干擾技術。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板，該板使用三總線隔離的形式，使其抗干擾能力大大增強。在此基礎上，我們在810接口板上設計了RC濾波電路。對于變化速度很慢的直流信號，在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號的干擾衰減至最小，這樣我們就有效的提高了系統的硬件抗干擾能力。論文參考網。
3.配漿自動控制系統的控制策略
本配漿控制系統控制部分可分為絕干量配比控制；廢紙漿和自制漿濃度控制；成漿池液位的控制及聯鎖控制，各控制部分具有耦合作用。
絕干量配比的控制較為復雜，廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會對配比控制產生干擾，同時配比控制時又要考慮到節省能耗。通過對配比的分析，對配比中比重占較大的自制漿，我們將自制漿泵滿負荷運行，而讓廢漿泵根據給定的配比，采用帶有延遲環節的增量PID控制算法控制。
廢紙漿和自制漿的濃度的控制，由于兩者相互不影響，且受其他影響較少，我們分別通過控制相應電動閥的開度來控制加水量，從而控制紙漿的濃度。論文參考網。采用較為典型的閉環控制策略，控制算法采用增量式PID控制。
紙漿液位的控制，紙漿液位的控制是本控制系統的一個難點，由于攪拌器的動作及液位本身的不穩定，給液位控制帶來了困難。論文參考網。我們采用了帶聯鎖的液位寬限開關控制策略：
3.1 以成漿池液位為主控制對象，設立成漿池液位高低限開關，成漿池液位高于高限開關時，自動關閉廢漿池泵和自制漿池泵；如果成漿池液位低于低限開關時，根據自制漿池和廢漿池液位要求，確定是否啟動廢漿池泵和自制漿池泵控制。
3.2 考慮到液位的波動，在對采集的液位數據進行平均濾波的同時，對限位開關值設立寬限，寬限值的大小通過實際試驗確定。當液位波動值小于寬限值時，則不動作；只有當液位變化值大于寬限值時才進行相關動作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯鎖要求，啟動廢漿池泵和自制漿池泵時必須滿足：廢漿池和自制漿池的液位必須同時都大于設定的下限值。同時，濃度控制電動閥也產生聯鎖動作。
4. 配漿自動控制系統的軟件設計
在本控制系統中，軟件必須安全可靠，可移植性和可擴展性好，參數修改方便，調試簡單。本系統軟件分為：控制程序，顯示操作程序，數據采集程序。各個部分分別開發，并通過DLL結合成一個有機整體。
控制程序采用自行開發的組態軟件DDCRun進行設計，顯示操作程序使用Visual C++6.0開發，接口程序利用WinDriver進行開發。系統軟件的各個組成部分通過DDL實現連接。
4.1 數據采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開發，在本系統中，我們采用它開發系統的數據采集程序的接口，我們首先使用驅動程序開發工具Windriver創建基于PCI/ISA的設備驅動程序，在此基礎上，我們就可以在Visual C++中利用上述工具產生的硬件操作函數編寫相應的數據采集程序。同時我們把數據采集程序做成DLL形式，DDCRun控制程序通過調用它實現控制程序和系統硬件的接口。
4.2 控制程序
在本系統中，控制程序采用軟件組態方式實現。具有大大縮短開發周期，減輕調試復雜性，方便控制程序修改，系統易于維護等優點。
DDCRun控制組態軟件是我們自行開發設計的模塊化的控制組態軟件，它的各個模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫好控制程序需要的各個功能模塊DLL：增量式PID，加減運算，限幅運算，絕干量統計，條件開關，平均濾波等；然后將各個模塊添加到DDCRun；最后便可以根據控制策略進行組態設計，設置控制參數和相應硬件接口板卡的地址。
控制程序通過調用WinDriver生成的數據采集程序與硬件直接聯接；與此同時，在顯示操作程序中，通過調用DDCRun提供的接口函數，實現對控制程序各個控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數的修改。
在系統調試過程中，我們只須通過軟件修改控制算法的參數即可達到預定的控制目標。
4.3 顯示操作程序
顯示操作程序是本系統必須的組成部分，具有以下特點：界面簡單直觀，用戶操作方便，運行穩定可靠，滿足人體工學要求，采用面向對象的編程語言Visual C++6.0設計。根據要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報警顯示] 、[參數設置]、[統計報表]、[關于系統]、[退出系統]、[密碼保護]等九個模塊。
為了方便歷史數據的查詢和以后網絡化的需要，我們將所有有關數據保存在關系數據庫SQL Server中，通過ADO對象對數據庫中的數據進行操作。
ADO是面向對象的OLE DB，它繼承了OLE DB技術的優點，并且對OLE接口作了封裝，定義ADO對象，使應用程序的開發得到了簡化。ADO技術屬于數據庫訪問的高層接口，其主要優點是易于使用、內存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似，ADO也是一種基于對象的集合 .
主界面 主要實現重要參數的顯示，紙漿動態顯示功能以及啟動和停止自動控制的功能。主要參數包括：廢紙漿池的液位.濃度.電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小；成漿池的液位，濃度和兩個抽漿泵的紙漿濃度和流量，自制漿池和廢紙漿池的液位，濃度，電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小。同時，主畫面上的水流動態顯示，使得系統狀態更加直觀。
流量濃度曲線、液位曲線、報警顯示、參數設置、統計報表、密碼保護 實現系統密碼保護、修改等功能。
5.結束語
與手工配漿相比，成漿的纖維配比更加穩定，系統控制精度高，提供了配漿的質量與效率；與此同時減輕了工人的勞動強度。
【參考文獻】
[1]傅興仁.管道配漿.中國造紙.2001,(01).
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[3]邵惠鶴.工業過程高級控制，23.上海交通大學出版社.1997.
關鍵詞：單片機；串行通信；總線；計算機；接口
隨著自動化技術、計算機技術和網絡通信技術的飛速發展和廣泛應用， 工業過程的智能化、自動化監測與控制系統的應用日益廣泛．單片機系統由于其抗干擾性能較好被大量應用到工業過程控制的各個領域。因為工業現場環境較惡劣，單片機系統在使用過程中通常會出現一些設計時想不到的新情況、新問題，這就需要進一步修改和完善．因此，有必要設計一套單片機綜合實驗系統，根據工業現場反饋的各種問題，隨時對系統中的功能模塊進行實驗研究和分析，解決工程實際問題．本文設計的這套單片機綜合實驗系統具有自動采集多路模擬量、對采集的數據進行處理和顯示、根據設定的參數自動調節和控制輸出、與計算機進行遠距離數據通信等功能．
1 系統組成及工作原理
綜合實驗系統主要由以下幾部分組成：89C51單片機及其仿真系統，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉換模塊，數據存儲模塊，按鍵控制模塊，日歷時鐘模塊，看門狗電路模塊，FP—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計算機，其組成框圖如圖1所示．系統采用89C51單片機作為主控芯片，A／D轉換模塊將多路模擬信號轉換為數字信號；外部數據存儲模塊為該系統采集的數據提供存儲空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來設置和調節系統參數；日歷時鐘芯片不僅可以給系統提供準確的時間，而且為系統提供掉電保護功能；看門狗電路模塊為系統提供了精確復位和低電壓監控功能，一旦系統出現故障或程序跑飛，它就可以在超時周期之后使CPU復位，提高系統的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現場可編程邏輯門陣列，通過編程可將它作為多種數字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時顯示多行字符及自造圖形，主要用來顯示采集到的數據、系統時間等；兼容RS485和RS232兩種協議的全雙工串行通信接口，可以與上位計算機進行遠(約1 200 m)近(約15 m)距離的數據通信[1] ；上位計算機將接收的數據進行存儲、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數據文件，按照用戶的具體要求作進一步的數據分析和處理，同時發送控制參數，對被測對象的溫度、壓力等進行控制和調節．
2 系統硬件設計
2．1 單片機仿真系統
單片機仿真系統可以模擬CPU在仿真機上運行用戶程序(程序和數據存儲器借用仿真機的)，也可以連接外部電路來實現動態監測與控制功能．仿真機一般都具有單片機的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲區、鍵盤等；具有單步、設置斷點(以便隨時觀察內部各RAM、特殊功能寄存器的數據變化)、連續運行用戶程序的功能[2]．
監控程序放置在仿真機內，要仿真的CPU器件位于仿真機外仿真線的端頭，畢業論文 更換不同的仿真頭和CPU，該機可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機，該機的調試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過仿真機進行編程和調試減少了對芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當程序調試順利通過才將程序寫入芯片，編程方便且節省時間．
2．2 傳感器的選擇及信號變送電路的設計
傳感器作為系統的感知器件，直接影響著系統的精度和穩定性．本實驗系統中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標準應變式壓力傳感器，它具有精度高、響應速度快、分辨率高等特點．傳感器接El電路的設計采用了模塊化設計方法，設計了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號非常微弱，需對這些模擬信號進行放大，同時為了確保信號不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強的高精度運放OP07，其特點是輸入失調電壓較高、溫漂較小、開環電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號經10位A／D轉換器TLC1543轉換成數字信號后，送人89C51進行處理．
2．3 通信模塊的設計
計算機(PC)串行通信端口是RS232負邏輯電平，該實驗系統上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過RS232總線進行點對點通信，也可以通過RS485總線進行多機通信_3]，RS485總線上最多可掛接32個綜合實驗系統，總體布局如圖2所示．所以實現計算機和該實驗系統之間的近距離通信，通過RS232接口即可；若要實現計算機和該實驗系統之間的遠距離通信，則必須將RS232電平轉換為RS485電平后，才可將實驗系統掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉換原理如圖3所示，通過MAX485的差動輸入(A、B)與RS485總線相連進行信號的收／發，由于RS485總線上只能進行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發送線外，還有一個信號線來控制MAX485的接收使能(RE)和發送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側，通過PC的請求發送(RTS)來控制．
2．4 串行總線I*2C
I*2C總線是PHILIPS公司開發的一種簡單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時鐘線SCL和串行數據線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個I C器件與微處理器之問的數據交換．該實驗系統采用具有I C總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實時時鐘芯片PCF8563，由于單片機89C51自身沒有I C總線接口，所以采用軟件合成I C總線與它們相接．
I C串行總線與并行總線的最大區別在于：并行總線有地址總線，CPU通過地址總線訪問從器件；而I C總線利用數據傳送中的前幾個字節傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測控儀器日趨小型化和集成化，I C串行總線正在逐步取代傳統的并行總線．
轉貼于 2．5 抗干擾設計
工業監控現場工作環境一般較差，干擾較嚴重，為了保證系統可靠工作，必須解決抗干擾問題．針對工業監控現場可能產生的干擾、干擾來源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對系統進行抗干擾設計．硬件抗干擾設計主要包括：對電源噪聲進行濾波、大功率驅動電路接口進行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優化電路板的布線、看門狗監控等；軟件抗干擾設計主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復、數字濾波、求平均值等．
對于數據輸入通道的干擾，采用軟硬件結合的方法進行濾波．當存在隨機干擾而使被測信號中混入了無用成分時，碩士論文首先經過一個時間連續的RC濾波電路，再經A／D變換成二進制數字量后，進行數字濾波．因為硬件濾波能很好地抑制高頻干擾，而對低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數字濾波算法對低頻干擾具有較好的抑制能力．
在控制強電設備的開關量輸出通道中，為防止現場強電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到監控系統，采用了光電隔離技術．因為光信號的傳輸不受電場、磁場的干擾，可有效地防止干擾信號因耦合而進入系統，達到電氣隔離的效果．
3 系統軟件設計
系統軟件包括單片機軟件和PC機軟件．單片機軟件采用模塊化結構，利用MCS一51匯編語言編寫．根據要實現的功能，該軟件由主程序以及數據采集、A／D轉換、數據通信、日歷時鐘編程、鍵盤中斷調控、液晶顯示、D／A轉換、數碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統程序流程圖如圖4所示．
PC機軟件的主要功能是對單片機系統采集的數據進行存儲、處理、動態模擬顯示、報表繪制、打印輸出等．PC機軟件采用Visual Basic 6．0編寫，醫學論文 PC機與單片機之間的實時通信程序主要是通過計算機的串行通訊口進行數據的實時采集和雙向通信，此外，PC機程序還將單片機采集過來的數據按照用戶的具體要求進行動態顯示、數據統計、生成報表和數據文件等，并對不同情況下得到的數據進行對比分析，總結出變化規律．
4 實驗結果與分析
為了測試該系統的實時性，將5臺綜合實驗系統與工業計算機組成分布式多機通信系統，單片機串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2 400 bps，一幀數據采用5個字節(其中數據占2個字節是因為A／D轉換結果是10位)的格式，如表1所示．5臺實驗系統各采集一次數據給PC機傳送時，理論上連續發送速率為2 400／(10*5*5)= = =9．6次／s．經過測試發現，計算機在120 ms后收到了5臺綜合實驗系統發送的共250位數據，實際發送速率約為8次／s，這是因為有狀態轉換和等待時間；為了測試系統的可靠性和穩定性，將調試好的程序寫入單片機芯片，使系統連續運行，120 h后觀察系統仍然在按設定的流程工作，沒有出現死機現象．該系統經過多次改進和實驗驗證后，據此設計了工業加熱爐爐溫控制系統并在工業現場安裝使用，結果系統能連續正常工作(工業計算機故障除外)，測量隨機誤差為±0．01℃，控制結果滿
足了實際要求．
5 結論
該綜合實驗系統不僅能為以單片機為核心的系統前期探索研究提供一種方便的實驗裝置，而且能在遠離工業現場的實驗室解決工業應用中的實際問題．實驗結果表明該系統可以將許多分散的實驗項目整合在一起進行研究和分析，節約資源，降低成本；實驗數據正確率高，通信實時性強，系統工作可靠；單片機串行網絡構成的分布式通訊系統靈活性強，易于擴充，其基本原理適用于工業現場的分布式數據采集、檢測及控制系統，具有很大的實用價值．
參考文獻
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論文摘要：目前單片機滲透到我們生活的各個領域，本文介紹了單片機的應用并且根據自己的一些經驗談了單片機應用過程中應該掌握的幾個技巧。
目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
一、單片機的特點應用
單片機的特點主要有 ：高集成度，體積小，高可靠性 ；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品 ；易擴展；優異的性能價格比。目前，單片機的應用領域 主要包括：辦公自動化設備；單片機在機電一體化中的應用；在實時過程控制中的應用；單片機在日常生活及家用電器領域的應用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比；在計算機網絡和通信領域中的應用；商業營銷設備；單片機在醫用設備領域中的應用；汽車電子產品；航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域，單片機的應用更是不言而喻。
二、單片機開發中的幾個基本技巧
在單片機應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數：這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數：這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數：這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數：指系統運行中的有序變化的參數。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。
4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成，對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述，單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發揮它更加廣闊的用途。
參考文獻：
[1]何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計系統配置與接口技術.北京：北京 航空航天大學出版社，1990
關鍵詞：自動控制系統功能，改進
1 前言
萊鋼三座120噸轉爐煙氣凈化及煤氣回收采用干法除塵技術，干法除塵系統的設備在布置上基本分兩部分：蒸發冷卻器在轉爐跨內，靜電除塵器、風機、液壓站、放散煙囪和煤氣冷卻器分布在廠房外。其中的每個設備都非常重要，哪個設備出現了問題都將影響整個系統的進行，而這些設備的維修需要一個漫長的過程，因此原有的控制系統已不能適應轉爐煉鋼生產的快速節奏和環保要求，為此我們通過研究，對其自動控制系統進行改進，對于三座轉爐公用的斗式提升機和刮板輸送機，增加一套備用細灰運輸系統，蒸發冷卻器部分增加一旁通管路，當主管上的水調節閥和切斷閥出現故障時切換到主管，從而不影響煙氣的冷卻，新上一套4#靜電除塵器系統，哪個爐子的靜電除塵器出現問題時可以切換到4#靜電除塵器，新上一套備用風機系統和4#風機切換站系統，哪個爐子的風機出現問題時可以切換到備用風機系統或4#風機切換站系統，從而不會影響生產的正常進行。
2 工藝流程簡述
轉爐煉鋼過程中，氧氣與碳反應生成具有高含量一氧化碳的尾氣。由于與工藝相關的原因，加熱期間的煙道氣流量、煙道氣成分和溫度是不同的。在高熱的轉爐煙道氣可被有效使用之前，必須對它進行冷卻和除塵。離開轉爐的主煙道氣在余熱鍋爐中得到降溫，出口可得到約為850℃的煙道氣平均出口溫度。水被直接噴入要被冷卻的煙道氣流中。應將噴水速率選擇為能確保被轉爐熱煙道氣完全汽化，同時借助于雙介質噴嘴實現水的霧化。除了冷卻轉爐煙道氣之外，由于煙道氣速度減速和用水滴濕潤粉塵的緣故，出現集塵。被收集的粉塵量取決于轉爐工藝及在吹氧階段添加石灰的速率和時間。從蒸發冷卻器出來的200℃左右的煙道氣進入靜電除塵器。靜電除塵器包括并排布置的集電電極和呈缺口的條狀電極狀的放電電極。在靜電場的作用下，氣體離子向地遷移，導致電流流動。這些負氣體離子的一些依附在粉塵上，從而使它們依附在集電電極上。然后通過規定的間隔時間通過振打使粉塵沉積下來。為了防止粉塵沉積或濕度引起電飛弧，對靜電場的絕緣子要進行加熱。利用可調速的軸流風機實現煙道氣的吸入控制，并根據氣體分析儀檢測的CO濃度來控制切換站將煤氣送至煙囪或煤氣柜，實現放散或回收的快速切換。論文參考，改進。圖1簡單的表示了干法除塵的工藝流程圖
圖1 干法除塵工藝流程圖
3自動控制系統功能
3.1系統的控制功能和特點
整個干法除塵自動控制系統的一級自動化（基礎自動化）采用SIMATIC S7－400PLC系統作為系統的中心，系統軟件選擇SIMATIC WINCC6.2和STEP7 5.4作為監控軟件和編程軟件，與轉爐本體、余熱鍋爐等自動化系統進行聯網通訊，組成以太網光纖環網，實現PLC與上位機之間的信號的傳輸、報警和數據采集等。根據干法除塵設備分散的特點，PLC按設備分布區域劃分為主站和從站，從站為主PLC的遠程擴展單元，主站放置在干法除塵電磁站內，控制蒸發冷卻器及相應的排灰等的蒸發冷卻器從站放置在主控樓的PLC室內，采用SIMATIC S7－300PLC系統，通過光纜與主站進行通訊，其它分站通過IM460-0和IM461-0接口模塊與主站進行通訊。論文參考，改進。其中蒸發冷卻器的旁通在PLC室的從站上，備用細灰運輸系統、備用風機、4#靜電除塵器、4#風機切換站系統在干法除塵公用PLC上，公用PLC亦分為主站和從站，均放置在干法除塵電磁站內，其中煤氣冷卻器部分的從站采用SIMATIC S7－300PLC系統，通過PROFIBUS電纜與主站通訊，其余兩個從站通過IM460-0和IM461-0接口模塊與主站進行通訊。另外三座轉爐公用的斗式提升機和刮板輸送機的控制在1#爐干法除塵PLC上，因此在進行1#爐干法除塵PLC維護時注意，只有在確認另外兩個爐子都沒有使用的情況下，才能對其PLC進行斷電等操作。
3.2蒸發冷卻器的噴水控制
首先應進入吹煉的準備階段（加鐵水或二次吹煉信號），在畫面上反映為第三階段（PHASE3）在第三階段的基礎上氧閥打開，開始吹煉，進入第四階段（PHASE4）。氧閥打開后，蒸汽閥立即打開。論文參考，改進。同時因為爐內的碳氧反應，煙道氣溫度開始上升，當EC入口高于300度時，水閥打開，開始對煙道氣噴水進行降溫，此時調節閥的開度保持在默認值（開度50％，可調）。15秒后，水量調節控制器打開，再過5秒后，溫度控制器（PID調節塊）被激活為自動模式。吹氧結束后，一旦EC的入口溫度低于預設值（默認為250度，可調），水閥關閉，溫度控制器回到手動模式，水量調節控制器關閉。水閥關閉20秒并且停止吹氧120秒后，蒸汽閥關閉（為了保證系統中剩余的水被完全霧化）。進入第四階段后（PHASE4），過90秒，自動進入第五階段（PHASE5）：吹氧。在氧氣閥關閉以后，系統認為一個冶煉周期結束，自動進入第六階段（PHASE6）：吹氧結束。該階段自我保持100秒后回到第一階段（PHASE1）：停止冶煉。等待加鐵水信號或二次吹煉信號來到時，再次進入第三階段，重新開始一個循環。
3.3轉爐的煙氣流量控制
為了適應煉鋼工藝，將煉鋼過程分為不吹氧、預熱、開始吹氧、吹氧、吹氧結束、爐口清理等六個階段，分別設定各階段由軸流風機的變頻器控制的煙氣流量，根據該設定值和爐口壓力來實現轉爐煙氣流量的控制。
將吹氧量與爐口壓力控制器的輸出信號相乘所得到的值，加到各階段煙氣流量設定的串級比例控制器上。論文參考，改進。如果吹氧速度發生變化，這種比例控制能夠通過爐口壓力控制器的輸出信號，確保煙氣的流速在相同的比例上立即得到適應。
爐況的變化以及爐氣溫度等所導致的余熱鍋爐中的壓力變化通過壓力控制器對吹氧速度和煙氣流量之間的比例關系加以修正來進行補償。測量的煙氣流量根據標準的條件進行壓力和溫度校正。此外，將噴入蒸發冷卻器的水蒸汽含量從校正后的煙氣流量中扣除，使得受控變量能夠代表標準條件下干態的煙氣流量。
煙氣流量控制器的輸出信號經過變頻器控制軸流風機的轉速。
3.4 切換站的壓差控制和鐘形閥的位置控制
在煉鋼過程中，煙氣放散或回收是由CO的濃度條件來觸發切換的，通過切換站的兩個分別通往煤氣柜和煙囪的鐘形閥的開啟來實現控制。論文參考，改進。
在放散轉回收之前，首先通過煙囪鐘形閥對風機下游的壓力進行憋壓，直到高于煤氣柜一定的壓力才能進行回收操作;當回收切換至放散時，也必須保持一個小的正壓，以防止煤氣從煤氣柜倒流，因此針對這兩種不同的切換方式，在程序中也必須由具有兩個不同設定值的差壓控制回路來控制切換過程，該控制器的輸出信號控制煙囪鐘形閥的開度調節，使煤氣柜鐘形閥前后的壓差達到相應的設定值，從而保證煤氣在正常切換或緊急快速切換過程中均能實現無壓力擾動切換。LT系統的煙氣切換所需時間僅為8秒，如在作業過程中發生事故，煙氣流可在3秒內被迅速地從通往煤氣柜切換到通往火炬的通道里。論文參考，改進。
3.5 原控制系統與備用系統的切換
蒸發冷卻器系統當水切斷閥或切斷閥出現故障時，可以切換到旁通，通過點擊蒸發冷卻器畫面上的主管/旁通按鈕來實現，旁通管路上有水流量計，切換以后則旁通的水流量參與噴水流量調節。
當三座轉爐公用的斗式提升機和刮板輸送機出現故障時，可以切換到備用細灰運輸，通過切換到備用細灰運輸畫面啟動設備來實現。
靜電除塵器系統出現故障時，可以切換到4#靜電除塵器，通過在每個爐子的4#靜電除塵器畫面上點擊選擇/放棄4#靜電除塵器按鈕來實現。只能有一個爐子選擇，某一個爐子選擇時，其它兩個爐子必須放棄選擇才能正常使用。
風機系統出現故障時，可以切換到備用風機系統，通過在每個爐子的備用風機畫面上點擊使用/不使用備用風機來實現。也可以切換到4#風機切換站系統，通過在每個爐子的4#風機畫面上點擊選擇/放棄4#風機來實現，同樣只能有一個爐子選擇，某一個爐子選擇時，其它兩個爐子必須放棄選擇才能正常使用。切換到4#風機切換站系統后，則煤氣回收通過4#切換站來實現。
4 抗干擾功能的設計與實現
由于供電系統中有大量高次諧波存在，嚴重威脅控制系統的正常運行和通訊網絡的實現、安全、穩定、暢通.為此設計中根據各種干擾源的情況，采取了以下抗干擾功能.
4．1 接地措施
計算機系統單獨接地，接地電阻小于1.0歐姆，與電氣接地分開，以防形成接地環在接地線上產生接地電流引起PLC誤動作。
4．2 模擬量輸入信號濾波
對系統模擬量輸入信號在進入PLC模擬量通道以前，先經過信號隔離器消除通道中的串模干擾，提高了通道的信躁比。
4．3 模擬量通道屏蔽
模擬量信號的輸入導線采用有內外屏蔽線的多芯雙絞線電纜，在橋架中分開敷設，單端接地,有效地衰減了高頻干擾,降低了輻射干擾和電磁偶合干擾，保證了有用信號正常傳輸.
4．4 通訊電纜設置
采用光纜通訊，防止對設備進行干擾，保證了系統的穩定性。
4．5設備安裝部置
PLC柜與動力柜分別安裝在不同的地點,PLC柜安裝在操作室,動力柜安裝在電氣室,這樣有效地減少了強電磁干擾.
5結束語
系統投運至今運行可靠，抗干擾技術的合理應用，保證了PLC設備和通訊網絡在惡劣環境下的安全運行，特別是控制系統改進后，提高了系統的自動化水平，為煉鋼贏得了寶貴的時間，同時也為設計和維護人員積累了寶貴的經驗。
參考文獻：
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（2）皮壯行等可編程控制器系統設計與應用實例機械工業出版社2003年
關鍵詞：電氣系統；機電；優化設計
中圖分類號：U671.91+5 文獻標識碼：A
1 機電一體化集成裝配裝置概述
原有機電一體化集成裝配裝置主要由機械本體、控制系統、工控機測量系統、力傳感器系統、真空系統和氣動系統及工裝等組成。由于工控機測量系統與控制系統是相對獨立的一套系統，本論文將不論述。控制系統采用西門子840D和FM-NC數控系統來控制7個數字軸和2個模擬軸，其中840D系統控制7個數字軸（X、Y、Z、C1、C2、C3、W軸）的運動和處理力傳感器的快速響應及相關實時控制，以及和工控機測量系統間的通訊和協調控制。FM-NC系統控制2個模擬軸(W1、W2軸)的運動，實現調姿機構的運動控制，從而達到對待裝配工件的姿態調整。在上述的9個軸中，X、Y、Z、W、W1和W2軸是直線軸，C1、C2、C3軸是旋轉軸，其中C1軸的旋轉角度范圍為0°～380°。W1、W2軸組成調姿機構，在調姿機構的下端裝有拾取工件的真空吸盤和在移動過程中對工件起保護作用的氣動手爪。W軸作為加載機構的加載軸在所有工件裝配完成后對整個產品進行下壓加載。C2軸作為裝配工位，C3軸作為待裝配工件放置工位裝置的系統構成如圖1所示，其中控制系統為SINUMERIK840D數控系統（CNC）。
2 電氣系統的優化和改進設計
2.1 冗余設計
工作冗余應用在抓取所用的抓具以及吸納裝置，這使得裝置更加穩定，對于裝置以及器具的安全更具效果，如圖2，若想要杜絕抓具產生錯誤操作，例如應當閉合的時候顯示敞開，而本應敞開的時候發生了閉合，而應當將目標吸上的時候不產生效果，以上為誤操作的表現，另外還有精度的掌握，抓合的力度以及方位，時間的準確，為了達到最佳操作效果，采用兩個模塊一個信號的對應模式加入設計。而對氣動抓合也有更好的設計，被作為并聯冗余的，除此，織襪器對于信號輸出系統進行的控制也采用這一方法，不過在繼電器控制電路不適用這一方式，而選用串聯和并聯配合的設計。
在圖2中Gn和Gn+1是兩塊完全一樣的SIEMENSDO模塊，模塊以及信號相互對應，模塊的工作時間同步，因為繼電器是并聯的，都通過同一個輸出點來控制，所以通常兩個繼電器同時有效，但是如果其中一個發生狀況，可利用的輸出信號就會產生，特別針對氣動手抓。根據經驗，只要并聯的兩個模塊當中有一個不在狀態，或者兩個都出了問題，即可收到輸出信號。
2.2 抗干擾設計
機電一體化內容很多，電流充足和電壓很高的裝置以及電壓需求小，電流較低的裝置，也就是通常所說的弱電設備，這二者都是存在的，而通常強電裝置本身的磁力以及聲音會將弱電裝置干擾，弱電裝置不但受到強電裝置的干擾，其也會受到相似信號的干擾。此外，對弱電裝置造成干擾的還有磁力聲音以及供電系統，并且可以將供電干擾當做是元件受到干擾并且運行不穩定的主要方面，可以導致內容處理偏差，影響整個系統的最終效果，因此，在設計中一定要注意抗干擾能力。下面幾種方法的抗干擾能力十分有效，被廣泛使用。
2.2.1 屏蔽技術
屏蔽技術可抑制電磁噪聲沿著空間的傳播，及切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑。在裝置中，除了380V和220V電源電纜之外，其余電纜均使用了帶屏蔽層的電纜，這將本信號的干擾源禁錮起來不會對外形成干擾，并且也阻止了外界的向內干擾。
2.2.2 接地技術
接地技術的應用是電路設計中一個不能缺少的角色。系統以及電路將“地”作為一個重要的參考方面，而其中的各個部分，例如電路和電流等都要經過地面，才能形成可以循環的回路。這一裝置中包含了工地，屏蔽以及保護等連地接線，其中，保護地線是將電氣控制柜柜體、操作臺機殼和裝置本體都可靠接地；地線使用的方法都是并聯和單點的形式，對于干擾的抵抗能力很強，屏蔽接地是將所有的屏蔽電纜的屏蔽層通過接地線可靠地接到同一個接地銅排上，電源變壓器和隔離變壓器的屏蔽層接到保護地線。
2.2.3 濾波技術
濾波器是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構成的頻率選擇性二端口網絡，可以插入傳輸線中，抑制不需要的頻率進行傳播，能較小衰減地通過濾波器的頻率段稱為濾波器的通帶。通過時受到很大衰減的頻率段稱為濾波器的阻帶。為了抑制供電電網系統和裝置周邊環境用電設備所產生的電磁噪聲對控制系統和驅動系統的影響，可以達到排除干擾的電氣系統的方式，例如浪涌吸收器等也是其中一項。
2.3 熱設計
元件生產的原料用一定的溫度適應，如果溫度不適宜可能造成原料的性能出現改變，而制造出的元件的效果也會發生差異，但是只強調溫度還不夠，如果溫度適宜，而太長時間也會引起故障，根據發生故障類型和次數的統計，溫度和使用時間的適當和工作效果聯系十分緊密。
通常，溫度如果不正常，太低溫和過高溫都將引起故障，而高溫尤其是引起故障的原因，數據表明高溫度和故障指數之間有直接關系，其各種性能參數，如耐壓值、漏電流、放大倍數、允許功率等都是溫度的函數。在本裝置中，SINUMERIK840D數控系統、SIMODRIVE611D數字伺服驅動系統、松下模擬伺服驅動系統、可編程邏輯控制器（PLC）以及它們的電源都是模塊化結構。每個模塊內都有大量的電子元器件。
結語
本文總結說明了機電裝置中的連接方式和抵抗干擾之間的關系，通過系統的介紹這些方法的運行過程以及缺陷等，提出合理的優化手段，有助于使用者和設計者參考自身所具有的條件對各個線路裝置進行最優設計，找到元件與效果之間的最好關系，促進使用的合理性。
參考文獻
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關鍵詞：香料廚房；網絡閃斷；PROFIBUS-DP
制絲加香加料工序是卷煙加工過程中的重要工序，通過對物料流量的跟蹤、配比，精確控制加料量與加料精度誤差，從而保證成品卷煙的感官質量以及品吸感受。目前制絲車間香料廚房主要負責葉片松散回潮加水、葉片潤葉加料、白肋煙加里料、表料，梗絲加料、梗絲加香，混絲加香等工序的加料加香作業，而香料廚房遠程加料的各子站通過PROFIBUS-DP連接。隨著設備使用壽命的增長，基礎硬件及周邊環境的不穩定，PROFIBUS-DP網絡固有缺陷逐漸顯現，網絡通訊質量嚴重下降，生產過程中的網絡閃斷頻繁出現，最多一天出現5次，嚴重影響車間優質品率。
1 存在問題
1.1 網絡干擾大
香料廚房于2007年進行了異地技改，由于施工原因，香料廚房電控布線的橋架中，動力電纜與網絡線纜混在一起，對網絡通訊產生了嚴重干擾。同時，香料廚房共有10臺變頻器，均通過PROFIBUS-DP進行連接。隨著后期改造、大功率設備的增多，會通過電源干擾、空間輻射干擾等影響通訊系統。而且，變頻器到加料電機所連接的電纜為非屏蔽電纜，變頻器與變頻器間也未安裝等電位導體。因此，在實際生產過程中，網絡干擾隱患重重。
1.2 網絡連接元器件老化
香料廚房網絡內共有2段DP網段，用以連接各個子站、流量計、變頻器、FESTO閥島等共計45件網絡元器件（不含PA網絡元器件）。而這些元器件中，如子站、閥島是通過專用的總線連接器連接，變頻器、流量計等則是DP網線直連元器件接線端子。長時間使用后，直連設備的接線端子會老化松動，造成接線虛或是出現網線銅芯斷裂等現象。
而且，先前技改時所用的PROFIBUS-DP插頭為快裝接頭，卡扣式，該型號插頭安裝方便，但容易老化、干裂。PROFIBUS-DP插頭老化后接線容易松動、斷裂，再加上現場設備震動較大，極易導致PROFIBUS-DP網絡出現通訊故障，從而影響整個生產線的正常運行。
1.3 網絡傳輸距離過長
由于加香加料各工藝段位于車間不同位置，按照距離遠近，香料廚房遠程加料各子站順序圖如下所示：
在整個網段內，子站間的傳輸距離過長，極易造成信號衰減，影響網絡通訊質量。雖然可以通過降低網絡通訊速率保障通訊質量，但由于香料廚房數據交換量大，網絡通訊速率已降至512 Kb /s下限。且在512Kb/s時允許的最大長度為400 m，而最后一個子站與主控柜之間的PROFIBUS-DP通訊線纜長度為560多米，遠遠大于允許長度。
2 改進方法
2.1 規范布線方式，更換防屏蔽電纜
通過分析可知，動力電纜與通訊線纜同在一橋架內，極易產生干擾。因此，利用停產檢修，將網路橋架打開后，對于通訊網線，單獨嵌套小橋架，并加蓋板封閉，無法分線槽布線的則盡量隔離；同時，更換變頻器至加料電機電纜，全部更換為帶金屬屏蔽層的屏蔽電纜；最后，在主電控柜內增設等電位導體，進一步減少干擾。
2.2緊固網絡接線，更換總線連接器
嚴格按照作業指導，緊固流量計、變頻器等元器件的DP接線，尤其注意屏蔽層是否完好。同時，對所有的總線連接器、FESTO閥島總線連接器進行逐一排查，打開塑料外殼，檢查內部接線情況，發現插頭老化、龜裂，立即更換，銅芯斷裂則重新剝制網線。將總線連接器全部更換型號為6ES7 972-0BA52-0XA0的總線連接器。
2.3增設中繼器，對網段進行隔離，減少干擾
通過網絡硬件組態的在線檢測，我們發現了設備頻繁掉線的網絡設備（松散回潮至梗絲加料節點），在其網絡節點處增設中繼器，通過對網段進行隔離，減少網段之間的電磁干擾，同時可以放大網路信號，提高通訊質量。
3 改進效果
上述措施實施完成后，我們對香料廚房網絡情況進行為期一個月的跟蹤觀察，在此期間均未出現間隙性、無規律閃斷問題，網絡通訊質量提升明顯，網絡故障停機次數由平均5次每月減少為0次，提高了網絡的可靠性和抗干擾能力。
4 結束語
通過對香料廚房網絡閃斷案例的分析、解決，我們發現現場總線 PROFIBUS系統的不穩定與基礎硬件條件、周圍的環境有很大關系。雖然網絡閃斷發生時，沒有任何預兆，讓電氣維修人員摸不著頭腦，但是通過監控軟件（網絡硬件組態監控）或設備確定閃斷地點以及基礎硬件的排查，能夠發現問題的端倪，從而更加針對性地進行下一步排查。同時，要提高現場總線PROFIBUS 的可靠性，一方面要求現場總線PROFIBUS的質量和相關設備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強現場總線通訊的穩定性。
參考文獻
[1] 李曉堂.張寶文.馬悅軍.LI Xiaotang.ZHANG Baowen.MA Yuejun 制絲生產線PROFIBUS-DP網絡閃斷現象的改進[期刊論 文]-煙草科技 2013（10）.
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關鍵詞：電梯；PLC；編程；抗干擾
中圖分類號：TU857文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2010)16-0000-01
The Simple Analysis of PLC in Elevator Control
Feng Aimin
(Liaoning First Construction Design Co.ltd,Shenyang110001,China)
Abstract:Through simple analysis of PLC in elevator control,the thesis explains the requiremts of elevator to PLC and analyzes the advantages of PLC system compared with relay sistem.It discusses the basic elements in the design of the PLC system and put emphasis on the mode choice of the system and the basic method of anti-disturbance.
Keywords:Elevator;PLC;Programming;Anti-disturbance
隨著科學技術的發展，電梯成為高層建筑中垂直升降的重要交通工具。國內的電梯產品和正在運行的電梯大多采用繼電器組成的控制系統，缺點是觸點多，故障率高，可靠性差和體積龐大等，采用PLC控制是解決上述問題的重要途徑。PLC已擁有門類齊全的各種功能模塊和強大的網絡通訊能力。其控制范圍由單機自動化、簡單生產過程直至大型集散系統，可以覆蓋現代工業的各個應用領域，滿足絕大部分受控對象的不同控制要求。
一、PLC用于電梯控制的簡單分析
（一）電梯對控制信號的響應要求
電梯一般是由電動機來拖動，運行過程包括起動、正（反）轉、加減速、穩速、制動、停止等。具體的控制主要是對電動機及開門機的起動、換速、停止、運行方向、樓層顯示、層站召喚、轎廂內指令、安全保護指令信號進行管理。
1.電梯無司機人工駕駛，完全自動響應層站召喚和轎廂內指令。
2.電梯起動后，轎廂在一樓，若一樓有呼梯信號，則開門。
3.當電梯“懸停”時，若有呼梯信號且信號對應的樓層高于當前樓層時，則電梯上升，反之則下降。
4.電梯運行時只響應順向呼梯信號，對反向呼梯信號只作記憶。
5.電梯在運行過程中應具有自動換速、樓層顯示、狀態指示、極限位置保護等功能。
（二）PLC能滿足電梯要求的控制功能
在現代電梯上，乘員對電梯只要完成很小的操作，其他動作由自動控制系統進行。要完成這一系列復雜的功能，一臺五層五站交流雙速電梯，控制繼電器達50個，而每增加一層就要增加5個，樓層越高繼電器數目就越多。PLC的邏輯運算功能完全可以代替繼電器，滿足電梯的控制要求。使用繼電器30個以上的線路，采用PLC代替繼電器可獲得很好的性能價格比，電梯的樓層越高，使用PLC控制的優越性就越顯著。
（三）運行的安全性
PLC既無內部配線，不必顧慮饋線松脫、接觸不良、線路漏電或短路，又無接觸點，既不會接觸不良，亦不會由于接觸產生火花干擾電路，可靠性極高。其無故障運行時間達一萬小時以上，其壽命為半永久性，因而可大大提高電梯控制系統的安全性和可靠性。
（四）維護簡單，檢修方便
PLC控制系統具有自診斷功能，其輸入輸出均有信號燈指示，維修人員甚至不必動用電表就可以發現故障。若為內部故障，找到故障的模塊，拆卸幾個螺釘即可更換。
（五）電氣柜體積小，制造安裝工效高
PLC電梯的電氣柜要比同樣功能繼電器電氣柜小得多，可小l/3到1/8，層越高其差值越大。而PLC備料品種簡單，安裝方便容易，只要幾個螺絲即可裝好，更不必內部配線，制造安裝PLC電梯電氣柜比同樣數目樓層繼電器電梯電氣柜提高工效幾倍到十幾倍。
（六）器件標準化，編程工程化
器件標準化按產品目錄選用，可以免除電梯廠要建立自己工控微機產品的投資。編程工程化，簡單易學，極易為熟悉繼電器線路的電梯廠工程技術人員所掌握。使電梯企業可以在不增加投資，不更換人員的情況下進行產品改型換代，生產可編程控制器控制的電梯。
（七）功能性強
用PLC可設計更多的功能，如呼叫切除、重要層密碼停靠、盲層設置等。還具備停電記憶功能，保護斷電前的狀態。
（八）通用性強
僅需簡單修改程序，PLC系統就可與任一種拖動系統相連接的靈活性，同時還具有故障診斷、狀態指示、運行監控等功能。
二、PLC系統設計
（一）電梯方面要考慮的因素
1.電梯的用途。是客梯、貨梯、還是病梯等。
2.電梯的層站數。層數與站數是否一致，有無盲層。
3.電梯的拖動方式。應熟悉拖動系統接口信號的意義、電平和要求的時序。
4.電梯的控制方式和功能。包括信號控制、集選、并聯、有/無司機、消防以及超載、滿載、直駛等。
5.信號采集和輸出方式。層站信號是使用磁感應器、雙穩態開關、光電開關等進行層站記數，或是由旋轉編碼器全程或層站間記數；稱重信號的方式是由分離開關產生，還是由壓力傳感器產生；樓層信號的輸出方式是七段碼還是BCD碼或其它編碼輸出等。這些決定了PLC的I/O點數，PLC的選型，程序容量。
（二）PLC的選型方法
選型時應詳盡了解和掌握產品性能，一般選擇自己熟悉的產品，各公司的PLC產品呈系列化，具體型號應根據電梯控制系統的具體情況，綜合考慮以下幾個方面：
1.I/O點數及方式：輸入分為開關量或模擬量，輸出為繼電器、可控硅、晶體管等形式。
2.存儲容量和存儲器類型：存儲器容量有1K、2K、4K、8K等。EPROM要用專門的寫人器完成程序的存入，且現場不能更改，適合定型后的大規模生產；E2PROM和FlashR0M無須專用寫入器寫入，程序也可現場修改，FlashR0M需要電池維持，E2PROM也適用于定型后的大規模生產。
3.結構：有單元式、模塊式、積木式等。單元式I/O結構固定，而模塊式I/O點可靈活配置。
4.工作電壓：交流10O-240V，直流24V等。
（三）PLC在電梯控制中的編程技術
PLC具有很強的邏輯處理能力，由于電梯在運行過程中各種輸入信號是隨機出現的，同時信號需要自鎖保持、互鎖保護、優先級排隊、數據比較等，因此信號之間就存在復雜的邏輯關系。編程工作主要是針對各種信號進行邏輯判斷和處理。
（四）抗干擾措施
關鍵詞:鐵路牽引供電;信號系統;電磁干擾;施工工藝
中圖分類號:U224文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)06-0172-02
隨著我國現代鐵路信號技術的發展,鐵路信號設備大量采用電子元器件,以計算機聯鎖系統和區間無絕緣移頻自動閉塞系統為代表的現代鐵路信號系統在現場逐漸普及。但是從抗干擾的角度,上述系統更易受到來自于牽引供電系統的干擾。因此,鐵路信號系統的抗干擾研究越來越引起重視。本論文主要分析牽引供電系統干擾信號的產生原因及干擾信號侵入信號系統的途徑,并通過對干擾信號的分析,找到降低或抑制干擾信號的解決辦法,并從現場設計及具體施工安裝和使用維護的角度,提出相應的工程和技術措施,減少和避免牽引供電系統干擾對信號設備產生的危害,以確保鐵路信號系統設備的正常運行,并為設備的現場維護及相關規范標準的制定提供一點參考。
一、高速電氣化鐵路牽引網供電方式及電磁干擾
(一)供電方式
我國電氣化鐵路采用工頻交流制供電,接觸網額定工作電壓為25kV,電力牽引供電主要有AT(自藕變壓器)、BT(吸流變壓器)、直供和同軸電力電纜四種供電方式,不作贅述,簡圖如下:
(二)電磁干擾
所謂電磁干擾EMI(Electromagnetic Interference)是指任何能使設備或系統性能降級的電磁現象。主要有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網絡。任何電磁干擾的發生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑(或傳輸通道)。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式:一種是傳導傳輸方式;另一種是輻射傳輸方式。因此從擾的敏感器來看,干擾藕合可分為傳導藕合和輻射耦合兩大類。而牽引供電系統各種供電方式的特點,決定了牽引供電系統產生干擾信號的種類,主要有傳導性干擾信號、電磁輻射性藕合干擾信號兩種。具體為:一是當牽引電流通過時,對周圍信號系統的電子、電氣設備產生電磁輻射;二是不平衡牽引電流沿軌道傳導到信號設備,或牽引電流對直接驅動的機車電動機產生電磁噪聲,并傳導干擾信號到電源和機車上的機車信號電子設備上;三是牽引電流對相鄰的信號電纜線路產生感應藕合,感應出干擾電壓或電流。
二、電力牽引系統對信號系統的干擾
信號系統各個子系統基本上都是通過電纜線路把室內室外設備聯系起來,室內室外設備間有一定的邏輯聯鎖關系,室內設備通過采集室外設備的狀態,通過聯鎖計算,結合操作人員指令,產生驅動命令,通過驅動電路來對室外設備進行控制,從而確保行車安全和效率。信號系統設備的上述特點決定了干擾信號也只能通過以下途徑進入到信號系統:(1)干擾信號通過鋼軌、信號電纜、接地設備、設備外殼、設備電源等部位進入到信號系統,對信號系統的正常運行產生干擾;(2)牽引電流產生的干擾信號以空中幅射的方式,即以電磁波方式向空中幅射,對信號系統的電子設備產生干擾;(3)干擾源通過感應的方式禍合到電纜等信號設備中去。
由于幾種牽引供電方式中牽引電流都不同程度地要以鋼軌(大地)為回路,而我國現有的鐵路信號系統中無論區間自動閉塞系統還是站內聯鎖系統,都是以軌道電路來檢查列車占用情況并作為信息的傳輸通道。所以牽引電流回流與軌道電路共用的同一載體――鋼軌是使信號系統受到干擾的一個最主要原因。同時,牽引電流的高電壓和電力機車運行時產生的含有豐富諧波的大電流會對周圍電磁環境產生嚴重的電磁干擾(EMI)。
三、信號系統抑制干擾信號的施工工藝
要降低或減輕牽引供電系統對信號系統的干擾,應該從牽引供電系統本身入手,在設備選型、設計計算、工程措施的方面入手,減少干擾信號的輸出。本部分重點探討信號系統抑制干擾信號的施工工藝和工程措施。
(一)設備選型
1.在供電方式的選擇上盡量采用BT、AT或同軸電力電纜供電方式,使牽引電流主要經回流線、正饋線或外導體流回牽引變電所,提高供電回路的對稱性,降低接觸網感應電流的影響。
2.在牽引變電所中安裝并聯電容補償裝置,以降低諧波干擾。這樣一方面可以起到濾波作用,另一方面可以改善功率因數。
3.選擇合理的機車類型或在機車上采取措施。在機車上安裝并聯補償電容和濾波裝置,在電力機車變壓器二次側安裝3次和5次獨立支路,在改善功率因數的同時可以濾去3次和5次諧波。
(二)牽引供電系統減少干擾信號的工程措施
1.在采用直供方式供電時架設架空回流線。利用接觸網線與架空回流線間的互感作用,提高供電回路的對稱性,使大部分回流電流經由架空回流線流回牽引變電所。
2.設有軌道電路的區段,吸上線、保護線、接地線及線路間的橫向等電位連接線嚴禁與直接與鋼軌相連,應連接至扼流變壓器中心端子;當采用無絕緣軌道電路時,吸上線、保護線、接地線及線路間的橫向等電位連接線只能通過空心線圈中點連接。
(三)施工工藝
在施工工藝要求方面,嚴格按設計及工藝標準施工是工程質量達標的先決條件,在現場施工和維護中,采用如下措施,能有效的減少干擾的影響:
1.室內屏蔽電纜、數據線等線纜的屏蔽網采用懸浮方案。不與綜合地線相連,通過法拉第電籠與線纜屏蔽網的雙重屏蔽,有效防止感應及輻射的干擾;使聯鎖微機邏輯地懸浮,防止因為地電位升的影響造成計算機邏輯錯誤。
2.加強鋼軌連接線及箱合引接線和各種類型的電纜施工工藝,從而減輕干擾。施工細節問題都要嚴格要求,打軌道眼的距離長短、軌道眼眼徑的誤差、螺絲的松緊、墊片不墊、屏蔽網剝出的長短等看似很小的問題,都會影響到信號設備的正常工作狀態。
3.為確保牽引電流縱向不平衡系數不得大于5%。凡通過交流牽引電流的鋼軌,其軌端接續線應采用焊接式的多股銅線,其截面積不應小于50mm2。條件不具備時,應采用一根銅焊接線和一根塞釘式接續線并聯運用,不得采用兩根塞釘式接續線并聯運用代替一塞一焊。
4.計算機聯鎖系統內部各微機之間的通信全部通過光纜進行連接,提高系統的抗干擾性及防雷性能,保證系統有高的運行穩定性。
5.在工作中要盡量保證鋼軌接續線完好,緊固扼流箱中點連接線(連接板)以及扼流箱連接端子,使其接觸良好。工務軌端魚尾板螺栓緊固,供電接觸網桿塔火花間隙良好,地線不能直接與鋼軌相連,以便盡量減少軌道電路的橫向不平衡,降低牽引電流不平衡對軌道電路的干擾。
6.在相敏軌道電路的接收端串聯電阻,增加25Hz信號發送功率,使室外變壓器端子達到送受電端電壓標準,且確保一送多受區段各受電端電壓調整平衡,極叉正確,并保證室內軌道繼電器端電壓不超標,防止因為干擾造成繼電器的錯誤吸起或落下。
7.貫通地線嚴禁以電纜鋼帶連接或代替(這種情況經常發生在支線電纜接地時,施工人員怕麻煩直接用電纜護套連接貫通地線),避免貫通地線接地不良地點高電流通過鋼帶。另外用電纜護套代替地線時,當機車啟動時接觸網發生斷線、短路或絕緣破損時會有很高的電流通過護套入地,對電纜造成損壞或腐蝕。有時直擊雷擊中鋼帶時也會造成電纜燒毀。
8.在交流電氣化鐵路區段,信號設備外緣距接觸網帶電部分的距離小于5m的均應接地。
四、結語
今后,隨著我國高速、準高速、客運專線等線路在路網中的比例逐漸增加,各種高新技術設備不斷在鐵路現場應用,所以對電氣化干擾的研究要更加深入和重視,加大新型高速、準高速鐵路等電子信息和控制設備的抗干擾性能研究力度,以適應我國鐵路不斷發展的情況需要。
參考文獻
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【 關鍵詞 】 衛星廣播；防插播；AES編解碼 【 中圖分類號 】 TN93
Technology Discussion on Satellite Broadcast Preventing from Insertion
Lu Lin 1 Zou Nan-jing 2 Jiang Hao 1
（1.No.36 Research Institute of CETC ZhejiangJiaxing 314033；
2.Zhejiang Radio and Television Group ZhejiangHangzhou 310005）
【 Abstract 】 The article bases on present situation and development trend of satellite broadcast preventing from insertion， has carried on the thorough discussion to the satellite broadcast transmission guard measure.To ensure reliable run of satellite broadcast and television system，construct and consummate safe broadcast system have the important reference significance.
【 Keywords 】 satellite broadcast； preventing from insertion； AEC code
1 引言
廣播電視作為，是最為重要的宣傳陣地，也是老百姓喜聞樂見的傳播工具，受眾面十分廣泛，因此廣播電視的插播亦將演變成突發的公共安全事件，廣播電視安全播出已經成為廣電系統的生命，根據中央政令各播出機構必須按照在任何時間、任何情況都不出現非法畫面的要求做好安全播出工作。
目前，中央和省級廣播節目大部分通過衛星鏈路，采用與電視節目復用上行的方式為調頻覆蓋點提供節目信號。研發基于衛星傳輸的廣播節目防插播安全防范系統，對增強技術防范，切實提高安全播出保障能力具有十分重要的意義。
2 研究現狀和發展趨勢
針對惡意干擾，我國專家已提出了一些衛星抗干擾措施，主要有幾種方法。
1）信號壓制法。即增加正常廣播節目信號的上行功率，使得信號強度明顯大于干擾，以壓制干擾信號。
2）空間隔離法。即上行固定賦形波束接收。衛星轉發器接收天線的固定賦形波束僅覆蓋各地合法的特定地區，不包含最有可能產生干擾的地區，以達到抗干擾目的。
3）頻率隔離法。即改變上行信號頻率。當衛星上轉發器接收機接收到干擾信號時，轉發器接收機依據控制信號及時改變接收頻率以拒收干擾信號，并同時對應改變給定地面上行站發射頻率，以使轉發器接收機能繼續接收并轉發合法上行信號。
這些干擾措施，能夠在一定程度上對特定區域的衛星干擾進行隔離，但無法從根本上防范惡意干擾和非法插播。
3 衛星廣播防插播可行性分析
目前全國絕大多數廣播電臺采用MPEG1-LAYER2音頻壓縮編碼標準。主要依據屏蔽模式通用子帶編碼復用和自適應譜感知熵編碼算法。傳輸信號帶寬為20Hz-20KHz。衛星上下行傳輸鏈路分別如圖1和圖2所示。
在衛星地球站上行端增加信號處理設備，實時對節目源進行增加認證標識處理，衛星地面接收下行端，增加特征信號檢測裝置，對數字衛星接收機送出的信號進行節目源合法性認證檢測，只有通過認證的信號才能進行處理并經過FM發射機發射輸出。從而對衛星上行干擾進行有效隔離。
4 衛星廣播防插播具體實現
4.1 系統方案
分析衛星傳輸鏈路，將信號處理設備置于MPEG2信源編碼與復用器前端，AES節目源信號首先經過信號處理設備接收解碼，插入標識認證信號后重新編碼輸出至MPEG2復用器，然后送往衛星發射機發射輸出。在衛星下行鏈路，特征信號檢測裝置首先對送入的AES信號進行特征解析，只有經過標識認證的信號才能輸出給下游設備，對于未經認證的非法信號，自動切斷輸出并發出報警信號。
4.2 AES編解碼
AES是廣播級數字音頻傳輸標準，也是地球站進行模擬音頻數字化編碼、傳輸的理論依據，它通過一條傳輸線進行數字音頻數據串行傳輸，提供兩個通道的音頻數據，在發送和接收端需要對其進行耦合變換，以獲得較好的共模抑制且避免信號的大地回路，具備通訊控制、狀態信息和較好的檢錯能力。AES的接收與編解碼的成功與否是整個系統是否構建成功的重要保證。
AES的編解碼由芯片CS8420結合可編程邏輯器件EP2C50F484實現。AES信號經CS8420接收，并解碼為采樣頻率與下游設備相同的串行碼流，EP2C50F484對其進行緩沖，確定幀同步，判斷音頻數據、輔助數據和信息位，并將有效數據檢出同時與調制后的標識認證信號合并并重新打包送入CS8420編碼為AES信號送入MPEG2復用器。
AES/EBU幀和子幀的結構如圖3所示，其中X、Y和Z都是子幀頭的表示符號，相當于同步信息。每幀的第一個子幀的頭用X表示，第二個用Y表示，但是第0幀的第一個子幀頭要用Z表示，以表示一個塊的開始。
4.3 對源信號的標識認證
在衛星地球站上行端的廣播節目源信號中實時加入標識認證信號，選取頻率為16kHz以上的至少一個頻率值作為特征頻率，將標識認證信號調制到特征頻段，來自衛星地球站上行端的廣播節目源信號和調制后的標識認證信號經過預處理和幅度控制后進行疊加，由發射站上星廣播；
承載對源信號標識認證的信號處理設備由于位于MPEG2復用器前端，在MPEG2復用器中輸入的碼流不可避免的要經過MPEG2有損壓縮、復用、調制、發射、接收等一系列過程，因此要想使處理后的音頻流能被正常識別及解析，加入的標識認證信號必須符合音頻信號的特征，這里選擇一段連續的基帶信號。
為了從連續的基帶信號中取出離散的數字信息，必須要在最佳抽樣時刻判決得到原始數據。同時為了保證源信號的傳輸質量，采用鎖相環技術提取源信號的采樣時鐘和碼流BIT時鐘，以保證經特殊處理后源信號采樣率和傳輸流同步。
4.4 對接收信號的認證識別
在衛星下行鏈路，對輸出的AES數字信號進行解碼，并對解碼后的信號進行實時解析，對節目流中的標識認證信號進行捕獲、分析，以確定節目信號的合法性。考慮到干擾情況的多樣性，解析算法必須具有一定抗干擾特性，通過設計合理的判決機制，在出現日凌、太陽黑子爆發等非惡意干擾引起的衛星信號瞬時不穩定時，能確保正常播出；在發生嚴重惡意干擾、非法插播時，迅速切斷節目流的傳輸，并發出相應的提示或告警信息。
5 結束語
研究基于衛星傳輸的廣播節目防插播技術有助于構建和完善廣播安全播出保障體系，抵御惡意插播行為，杜絕廣播節目出現非法信號，同時可以有效減輕管理人員的工作壓力，減少監控人力物力投入，具有顯著的政治和經濟效益。
參考文獻
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[2] 盧琳. 衛星廣播節目防插播系統研究[碩士學位論文].東南大學，2012.
基金項目：
為2012年度浙江省科技廳重大科技專項（優先主題）社會發展項目――基于衛星傳輸的廣播節目防插播系統。
作者簡介：
盧琳（1979- ），女，漢族，通信指揮學院，本科，東南大學工程碩士學位，中國電子科技集團第36研究所，工程師；研究方向：視音頻傳輸編解碼及信息安全領域。
關鍵詞：電氣火災 報警系統 設計
中圖分類號： F407 文獻標識碼： A
電氣火災屬于火災但又不同于一般的火災，傳統火災探測方法并不可靠，需要一套專門針對電氣火災的報警系統。CAN(Control Area Network)總線屬于一種應用比較廣泛的現場總線，專門用于工業自動化領域，可以實現點對點、一點對多點及全局廣播幾種方式傳送接收數據。該系統不僅能及時發現電氣火災隱患，避免或減小火災事故的發生，而且還可以對供電線路進行故障檢測與診斷，實現對電氣故障隱患的預警，避免事故的發生。在電氣故障發生時，及時切斷故障線路實現對供電線路的保護，并避免事故范圍擴大，從而提高供電線路的可靠性。
1電氣火災報警系統總體方案設計
1.1總體方案設計
本文所設計的系統采用三層結構（圖1.1）：最底層為火災探測器，下級控制器為火災監控控制器。電氣火災報警監控系統終端（上位機）。電氣火災監控系統由電氣火災監控設備、電氣火災監控探測器組成，能在當被保護線路中的被探測參數超過設定值時，發出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統。火災監控設備能發出聲、光報警信號和控制信號，指示報警部位，接收來自電氣火災監控探測器的報警信號，記錄并保存報警信號的裝置；電氣火災監控探測器能夠探測被保護線路中的剩余電流、溫度等電氣火災危險參數的變化；火災探測器安裝在事發現場，完成數據采集、分析火警信號，并把報警信號送至監控器的功能；監控器與探測器通過CAN總線實現板間通信，上位機與監控器之間通過RS232總線進行通信；火災監控控制器能對探測器模塊直接控制，電氣火災報警監控系統終端（簡稱上位機）為整個系統的主機，遠離現場，由管理人員實現控制，承擔著系統的管理功能。
1.火災信號 2.火災探測器 3.通信媒介 4.火災監控控制器 5.監控系統終端
圖1.1電氣火災報警監控系統圖
1.2工作原理
每個探測器必須都擁有一個不同的ID，用于相互區別其他的探測器，探測器和監控設備之間則通過CAN總線通信。監控設備通過液晶屏實時顯示各監控線路的運行狀態,。一旦檢測到報警信號,探測器通過再次檢測核驗，核實信號后，探測器控制斷路器迅速切斷電路，發出聲光報警,并把報警信息發送給監控設備。監控設備接收到報警信息,則顯示報警所在節點的位置、報警類型、報警值和設定值等。探測器會一直保持聲在使用之前,先根據需要設置好漏電流報警值和溫度報警值。光報警信號,直到用戶按消音鍵消除聲音或排除故障后才能恢復正常。同時發出聲光報警信號,提醒消防人員及時去現場查明原因,有效預防電氣火災的發生。還可以存儲報警信息,作為消防人員排查火災原因的依據。
2電氣火災報警系統硬件系統設計
2.1探測器的硬件設計
火災探測器由傳感器、信號調理電路、數據處理、按鍵與顯示界面、CAN通信接口等部分組成。探測器采集溫度信號，熱敏電阻元件將溫度的變化轉換為電信號。本系統采用自帶A/D 接口的STC12C5410AD 單片機為運算核心，該系統運行快，低功耗，抗干擾能力強，指令代碼完全兼容傳統8051。溫度探測器輪流采集下級終端溫度探頭傳遞過來的信號，溫度探頭發生故障時，故障指示燈顯示并鳴叫示警；探頭探測的溫度值超出火災報警閾值時，溫度探測器發出聲、光報警信號，值班人員受到信號后消除音響，根據溫度探測器指示處理現場；鍵盤和顯示電路主要是由按鍵輸入電路、指示燈顯示電路、顯示驅動電路及數碼管顯示電路組成，通過這些電路實現對溫度探頭的火災報警閾值的設定，顯示測量的溫度值，指示溫度探頭的狀態（即故障狀態、火災報警狀態、正常工作狀態）。
2.2監控器的硬件設計
監控器的結構與探測器的區別在于去掉了傳感器、增加了報警和聯動消防電電路。系蜂鳴器負責系統的監控系統的報警功能，微型繼電器負責聯動消防電路，微型繼電器用于控制報警燈及驅動相應的接觸器。單片機I/O需要驅動電路轉換從而驅動繼電器，調整輸出的驅動電壓、電流以滿足繼電器的要求。在繼電器線圈兩端設計有并聯的續流二極管，使繼電器線圈產生的感應電流通過二極管流動，使三極管得到保護。在繼電器的觸點設計有阻容消弧電路，避免因為繼電器觸點斷開使產生的有害電弧。
2.3抗干擾設計
環境因素如濕度、溫度、電場、磁場等都會對設備進行干擾，從而使報警裝置發生誤判而發生誤報、漏報的現象。因此，電氣火災報警監控系統必須具有很強的抗干擾能力。本系統電磁干擾源主要包括微處理器，微監控器，靜電放電，傳感器，瞬時功率元件，例如：繼電器，電源等。針對這些干擾源，首先使用電磁屏蔽的方式，其次，對采樣信號進行識別和過濾，在采樣電路中加入有源濾波和無源濾波電路能有效避免測量干擾。最后采用抗干擾電源，能抵抗電源線或數據線等引線引入的串擾。在系統軟件設計上采用軟件濾波，進一步減少干擾。此外，合理布置各種芯片、元件，將高壓元件與低壓元件盡量隔離。電路板上接地線適當加粗，使之能通過三倍以上額定電流。交流地線與直流地線嚴格地分開，以避免彼此干擾。
3 CAN總線網絡硬件設計
3.1 CAN總線接口電路設計
圖3.1 CAN總線接口電路圖
CAN總線接口電路主要由獨立CAN通信控制器MCP2515（U2）和總線收發器 MCP2551（U3）兩部分組成。其中MCP2515 執行對報文封裝打包和接收解包的CAN協議；MCP2551 負責將 MCP2515 傳送的數字信號轉換為 CAN總線上的差分電平信號，完成電平轉換。總線兩端的120歐的電阻能夠匹配總線阻抗，提高數據通信的抗干擾能力。
3.2 CAN總線網絡設計
CAN總線是電氣火災報警監控系統的通信鏈路，其通信的穩定性決定了火災報警控制系統的運行成敗。本系統采用普通的雙絞線作為媒介，訊媒介將若干個節點連接起來形成了CAN總線的網絡。圖3.2所示電氣火災報警監控系統的CAN網絡結構中，可靠通信距離L取決于總線的通信速率，速率越高，其允許值越小。按照CAN 的國際標準IS011898，總線的位速率小于5Kbps，L的允許值可達1 0公里，R的取值范圍在100~120歐之間；總線的位速率為1 Mbps 時，S和L的值不宜大于40米。
圖3.2電氣火災報警監控系統的CAN網絡結構
3.3 CAN網絡總線通訊的軟件設計
CAN總線通訊程序包括 MCP2515 的初始化、節點自測、通信波特率偵測程序，使用面向單片機的Keil C語言編寫。MCP2515正常工作前要進行SPI 接口的數據傳輸速率、CAN 通信的波特率、MCP2515 的接收過濾器和屏蔽器以及發送和接收中斷允許標志位等初始化設置。初始化之后，主監控程序調用的數據發送、接收及其他通信任務相關子程序。MCP2515 主要采取中斷模式進行總線數據的接收和發送。中斷處理程序包括總線錯誤處理子程序、發送接收、放棄發送子程序等。所有探測器和監控器主程序提供CAN總線中斷和HD7279 中斷。前者用于數據通訊，包括接收中斷、發送中斷、報文錯誤中斷、總線活動喚醒中斷、錯誤中斷、中斷確認，靈活的運用中斷可以有效的的提高CAN總線的通訊效率與質量；后者主要負責參數設定，復位功能等按鍵功能地實現。MCP2515 有八個中斷源，CANSTAT.ICOD（中斷代碼）位的編碼反映等待處理的中斷源。當同時發生多個中斷時，INT引腳將保持低電平狀態直至單片機復位。
4結語
目前國內的電氣火災報警系統還普遍采用傳統的現場通信技術，信息集成能力不強，控制器獲取的信息量有限，因此，更加先進的電氣火災報警系統的開發和普及需要該領域的同行們一起努力實現。
5參考文獻
[1] 楊曉華，候巍，王樹新等．基于CAN總線的分布式控制網絡設計.低壓電器,2006，1：40-43
[2]劉滏.災報警圖文控制系統后臺通信的設計與實現（碩士學位論文）.四川：電子科技大
