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第7章计算机控制系统的设计与实现.ppt

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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 7.3.1 硬件抗干扰设计 3、接地抗干扰技术 安全地 信号地 地线 为了保证人身安全、设备安全而设置的地线 为了保证电路正确工作所设置的地线 在计算机控制系统中 安全地的目的是使设备机壳与大地等电位,以避免机壳带电而影响人身及设备安全。通常安全地又称为保护地或机壳地,机壳包括机架、外壳、屏蔽罩等。 系统地就是上述几种地的最终回流点,直接与大地相连。众所周知,地球是导体而且体积非常大,因而其静电容量也非常大,电位比较恒定,所以人们把它的电位作为基准电位,也就是零电位。 交流地是计算机交流供电电源地,即动力线地,它的地电位很不稳定。 * * 7.3 计算机控制系统抗干扰技术 7.3.2 软件抗干扰设计 1、数字滤波技术 通过一定的计算或判断减少干扰在有用信号中的比重,实质上是一种程序滤波。 与模拟滤波器相比,数字滤波技术的优点有: 数字滤波是用程序实现的,不需要增加硬件设备,可靠性高,稳定性好; 数字滤波器可以对频率很低的信号实现滤波,克服了模拟滤波器的不足; 数字滤波器可以采用不同的滤波算法,具有灵活、方便、功能强的特点。 * * 7.3 计算机控制系统抗干扰技术 7.3.2 软件抗干扰设计 1、数字滤波技术 常用的数字滤波算法有: 算术平均值法是对多个采样值进行算术平均算法,这是消除随机误差最常用的方法。 中值滤波法是将采样信号的连续m次采样值按大小进行排序,取其中间值作为本次的有效采样值。采样次数一般取为奇数。 限幅滤波法是把两次相邻采样值之间的差值的绝对值求出来,然后与相邻两次采样所允许的最大差值ΔY进行比较,如果小于或等于ΔY,表示本次采样值为有效,否则取上次有效采样值为本次的有效采样值。 * * 7.3 计算机控制系统抗干扰技术 7.3.2 软件抗干扰设计 2、软件陷阱技术 软件陷阱就是在非程序区设立拦截措施,使程序进入陷阱。即通过一条引导程序,强行将跑飞的程序引向一个指定的地址,在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。真正的软件陷阱是由三条指令组成: NOP NOP JMP ERROR 软件陷阱安排在以下四种地方;未使用的中断向量区、未使用的大片ROM区、程序中的数据表格区以及程序中一些指令串中间的断裂点处。 * * 7.3.2 软件抗干扰设计 3、指令冗余技术 当计算机系统受到外界干扰,破坏了CPU正常的工作时序,可能造成程序计数器PC的值发生改变,跳转到随机的程序存储区。 指令冗余技术就是采用在程序中人为地插入一些空操作指令或将有效的单字节指令重复书写。这样,程序所实现的功能不变,但如果程序失控遇到这些空指令或重复的单字节指令后,能够调整其PC值至正确的轨道,使后续的程序指令得以正确地执行。 在程序中加入冗余指令,意味着程序运行时间的无谓延长,计算机运行的效率下降。所以,必须限制加入的条数,一般是在对程序流向起决定作用的指令之前以及影响系统工作状态的重要指令(例如跳转指令、子程序返回、中断程序返回等)之前加入NOP空指令,还可以每隔一定的数目的指令插入NOP指令,以保证跑飞的程序迅速纳入正轨。 * * 7.3 计算机控制系统抗干扰技术 7.3.2 软件抗干扰设计 4、看门狗技术 看门狗技术是一种计算机程序监视技术,防止程序由于干扰等原因而进入死循环。主要原理是不断监测程序循环运行的时间,一旦发现程序运行时间超过循环设定的时间,就认为系统已陷入死循环,然后强迫程序返回到已安排了出错处理程序的入口地处,使系统回到正常运行。看门狗技术既可以用软件实现,也可以由硬件电路实现。 * * THANK YOU VERY MUCH ! * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 7.2 计算机控制系统应用实例 7.2.2 变频恒压供水计算机控制系统设计 (1) 供水压力正常设定为值0.5MPa。最大供水压力为0.6MPa,最小供水压力为0.1MPa,压力允许在一定范围内波动。 (2) 采用四个水泵供水,并能够实现自动、手动控制。 (3) 水泵机组采用循环软启动工作方式运行。系统启动时,第一台水泵变频运行,当水压满足不了要求时,先将第一台水泵转为工频运行,再投入第二台变频自动运行,依此类推,直到第四台水泵起动;停泵时先停第一台工频泵,依此类推,然后停变频泵。 采用计算机控制的恒压供水系统,可以在用水高峰期和低峰期保持供水压力恒定,
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