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摘要：首先对机电一体化系统的干扰源进行查找，然后针对供电干扰、过程通道干扰和场干扰3 个干扰源分别找出系统抗干扰的途径和措施，最后从软件技术方面提出一些抗干扰的建议。
关键词：机电；一体化系统；抗干扰；途径
随着我国科技的不断发展和进步，机械领域中的机电技术开始由传统技术发展为以计算机为控制核心的机电一体化系统。机电一体化发展到现在，已经成为多学科交叉和渗透，且有着自身完整体系的新兴学科。机电一体化从综合和系统的角度出发，应用了机械技术、信息处理技术、传感测控技术、接口技术、自动控制技术、微电子技术、电力电子技术、信息变换技术、软件编程技术以及系统总体技术等群体技术，根据系统的功能目标和组织的优化目标，对各个功能单元进行合理地配置与布局，是在多功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗方面实现多种技术功能复合的系统工程技术。由此而产生的功能系统，就成为机电一体化产品或者机电一体化系统，它是在机械的主功能、信息功能、控制功能和动力功能基础上引进了电子信息等先进技术，并将机械装置和电子装置通过相关软件有机结合起来构成的一个整体系统。机电一体化系统与传统机电技术动力装置方面有很大差别，传统技术主要通过各种电器设备进行操作和控制，如接触器和继电器，运用电磁学原理；传统技术较少考虑其内在关系，机械部件本身和电力驱动之间存在明显的界限，整个装置也是刚性的，基本不涉及软件操作和计算机智能控制。机电一体化的控制中心是计算机，在机电一体化系统的设计过程中，对于机械部件和电器部件之间的关系有着较多的强调和重视，整个系统装置由计算机控制，具有智能性。机电一体化系统在投入工业生产运行时，经常会受到周围工作环境、工作空间和其他电网的影响和干扰。
1 机电一体化系统的干扰源
一般来讲，在机电一体化系统中所使用的通用或专用微型计算机组合成的控制器，安全可靠，机电一体化控制器的故障多产生于外界的信号干扰，从机电一体化系统干扰的渠道来看，干扰源主要有供电干扰、过程通道干扰和场干扰3 方面，如图1 所示。
1.1 机电一体化系统的供电干扰
机电一体化系统中的控制器一般都由专用的直流稳压电源进行配备，但是，即便如此，也会有从交流供电网传出的干扰信号，这些信号也有可能对电源电压的稳定性产生干扰和影响，并且可能通过整流电源窜入到控制器。这些干扰信号一般来源于附近较大容量的用电设备。根据相关统计，在引起机电一体化系统CPU 误动作和数据丢失的干扰中，最多的原因是電源的投入、欠压、过压、瞬时短路和电网窜入的干扰信号。大功率用电设备对交流供电网产生极大的污染，造成了电网的电压大幅度地涨落。当这些设备起动时，电网电压突然降低，设备停止运行，产生了过电压和冲击电流。也就是说，设备在运行开通、停止或者负载变化时会产生电压的波动。另外，雷电感应也会产生冲击电流。供电电网对控制器的另一种干扰是断电或瞬时断电，这会引起系统控制器数据的丢失或是程序的紊乱。
1.2 机电一体化系统的过程通道干扰机电一体化系统的过程通道干扰主要来自于长线传输。如果系统中的电气设备漏电，或者传感器的测量部件绝缘性能不好，或者接地系统不完善，都会引起系统中控制器的运行不稳定。各个通道的传输线路若是处于同一电缆甚至捆扎在一起，尤其是将信号发展的技术改进和提高体系。同时，本文还指出了机电一体化技术
的发展方向，也就是微型化、网络化、系统化、智能化和节能化发展趋势，从而使我们对机电一体化技术未来的发展脉络有了一个系统、清晰的认识。
2 抗干扰的措施
2.1抗供电干扰的措施
（1）配电系统的抗干扰
抑制供电干扰首先从配电系统上采取措施，可采用图2所示的配电方案。
其次可采用分立式供电方案，就是将组成系统各模块分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的直流电源供电，这样就减少了集中供电的危险性，而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合，提高了供电的可靠性，也有利于电源散热。
另外，交流电的引入线应采用粗导线，直流输出线应采用双绞线，扭绞的螺距要小，并尽可能缩短配线长度．
（2）利用电源监视电路
在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的，但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电，特别是后者属于恶性干扰，可能产生严重的事故。因此应采取进一步的保护性措施，即使用电源监视电路。电源监视电路需具有监视电源电压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能；及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号等功能。
2.2过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰，主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输以及合理布线等。
（1）光电隔离
利用光电耦合器的电流传输特性，在长线传输时可以将模块间两个光电耦合器件用连线“浮置”起来，这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰，而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。
（2）双绞线传输
在长线传输中，双绞线是较常用的一种传输线，与同轴电缆相比，虽然频带较窄，但阻抗高，降低了共模干扰。由于双绞线构成的各个环路，改变了线间电磁感应的方向，使其相互抵消，因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。
（3）阻抗匹配
长线传输时，若收发两端的阻抗不匹配，则会产生信号反射，使信号失真，其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。
（4）电流传输
长线传输时，用电流传输代替电压传输，可获得较好的抗干扰能力。
（5）合理布线
强电馈线必须单独走线，强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。
2.3场干扰的抑制
防止场干扰的主要方法是良好的屏蔽和正确的接地。须注意以下问题：
（1）消除静电干扰最简单的方法是把感应体接地，接地时要防止形成接地环路。
（2）为了防止电磁场干扰，可采用带屏蔽层的信号线，并将屏蔽层单端接地。
（3）不要把导线的屏蔽层当作信号线或公用线来使用。
（4）在布线方面，不要在电源电路和检测、控制电路之间使用公用线，也不要在模拟电路和数字脉冲电路之间使用公用线，以免互相串扰。
2.4软件抗干扰技术
各种形式的干扰最终会反映在系统的微机模块中，导致数据采集误差、控制状态失灵、存储数据窜改以及程序运行失常等后果，虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施，但仍然不能保证微机系统正常工作。因为软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为，实施软件抗干扰的必要条件是：
（1）在干扰的作用下，微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁，或易损坏的单元设置有监测状态可查询。
（2）系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。
（3）RAM区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立，并且系统重新运行时不会出现不允许的数据。
参考文献
［1］高鹏.机电一体化技术发展及应用［J］.科技创新导报，2011（5）：61
［2］王咏莉.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势［J］.北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2010，27（7）：222～223
［4］姚邦松，江长尧.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势［J］.柳州职业技术学院学报，2001，1（4）：53～55
［5］张鑫.基于机电一体化背景下的工程机械应用［J］.黑龙江科技信息，2011（7）：7
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：机电；一体化系统；抗干扰；途径
随着我国科技的不断发展和进步，机械领域中的机电技术开始由传统技术发展为以计算机为控制核心的机电一体化系统。机电一体化发展到现在，已经成为多学科交叉和渗透，且有着自身完整体系的新兴学科。机电一体化从综合和系统的角度出发，应用了机械技术、信息处理技术、传感测控技术、接口技术、自动控制技术、微电子技术、电力电子技术、信息变换技术、软件编程技术以及系统总体技术等群体技术，根据系统的功能目标和组织的优化目标，对各个功能单元进行合理地配置与布局，是在多功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗方面实现多种技术功能复合的系统工程技术。由此而产生的功能系统，就成为机电一体化产品或者机电一体化系统，它是在机械的主功能、信息功能、控制功能和动力功能基础上引进了电子信息等先进技术，并将机械装置和电子装置通过相关软件有机结合起来构成的一个整体系统。机电一体化系统与传统机电技术动力装置方面有很大差别，传统技术主要通过各种电器设备进行操作和控制，如接触器和继电器，运用电磁学原理；传统技术较少考虑其内在关系，机械部件本身和电力驱动之间存在明显的界限，整个装置也是刚性的，基本不涉及软件操作和计算机智能控制。机电一体化的控制中心是计算机，在机电一体化系统的设计过程中，对于机械部件和电器部件之间的关系有着较多的强调和重视，整个系统装置由计算机控制，具有智能性。机电一体化系统在投入工业生产运行时，经常会受到周围工作环境、工作空间和其他电网的影响和干扰。
1 机电一体化系统的干扰源
一般来讲，在机电一体化系统中所使用的通用或专用微型计算机组合成的控制器，安全可靠，机电一体化控制器的故障多产生于外界的信号干扰，从机电一体化系统干扰的渠道来看，干扰源主要有供电干扰、过程通道干扰和场干扰3 方面，如图1 所示。
1.1 机电一体化系统的供电干扰
机电一体化系统中的控制器一般都由专用的直流稳压电源进行配备，但是，即便如此，也会有从交流供电网传出的干扰信号，这些信号也有可能对电源电压的稳定性产生干扰和影响，并且可能通过整流电源窜入到控制器。这些干扰信号一般来源于附近较大容量的用电设备。根据相关统计，在引起机电一体化系统CPU 误动作和数据丢失的干扰中，最多的原因是電源的投入、欠压、过压、瞬时短路和电网窜入的干扰信号。大功率用电设备对交流供电网产生极大的污染，造成了电网的电压大幅度地涨落。当这些设备起动时，电网电压突然降低，设备停止运行，产生了过电压和冲击电流。也就是说，设备在运行开通、停止或者负载变化时会产生电压的波动。另外，雷电感应也会产生冲击电流。供电电网对控制器的另一种干扰是断电或瞬时断电，这会引起系统控制器数据的丢失或是程序的紊乱。
1.2 机电一体化系统的过程通道干扰机电一体化系统的过程通道干扰主要来自于长线传输。如果系统中的电气设备漏电，或者传感器的测量部件绝缘性能不好，或者接地系统不完善，都会引起系统中控制器的运行不稳定。各个通道的传输线路若是处于同一电缆甚至捆扎在一起，尤其是将信号发展的技术改进和提高体系。同时，本文还指出了机电一体化技术
的发展方向，也就是微型化、网络化、系统化、智能化和节能化发展趋势，从而使我们对机电一体化技术未来的发展脉络有了一个系统、清晰的认识。
2 抗干扰的措施
2.1抗供电干扰的措施
（1）配电系统的抗干扰
抑制供电干扰首先从配电系统上采取措施，可采用图2所示的配电方案。
其次可采用分立式供电方案，就是将组成系统各模块分别用独立的变压、整流、滤波、稳压电路构成的直流电源供电，这样就减少了集中供电的危险性，而且也减少了公共阻抗以及公共电源的相互耦合，提高了供电的可靠性，也有利于电源散热。
另外，交流电的引入线应采用粗导线，直流输出线应采用双绞线，扭绞的螺距要小，并尽可能缩短配线长度．
（2）利用电源监视电路
在配电系统中实施抗干扰措施是必不可少的，但这些仍难抵御微秒级的干扰脉冲及瞬态掉电，特别是后者属于恶性干扰，可能产生严重的事故。因此应采取进一步的保护性措施，即使用电源监视电路。电源监视电路需具有监视电源电压瞬时短路、瞬间降压和微秒级干扰及掉电的功能；及时输出供CPU接受的复位信号及中断信号等功能。
2.2过程通道抗干扰措施
抑制过程通道上的干扰，主要措施有光电隔离、双绞线传输、阻抗匹配、电流传输以及合理布线等。
（1）光电隔离
利用光电耦合器的电流传输特性，在长线传输时可以将模块间两个光电耦合器件用连线“浮置”起来，这种方法不仅有效地消除了各电气功能模块间的电流流经公共线时所产生的噪声电压互相窜扰，而且有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。
（2）双绞线传输
在长线传输中，双绞线是较常用的一种传输线，与同轴电缆相比，虽然频带较窄，但阻抗高，降低了共模干扰。由于双绞线构成的各个环路，改变了线间电磁感应的方向，使其相互抵消，因而对电磁场的干扰有一定的抑制效果。
（3）阻抗匹配
长线传输时，若收发两端的阻抗不匹配，则会产生信号反射，使信号失真，其危害程度与传输的频率及传输线长度有关。
（4）电流传输
长线传输时，用电流传输代替电压传输，可获得较好的抗干扰能力。
（5）合理布线
强电馈线必须单独走线，强信号线与弱信号线应尽量避免平行走向。
2.3场干扰的抑制
防止场干扰的主要方法是良好的屏蔽和正确的接地。须注意以下问题：
（1）消除静电干扰最简单的方法是把感应体接地，接地时要防止形成接地环路。
（2）为了防止电磁场干扰，可采用带屏蔽层的信号线，并将屏蔽层单端接地。
（3）不要把导线的屏蔽层当作信号线或公用线来使用。
（4）在布线方面，不要在电源电路和检测、控制电路之间使用公用线，也不要在模拟电路和数字脉冲电路之间使用公用线，以免互相串扰。
2.4软件抗干扰技术
各种形式的干扰最终会反映在系统的微机模块中，导致数据采集误差、控制状态失灵、存储数据窜改以及程序运行失常等后果，虽然在系统硬件上采取了上述多种抗干扰措施，但仍然不能保证微机系统正常工作。因为软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为，实施软件抗干扰的必要条件是：
（1）在干扰的作用下，微机硬件部分以及与其相连的各功能模块不会受到任何损毁，或易损坏的单元设置有监测状态可查询。
（2）系统的程序及固化常数不会因干扰的侵入而变化。
（3）RAM区中的重要数据在干扰侵入后可重新建立，并且系统重新运行时不会出现不允许的数据。
参考文献
［1］高鹏.机电一体化技术发展及应用［J］.科技创新导报，2011（5）：61
［2］王咏莉.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势［J］.北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2010，27（7）：222～223
［4］姚邦松，江长尧.浅析机电一体化技术的现状和发展趋势［J］.柳州职业技术学院学报，2001，1（4）：53～55
［5］张鑫.基于机电一体化背景下的工程机械应用［J］.黑龙江科技信息，2011（7）：7
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。