计算机控制系统中的硬件抗干扰技术
赵坚
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赵坚,. 计算机控制系统中的硬件抗干扰技术[J]. 软件工程研究,2022.1. DOI:10.12721/ccn.2022.157004.
摘要:
现代化发展环境中,网络与生活密切相关,信息技术已经覆盖到人们生活的方方面面,为人们信息传递和工作开展提供了便利,但是计算机信息技术在应用过程中也面临着较多的网络安全问题,计算机控制系统在运行期间会受到多种干扰因素的影响,无法保障信号的有效传递,必须要对干扰问题进行屏蔽处理才能保证整个系统的运行状态良好。要根据实际情况实现硬件抗干扰技术的合理应用。制定完善的技术应用措施,提高计算机控制系统中硬件的抗干扰能力。
关键词: 计算机控制系统硬件抗干扰技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157004
基金资助:

若不能保障计算机系统的运行安全则会对单位的稳定运营以及社会的健康发展产生较大影响,计算机控制系统中的硬件设备在使用期间很容易受到多方面因素的影响,出现被干扰的情况,在进行计算机控制系统建设和使用期间必须要保证硬件的可靠性,根据常见的干扰问题采用针对性的抗干扰技术方法,充分发挥硬件抗干扰技术的优势作用,能够为计算机控制系统的稳定运行奠定基础。

1.干扰源分析

1.1干扰的类型

首先是电干扰,这种干扰形式主要来源于如大功率触点动作的电弧或者静电,包括许多大功率的电子设备都有可能造成电干扰。然后是高频振荡干扰,这种干扰因素来自于大功率的电源及逆变器,如感应炉、电弧炉等设备。随后还有空间电磁干扰,如太阳黑子、太阳耀斑产生的高频电磁波干扰;系统设计不当产生的内部干扰;设备接触产生的干扰;最后还有特殊气候的干扰,如雷暴、台风等恶劣天气影响。

1.2干扰的形式

干扰信号一般由频率、幅值及相位等参数来直接记录和描述,如最常见的有以下三种。第一,脉冲序列波,这是一种来源于系统本身或者周边其他电子设备带来的持续性干扰 ,由其持续性动作产生,可用最高幅值、前沿上升陡度、单个脉宽及脉冲序列次序实践等特征来表示。第二,偶发脉冲电压波,这种信号一般来 自于雷电或其他放电行为导致,通常以最高幅值 、前沿上升陡度 、脉宽等特征表示。第三,持续正弦波,近似的电源设备信号干扰,表现形式往往是断续的,可用幅值、频率等特征来表示。

1.3干扰的方式

干扰的主要途径可以分为四种,直接耦合、公共阻抗耦合、电容耦合和空间磁场耦合。①直接耦合 ,这种干扰方式主要是直接进入了计算机系统与设备之间的通信连接导线,这个导线起到了计算机控制系统正常信号的传输作用,当干扰信号入侵到其中,就能直接进入系统,造成直接的破坏和干扰。②公共阻抗耦合,电路中电流的正常变化,经电源内阻的耦合,也会影响到其他电路的正常工作,这是电源内阻作为公共阻抗的一部分可能造成副作用,如公共地的接地电阻大小就可能造成此影响。③电容耦合,电路的元件之间存在着电容,大量且密集的电容很容易通过由干扰信号影响使其耦合到系统当中,对高频信号尤其敏感。4)空间磁场耦合,由电磁设备电流或 自然环境电流产生的磁场;线圈、变压器漏磁形成的空间电磁波,对有关导线或电子元件造成直接的干扰和影响。

2.计算机控制系统中硬件抗干扰技术的应用

2.1保证硬件设备的可靠性

计算机控制系统设计环节必须要充分考虑到该系统的运行环境和对硬件设备的要求,做好针对性的硬件方案设计,通过模块化设计能够对硬件设备中电子元件的用量进行有效控制,在一定程度上简化硬件设备内部结构,整体设计内容得到了优化。将优化后的硬件设计方案应用到计算机控制系统建设中可以保证整体的可靠性,不会出现功能性与可靠性不成正比的情况。设计工作在开展期间也需要考虑到硬件设备的散热问题,为了防止温度过高对内部结构中的各类元件造成损失,则要设置完善且具有针对散热系统,让计算机可以拥有良好的运行环境,这样才能保证整体的稳定运行。另外,还需要考虑到不同地区的环境温度差异,做好防腐、防潮和防火等工作,提高整体的环境防护水平。

2.2硬件抗干扰技术的合理选择

硬件抗干扰技术中较为常用的方式有两种,首先是传输信道抗干扰 ,这种技术方式主要依靠电缆线的走线避开信号线,强信号线与弱信号线尽量避免平行走向,在内容环境中尽量使二者正相交,从而直接断绝干扰的方式和途径。然后是电源系统抗干扰,这也是通过断绝干扰途径进行的硬件设计,采用将电源总闸直接引出作为交流电源的方法 ,使硬件内部影响减弱。使用交流稳压、变压器隔离、LC 滤波将静电屏蔽层添加到初级和次级的电源变压器之间,减少计算机硬件本身可能存在的串频干扰,从而尽量减少 因为交流 电网的引入所导致 的电源变压器初级的高频干扰信号。另外,还可以选择在硬件设备中安装浪涌吸收器,在遇到突然的高频电压的情况下,瞬间导通分流,从而在源头上直接保护计算机硬件设备,避免电源线对地的浪涌电压使得设备系统受到破坏,造成的设备绝缘击穿。

计算机控制系统在运行过程中会受到多个方面的干扰,必须要提前做好针对性的防范工作,要从系统本身入手,实际进行系统建设时实现防范措施的合理融入,强化整体的抗干扰能力,消除各方面因素的影响保障系统安全可靠。必须保证硬件设备布局合理,提高整个系统的设置水平,还需要将系统的稳定运行放在首要位置,明确抗干扰技术应用中的重点内容,实现相关设备的合理布置,使整个系统得到更新与完善,对于不同的干扰源采用防控技术方法也存在一定差异,制定针对性的处理措施,提高抗干扰能力,使整个系统在任何环境条件下都能够正常运行,总而言之,要想提升计算机控制系统的硬件抗干扰能力,只需要找到干扰的形式和源头,做出对应的处理方案,让抗干扰技术得到充分落实就能有效解决这一问题,提高系统的稳定性。

结语:要想促进计算机控制系统的安全稳定运行,则需要充分考虑多方面的影响因素,从设备、技术和管理等方面出发,制定完善的技术方案,要对干扰类型、干扰的形式和方式等进行分析,在此基础上对各方面干扰问题进行针对性处理,确定抗干扰思路,确保能够营造良好的计算机系统环境,消除多种安全隐患问题。在运用硬件抗干扰技术的同时也需要对技术内容进行更新与完善,提高计算机系统控制技术水平。

参考文献:

[1]张文浩.探究计算机控制系统的可靠性及抗干扰性优化设计[J].电脑迷,2018,(22):50.

[2]边宇明,李凌帅.计算机控制系统的抗干扰技术[J].中外企业家,2015(12):187.

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