1引言

包裝機是一種煙草高速包裝設備，其控製係統 是以工業計算機技術為主，實現機器的過程控製、參數設 置、人機交互等功能，並對機器運行情況監測和管理。由於 生產現場往往存在大量的電和磁的幹擾源，它們可能會破壞 某部分電路甚至是整個係統的正常工作，因此抗幹擾技術就 顯得尤為重要。本文根據幹擾產生的機製，提出相應的抗幹 擾對策，以保證設備的可靠性和包裝產品質量的穩定性。

2控製係統的組成

包裝機控製係統的核心是CPU模塊，它以一定 的時序接收來自機體上檢測元件釆集到的信息及數據，進 行分析、判斷和處理後，通過係統總線把處理結果輸出到 執行機構去控製生產流程，同時也將有關的狀態信息和數 據通過工業測控局域網送給操作員控製台OPC。OPC是一個 專供顯示包裝機工作狀態信息和數據的工業計算機，它是 麵對操作員、維修人員和管理人員，並提供多方位信息量 的智能終端，包裝機組控製係統組成框圖如圖1所示。

圖1 包裝機組控製係統組成框圖

3係統幹擾源的分析

幹擾信號主要通過三種途徑進入計算機控製係統:電磁 感應、傳輸通道和電源線。包裝機控製係統在設計上使用 兩個CPU,它們之間又通過局域網絡進行通信，因此計算 機係統的可靠性及抗幹擾性是機器穩定運行的主要因素， 按幹擾信號進入計算機係統的途徑有以下的一些幹擾源。

3.1電源

工廠裏往往多台機器共用一個電源，某些大型設備的 起、停，電源負載的急劇變化等，都會產生很大的幹擾信 號，特別是動力設備啟動時，瞬間電流能夠達到額定電流 的6-11倍，會產生大電流衝擊的暫態幹擾，便會通過供電 係統而進入控製係統，從而影響係統的內部總線。

3.2輸入輸出通道的幹擾

包裝機使用了大量的檢測傳感器，各種檢測 信號的傳輸必須用幾十米長的電纜相連接，很容易接收周 圍強電設備的幹擾。電纜連接以及外界幹擾等問題都會產 生極大的測量誤差，甚至會使模擬信號失真，數字信號出 錯，計算機係統根據這種輸入信息作出的反應必然是錯誤的，將導致輸出執行機構的誤動或振動，產生嚴重後果。

3.3執行機構

機器中包含各種執行部件如電機、電磁鐵、加熱器 等，電機的起停和電磁鐵的吸合與斷開會通過多種途徑對 控製係統的電源以及信號造成瞬時幹擾，還有執行開關、 執行機構線圈動作回饋的幹擾，執行機構接通或斷開瞬 間，由於負載電感部分產生反電勢，衝擊正常運行的係 統，使運行的程序混亂或“跑飛"。

2. 開關量輸入、輸出線使用雙絞線，電源到中 心機籠的連線釆用屏蔽線。實施屏蔽技術，可較好地抑製 幹擾問題。
3. 光電隔離:隔離幹擾就是從電路上把幹擾源與敏感電 路部分隔離開來，使它們之間不存在電的聯係，或者削弱 它們之間電的聯係。總線控製係統與外部輸入輸岀接口電 路，采用光電隔離全浮空技術，即釆用發光二極管和光敏 三極管組成的光耦合器件進行信息傳輸。它將計算機係統 與各傳感器、開關、執行機構等從電氣上隔離開來，免受 外部的幹擾。
4. 線纜的布局:係統中使用了很多電線、電纜，包括電 源饋線、電壓(流)信號線等，不但傳導性幹擾是沿著傳輸 線傳遞，而且感應性幹擾、輻射性幹擾也常常作用於傳輸 線，再通過其傳遞。所以係統的設計應考慮控製櫃與機體 之間信號電纜、電源電纜(線)走向、布局，把強信號線與弱 信號線分開，避免平行走向，強電的饋線單獨走線，不共 用線槽，盡量減少傳輸線路間互相影響，確保係統的安全性。

4.3執行機構幹擾的抑製措施

1. 使用阻容元件:當控製繼電器觸點連接一定的負載 後，其開合過程會產生拉孤打火現象，這實際上也是一種 能量的釋放形式，當然也會引起電磁幹擾，為此，可在觸 點兩端並聯1個由電阻電容串接的RC滅弧器，吸收觸點產 生的尖峰幹擾，消除因繼電器吸合、斷開時產生的脈衝電 壓。
2. 二極管:由於線圈是感性元件，開關過程中其內部儲 能的變化會伴隨著產生電磁幹擾和感應電動勢，從而會威 脅到線圈驅動電路的安全。為此，一般在線圈兩端反並聯 1個開關類泄流二極管，為感應電勢的泄放提供通道。或 使用二極管加電阻、二極管加齊納二極管與負載並接的方 法。
3. 非線性壓敏電阻:壓敏電阻與負載並接，把觸點斷 開負載時的反電勢，利用非線性壓敏電阻的穩壓特性來吸 收。

5軟件抗幹擾措施

盡管我們采取了硬件抗幹擾措施，但由於幹擾信號產 生的原因錯綜複雜，且具有很大的隨機性，有些幹擾是用 硬件措施難以解決的，隻能采取軟件的方法加以抑製，消 除其對係統的影響，係統的軟件抗幹擾設計主要包括以下 內容。

5.1軟件冗餘

當CPU受到幹擾後，往往將一些操作數當作指令碼來 執行，引起程序混亂。這時我們首先要盡快將程序引入正 軌。當程序“跑飛”到某一條單字節指令上時，便自動納 入正軌。當"跑飛”到某一雙字節或三字節指令上時，有 可能落到其操作數上，從而繼續岀錯。因此，常在一些對 程序流向起決定作用的指令之前插入2條NOP指令，以保證 “跑飛”的程序迅速納入正確的控製軌道。

5.2軟件陷阱的設置

指令冗餘不能完全解決程序“跑飛”的問題，若“跑 飛”的程序沒有落到程序區則指令冗餘就無能為力了。對 於此種情況采用

設置軟件陷阱的方法加以解決。這種方法 是在非程序區設置攔截措施，當PC失控、程序“跑飛”進 入非程序區時，使程序進入陷阱，從而迫使程序返回正常狀態。

5.3自診斷

包裝機控製係統中包含大量的自診斷功能，從技術上 可歸結為係統開機自診斷、周期性自診斷等。它可以檢査 計算機係統RAM區數據是否安全，係統定時器、係統接口 是否正常完整等，若不正常給出信息提示或報警提示。對 係統運行過程中係統零漂自檢、係統自動校正、係統自動 補償等，以提高係統運行的準確性和可靠性。

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