工业称重仪表的抗干扰与处理搅拌系统复杂工况的要求

时间:2013-04-09来源:网络


(5)防雷击措施

室外使用的单片机系统或从室外架空引入室内的电源线、信号线,要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有:气体放电管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。气体放电管是当电源的电压大于某一数值时,通常为数十V或数百V,气体击穿放电,将电源线上强冲击脉冲导入大地。TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管,当两端电压高于某一值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃上千A的电流。

(6)电源系统抗干扰

由于工业电源特别是搅拌设备的电源工况复杂,因此如何在不稳定电源场合确保仪表工作稳定尤为重要。

常用的开关电源与线性电源相比各有优缺点:开关电源作为恒功率器件,外部供电电压高则输出电流小,电压低则输出电流大,从而维持输入到仪表内部的功率恒定,从而减少仪表内部温度差,更不会因过热造成元件损坏。而线性电源在电压升高时,电流将增大,特别是电压运行高于240VAC时,内部温升加快,会造成变压器或三端稳压器等损坏,在低于220VAC时,会造成运行不可靠或停止运行。所以一般工业控制采用开关电源方式,而试验或商用设备采用线性电源较为合理。由于电源波动会造成仪表输出的激励电压波动,因此称量值会随之变化,故应采用较为保险的多级稳压方案。UNI800与TR600均采用二级稳压,当外部电压波动,对仪表读数影响甚小;而有些仪表采用一级稳压,称重数值随外部电压波动而异常变化根本无法满足要求。

(7)模拟信号输出

有些称重仪表厂家为降低成本,往往采用12位脉宽调制方法输出模拟信号,这有几个坏处:①由于脉冲来自单片机系统,占用晶振资源,往往造成输出模拟值滞后仪表读数很多;②低位数的脉宽调制往往在重复性、线性上较差,再加上信号给上位机进行A/D转换又有精度损失,故此方案用于配料 精度高场合不可行。UNI800及TR600由于采用16位DA转换输出模拟信号而成为较佳的选择。

(8)来自称体的干扰

由于秤体的结构变化或物料的粘附等造成称重数值漂移,因此必须在启动配料时须有自动清零功能,UNI800与TR600的此功能确保每次配料的准确性。

(9)信号输入范围

很多添加量较小的材料因秤体自重较重,零位信号较高,放大信号也由于使用3mv/v传感器而接近30mv,对于此要求很多仪表由于放大器设计所限最大只能接受25mv信号而导致不能调校,只能通过加高精度电阻下拉信号电压,但这往往对于野外作业的工地是个难题。因此有合理的适合搅拌系统使用信号输入范围也应成为选型要求之一。UNI800及TR600产品,零位可调电压在0-15mv,放大可调最大至35mv,非常适合沥青秤、外加剂秤使用。

4.对干扰措施的软件处理方法

电磁干扰源所产生的干扰信号在一些特定的情况下(比如在一些电磁环境比较恶劣的情况下)是无法完全消除的,最终将会进入CPU处理的的核心单元,这样在一些大规模集成电路常常会受到干扰,导致不能正常工作或在错误状态下工作。特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件,往往会在强干扰下发生翻转,使原来存储的“0”变为“1”,或者“1”变为“0”;一些串行传输的时序及数据会因干扰而发生改变;更严重的会破坏一些重要的数据参数等;造成的后果往往是很严重的。在这种情况下软件设计的好坏直接影响到整个系统的抗干扰能力的高低。

⑴ 程序会因为电磁干扰大致会一下几种情况:

①程序跑飞。

这种情况是最常见的干扰结果,一般来说有一个好的复位系统或软件帧测系统即可,对整个运行系统的不会产生太大的影响。

② 死循环或不正常程序代码运行。

当然这种死循环和不正常程序代码并非设计人员有意写入的,我们知道程序的指令是由字节组成的,有的是单字节指令而有的是多字节指令,当干扰产生后使得PC指针发生变化,从而使原来的程序代码发生了重组产生了不可预测的可执行的程序代码,那么,这种错误是致命的,它会有可能会去修改重要的数据参数,有可能产生不可预测的控制输出等一系列错误状态。

⑵ 对重要参数储存的措施

一般情况下,我们可以采用错误检测与纠正来有效地减少或避免这种情况的出现。根据检错、纠错的原理,主要思想是在数据写入时,根据写入的数据生成一定位数的校验码,与相应的数据一起保存起来;当读出时,同时也将校验码读出,进行判决。如果出现一位错误则自动纠正,将正确的数据送出,并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的数据;如果出现两位错误则产生中断报告,通知CPU进行异常处理。所有这一切动作都是靠软件设计自动完成的,具有实时性和自动完成的特点。通过这样的设计,能大大提高系统的抗干扰能力,从而提高系统的可靠性。

检错与纠错原理:

首先来看看检错和纠错的基本原理。进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加入不同方式的冗余码,以便在信息读出的时候依靠多余的监督码或校码码来发现或自动纠正错误。

针对误码发生的特点,即错误发生的随机性和小概率性,它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位(bit),因此,如果能够设计自动纠正一位错误,而检查两位错误的编码方式。就可以大大提高系统的可靠性。

⑵ 对RAM和FLASH(ROM)的检测

在编制程序时我们最好是写入一些检测程序来测试RAM和FLASH(ROM)的数据代码,看有无发生错误,一旦发生要立即纠正,纠正不了的要及时给出错误指示,以便用户去处理。

另外,在编制程序时加入程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加入三条或三条以上NOP指令对程序的重组有着很有效防止作用。同时,在程序的运行状态中要引入标志数据和检测状态,从而及时发现和纠正错误产生。

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后记

总的来说为了提高单片机系统的电磁兼容性,不仅要合理设计PCB板,而且要在电路结构上及软硬件中采取相应的措施。最后我们还对珠海市长陆工业自动控制系统有限公司在冶金、混凝土、粮油饲料、化工、等行业国内外用户应用情况进行了广泛考察,在作为单片机系统的称重控制仪表UNI800和TR600系列的设计、制造、安装和运行的各个阶段,正是通过以上各种抗干扰手段的运用,并经过形形色色的现场环境模拟及实际工作实验,造就了“金刚不坏之躯”,保证称重仪表在各种工况下长期稳定、可靠、安全地运行。该公司并因此获得同类产品中为数不多的由著名认证企业SGS公司签发的CE认证,由此获得进入发达国家工业自动化市场的通行证,拥有与世界老牌企业同类产品竞争的利器。 因此我公司决定选用该公司产品,实际应用证明我们的选择是正确的,是西筑搅拌设备可靠保证的重要因素之一。
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关键词: 称重仪表 抗干扰 复杂工况

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