檢定系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計是基于系統(tǒng)的可靠運行方面的考慮，由于該系統(tǒng)是個微機測控系統(tǒng)，容易受到各種干擾而產(chǎn)生誤動作或產(chǎn)生錯誤的采集。而且這個系統(tǒng)用到了變頻設(shè)備，變頻器的干擾是個重要的干擾源，所以在設(shè)計流量計檢定系統(tǒng)時必須考慮抗干擾的問題。

    1 電氣設(shè)備抗干擾的一般技術(shù)

    電氣設(shè)備的干擾一般指的是電磁干擾[1]，抑制電磁干擾的方法可以分為硬件抑制和軟件抑制方法[2l。

    1.1 硬件方法

    （1）濾波技術(shù)

    在信號傳輸中，由于各種因素的影響，在信號上往往會疊加很多干擾噪聲而妨礙系統(tǒng)正常工作。加入濾波器就是使有用信號頻率能有效通過，而抑制噪聲頻率的通過。根據(jù)信號的頻譜特性，可將濾波器設(shè)計為低通、高通、帶通和帶阻4種。根據(jù)濾波器的結(jié)構(gòu)可分為無源濾波器和有源濾波器兩類。

    （2）隔離技術(shù)

    把從測控現(xiàn)場引進的干擾通道切斷，從而達到隔離現(xiàn)場干擾的目的。常用的隔離方式有光電隔離、繼電器隔離和變壓器隔離三種。

    （3）屏蔽與接地技術(shù)

    屏蔽與接地是提高系統(tǒng)抗干擾能力、抑制噪聲的重要手段。屏蔽是指用屏蔽體把通過空間與電場、磁場或電磁場的耦合通道隔離。良好的屏蔽是和接地緊密相連的。接地又分為安全接地、工作接地和屏蔽接地三類。

    （4）去耦技術(shù)

    數(shù)字電路信號電平轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生很大的沖擊電流，并在傳輸線和供電電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降，形成嚴重干擾。為了抑制這種干擾，在電路中要配置去耦電容，即在門電路的電源端與地線端加接電容。

    1.2 軟件方法

    對微機系統(tǒng)的干擾，往往具有隨機性且頻譜范圍很寬，因此，在采用硬件抗干擾措施的同時，還必須加入軟件抗干擾措施，以確保系統(tǒng)的正常運行。常用的軟件抗干擾技術(shù)有：

    （1）數(shù)字濾波技術(shù)

    用來抑制疊加在模擬輸入信號上的噪聲。尤其適用于硬件濾波難以消除的偶然脈沖干擾、低頻干擾和周期性波動干擾的場合。

    （2）“看門狗”技術(shù)

    這是一種由硬件或軟件或兩者結(jié)合的抗干擾技術(shù)。微機系統(tǒng)受到強干擾產(chǎn)生失控，引起程序亂飛或使程序陷入死循環(huán)，而測控系統(tǒng)的應用程序往往采用循環(huán)運行方式，循環(huán)時間固定?！翱撮T狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視循環(huán)運行時間，發(fā)現(xiàn)超時，則認為系統(tǒng)陷入死循環(huán)，系統(tǒng)就自動復位并從0000H地址重新啟動。

    2 檢定系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

    檢定系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計主要有三個方面：（1）采集系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計；（2）供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計；（3）變頻器的諧波抑制。

    2.1 流量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

    流量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)指的是工控機和ADAM500及I/0模塊。通過采取以下一些接地和屏蔽措施，能有效地抑制電磁干擾[3]。

    （1）采取模塊信號端子板連接

    （2）采取ADAM5000單端接地

    模塊的數(shù)字輸入輸出公共端與ADAM5000的GND連接，信號線外層使用屏蔽線，然后在ADAM一端接地。

    （3）工控機與ADAM5000的地線連接

    （4）這個系統(tǒng)地線與“大地”連接

    2.2 流量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計

    前面提到，抗干擾方法有軟件措施，有硬件措施，也有軟件硬件相結(jié)合的措施。在流量檢定系統(tǒng)中同時使用了軟件抗干擾措施――數(shù)字濾波。

    流量脈沖信號到工程數(shù)字量的轉(zhuǎn)化以及工程流量數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬控制信號，在轉(zhuǎn)化過程必然存在干擾的侵入，為了確保轉(zhuǎn)化結(jié)果的可靠，必須多次采樣，得到一系列的數(shù)據(jù)序列，通過某種處理才能得到可信度較高的結(jié)果。這種從數(shù)據(jù)系列中提取逼近真值的數(shù)據(jù)軟件算法，通常稱為數(shù)字濾波算法。數(shù)字濾波算法主要是抑制隨機性干擾。數(shù)字濾波方法有多種，每種方法各有優(yōu)缺點，在本系統(tǒng)中使用的是去極值平均濾波方法。

    2.3 供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

    流量計檢定系統(tǒng)中采用交流和直流供電。工控機和ADAM模塊所需直流電是市電經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后得到的。由于變壓器的初級繞組接在市電電網(wǎng)上，電網(wǎng)上的各種干擾便會引入系統(tǒng)。

    為了有效地降低電源干擾，保證系統(tǒng)可靠運行，在設(shè)計電源供電電路時采用交一交隔離和直一直隔離變換器。

    2.4 變頻器諧波干擾抑制

    自動檢定系統(tǒng)中用變頻器來調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到控制流量的目的。由于變頻器的存在，不可避免地存在諧波干擾的問題。流量計檢測系統(tǒng)的抑制諧波干擾措施有兩個。

    （1）切斷干擾的傳播途徑

    a.通過共用的接地線傳播干擾是干擾傳播的最普遍的方式。將動力線的接地與控制線的接地分開是切斷這一途徑的根本方法，即將動力裝置的接地端子接到地線上，將控制裝置的接地端子接到該裝置盤的金屬外殼上。

    b.信號線靠近有干擾源電流的導線時，干擾會被誘導到信號線上，使信號線上的信號受到干擾，布線分離對消除這種干擾行之有效。實際布線時常常把高壓電纜、動力電纜、控制電纜與儀表電纜、計算機電纜分開走線，分走不同的橋架。

    （2）抑制干擾源上的高次諧波

    抑制高次諧波的方法很多，各有優(yōu)缺點。在本系統(tǒng)中運用如下方法：

    a.在變頻器前側(cè)安裝線路電抗器，抑制電源側(cè)過電壓，并能降低由變頻器產(chǎn)生的電流畸變，避免使主電源受到嚴重干擾。

    b.在變頻器前加裝LC電路無源濾波器，濾掉高次諧波。濾波器包括很多級，每一級濾掉相應的高次諧波。通常濾掉5次和7次諧波，但該方法完全取決于電源和負載，靈活性小。

    C.變頻器與工控機及I/O模塊分室安裝。

    3 結(jié)論

    本系統(tǒng)采用上述措施后，高頻的輻射電流被限制在本系統(tǒng)內(nèi)部，向外的輻射大大減弱，離系統(tǒng)2m的范圍內(nèi)干擾比較明顯，而2m以外則很快減弱。由此可見，采用的抗干擾措施的效果非常明顯，從而可以忽略其對周圍其它設(shè)備的干擾。實踐證明，在設(shè)計流量計自動檢定系統(tǒng)時，應用必要的抗干擾技術(shù)，是流量計檢定系統(tǒng)安全可靠運行的必要保證。針對本文介紹的抗干擾技術(shù)可以應用到類似的自動化系統(tǒng)的設(shè)計中。

    參考文獻

    [1]高攸綱.電磁兼容總論[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.
    [2]白同云，呂曉德.電磁兼容設(shè)計[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.