工業(yè)稱重儀表的抗干擾與處理攪拌系統(tǒng)復雜工況的要求
(5)防雷擊措施
室外使用的單片機系統(tǒng)或從室外架空引入室內(nèi)的電源線、信號線,要考慮系統(tǒng)的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有:氣體放電管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。氣體放電管是當電源的電壓大于某一數(shù)值時,通常為數(shù)十V或數(shù)百V,氣體擊穿放電,將電源線上強沖擊脈沖導入大地。TVS可以看成兩個并聯(lián)且方向相反的齊納二極管,當兩端電壓高于某一值時導通。其特點是可以瞬態(tài)通過數(shù)百乃上千A的電流。
(6)電源系統(tǒng)抗干擾
由于工業(yè)電源特別是攪拌設備的電源工況復雜,因此如何在不穩(wěn)定電源場合確保儀表工作穩(wěn)定尤為重要。
常用的開關電源與線性電源相比各有優(yōu)缺點:開關電源作為恒功率器件,外部供電電壓高則輸出電流小,電壓低則輸出電流大,從而維持輸入到儀表內(nèi)部的功率恒定,從而減少儀表內(nèi)部溫度差,更不會因過熱造成元件損壞。而線性電源在電壓升高時,電流將增大,特別是電壓運行高于240VAC時,內(nèi)部溫升加快,會造成變壓器或三端穩(wěn)壓器等損壞,在低于220VAC時,會造成運行不可靠或停止運行。所以一般工業(yè)控制采用開關電源方式,而試驗或商用設備采用線性電源較為合理。由于電源波動會造成儀表輸出的激勵電壓波動,因此稱量值會隨之變化,故應采用較為保險的多級穩(wěn)壓方案。UNI800與TR600均采用二級穩(wěn)壓,當外部電壓波動,對儀表讀數(shù)影響甚??;而有些儀表采用一級穩(wěn)壓,稱重數(shù)值隨外部電壓波動而異常變化根本無法滿足要求。
(7)模擬信號輸出
有些稱重儀表廠家為降低成本,往往采用12位脈寬調(diào)制方法輸出模擬信號,這有幾個壞處:①由于脈沖來自單片機系統(tǒng),占用晶振資源,往往造成輸出模擬值滯后儀表讀數(shù)很多;②低位數(shù)的脈寬調(diào)制往往在重復性、線性上較差,再加上信號給上位機進行A/D轉(zhuǎn)換又有精度損失,故此方案用于配料 精度高場合不可行。UNI800及TR600由于采用16位DA轉(zhuǎn)換輸出模擬信號而成為較佳的選擇。
(8)來自稱體的干擾
由于秤體的結(jié)構變化或物料的粘附等造成稱重數(shù)值漂移,因此必須在啟動配料時須有自動清零功能,UNI800與TR600的此功能確保每次配料的準確性。
(9)信號輸入范圍
很多添加量較小的材料因秤體自重較重,零位信號較高,放大信號也由于使用3mv/v傳感器而接近30mv,對于此要求很多儀表由于放大器設計所限最大只能接受25mv信號而導致不能調(diào)校,只能通過加高精度電阻下拉信號電壓,但這往往對于野外作業(yè)的工地是個難題。因此有合理的適合攪拌系統(tǒng)使用信號輸入范圍也應成為選型要求之一。UNI800及TR600產(chǎn)品,零位可調(diào)電壓在0-15mv,放大可調(diào)最大至35mv,非常適合瀝青秤、外加劑秤使用。
4.對干擾措施的軟件處理方法
電磁干擾源所產(chǎn)生的干擾信號在一些特定的情況下(比如在一些電磁環(huán)境比較惡劣的情況下)是無法完全消除的,最終將會進入CPU處理的的核心單元,這樣在一些大規(guī)模集成電路常常會受到干擾,導致不能正常工作或在錯誤狀態(tài)下工作。特別是像RAM這種利用雙穩(wěn)態(tài)進行存儲的器件,往往會在強干擾下發(fā)生翻轉(zhuǎn),使原來存儲的“0”變?yōu)椤?”,或者“1”變?yōu)椤?”;一些串行傳輸?shù)臅r序及數(shù)據(jù)會因干擾而發(fā)生改變;更嚴重的會破壞一些重要的數(shù)據(jù)參數(shù)等;造成的后果往往是很嚴重的。在這種情況下軟件設計的好壞直接影響到整個系統(tǒng)的抗干擾能力的高低。
⑴ 程序會因為電磁干擾大致會一下幾種情況:
①程序跑飛。
這種情況是最常見的干擾結(jié)果,一般來說有一個好的復位系統(tǒng)或軟件幀測系統(tǒng)即可,對整個運行系統(tǒng)的不會產(chǎn)生太大的影響。
② 死循環(huán)或不正常程序代碼運行。
當然這種死循環(huán)和不正常程序代碼并非設計人員有意寫入的,我們知道程序的指令是由字節(jié)組成的,有的是單字節(jié)指令而有的是多字節(jié)指令,當干擾產(chǎn)生后使得PC指針發(fā)生變化,從而使原來的程序代碼發(fā)生了重組產(chǎn)生了不可預測的可執(zhí)行的程序代碼,那么,這種錯誤是致命的,它會有可能會去修改重要的數(shù)據(jù)參數(shù),有可能產(chǎn)生不可預測的控制輸出等一系列錯誤狀態(tài)。
⑵ 對重要參數(shù)儲存的措施
一般情況下,我們可以采用錯誤檢測與糾正來有效地減少或避免這種情況的出現(xiàn)。根據(jù)檢錯、糾錯的原理,主要思想是在數(shù)據(jù)寫入時,根據(jù)寫入的數(shù)據(jù)生成一定位數(shù)的校驗碼,與相應的數(shù)據(jù)一起保存起來;當讀出時,同時也將校驗碼讀出,進行判決。如果出現(xiàn)一位錯誤則自動糾正,將正確的數(shù)據(jù)送出,并同時將改正以后的數(shù)據(jù)回寫覆蓋原來錯誤的數(shù)據(jù);如果出現(xiàn)兩位錯誤則產(chǎn)生中斷報告,通知CPU進行異常處理。所有這一切動作都是靠軟件設計自動完成的,具有實時性和自動完成的特點。通過這樣的設計,能大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力,從而提高系統(tǒng)的可靠性。
檢錯與糾錯原理:
首先來看看檢錯和糾錯的基本原理。進行差錯控制的基本思想是在信息碼組中以一定規(guī)則加入不同方式的冗余碼,以便在信息讀出的時候依靠多余的監(jiān)督碼或校碼碼來發(fā)現(xiàn)或自動糾正錯誤。
針對誤碼發(fā)生的特點,即錯誤發(fā)生的隨機性和小概率性,它幾乎總是隨機地影響某個字節(jié)中的某一位(bit),因此,如果能夠設計自動糾正一位錯誤,而檢查兩位錯誤的編碼方式。就可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。
⑵ 對RAM和FLASH(ROM)的檢測
在編制程序時我們最好是寫入一些檢測程序來測試RAM和FLASH(ROM)的數(shù)據(jù)代碼,看有無發(fā)生錯誤,一旦發(fā)生要立即糾正,糾正不了的要及時給出錯誤指示,以便用戶去處理。
另外,在編制程序時加入程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加入三條或三條以上NOP指令對程序的重組有著很有效防止作用。同時,在程序的運行狀態(tài)中要引入標志數(shù)據(jù)和檢測狀態(tài),從而及時發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤產(chǎn)生。 后記
總的來說為了提高單片機系統(tǒng)的電磁兼容性,不僅要合理設計PCB板,而且要在電路結(jié)構上及軟硬件中采取相應的措施。最后我們還對珠海市長陸工業(yè)自動控制系統(tǒng)有限公司在冶金、混凝土、糧油飼料、化工、等行業(yè)國內(nèi)外用戶應用情況進行了廣泛考察,在作為單片機系統(tǒng)的稱重控制儀表UNI800和TR600系列的設計、制造、安裝和運行的各個階段,正是通過以上各種抗干擾手段的運用,并經(jīng)過形形色色的現(xiàn)場環(huán)境模擬及實際工作實驗,造就了“金剛不壞之軀”,保證稱重儀表在各種工況下長期穩(wěn)定、可靠、安全地運行。該公司并因此獲得同類產(chǎn)品中為數(shù)不多的由著名認證企業(yè)SGS公司簽發(fā)的CE認證,由此獲得進入發(fā)達國家工業(yè)自動化市場的通行證,擁有與世界老牌企業(yè)同類產(chǎn)品競爭的利器。 因此我公司決定選用該公司產(chǎn)品,實際應用證明我們的選擇是正確的,是西筑攪拌設備可靠保證的重要因素之一。
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