1.1.2.印刷電路板（PCB）可靠性。PCB是EMI傳播的重要途徑。正確設(shè)計(jì)PCB，合理布線是提高控制系統(tǒng)EMC的最主要措施。PCB設(shè)計(jì)原則：將EMC敏感元件和非敏感元件分開處理；單點(diǎn)接地減少地線公共阻抗耦合；地線盡量加粗，可采用網(wǎng)格狀地線系統(tǒng)；布線應(yīng)盡量短，不要有分支和突然拐彎，那樣可能會(huì)導(dǎo)致反射和產(chǎn)生諧波；盡量減小電源線走線的有效包圍面積，以減小電磁耦合；集成電路和運(yùn)算放大器
1.1.3.穩(wěn)壓電源可靠性。主要考慮系統(tǒng)外部的干擾噪聲，如脈沖噪聲、電弧放電、雷電波等。有分立元件搭成常規(guī)的交流穩(wěn)壓、隔離、濾波、直流穩(wěn)壓、電源去耦、尖峰脈沖抑制的直流電源，雖然也能夠抑制干擾，但不是最佳的EMC方案。要求嚴(yán)格的系統(tǒng)可選擇開關(guān)電源或增加標(biāo)準(zhǔn)電源濾波器。
電源濾波器對(duì)串模、共模干擾信號(hào)具有很強(qiáng)雙向抑制作用，不僅對(duì)各種來自外部的干擾進(jìn)行有效衰減，并且衰減設(shè)備自身向外的干擾，從而提高了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性和自身品質(zhì)并符合EMC要求。
1.2軟件系統(tǒng)可靠性技術(shù)
在提高硬件系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)中還應(yīng)采用軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)系統(tǒng)的自身的抗干擾能力。因?yàn)橄到y(tǒng)在運(yùn)行過程中，難免會(huì)遇到各種不可預(yù)知的干擾，因外界對(duì)系統(tǒng)的干擾是隨機(jī)的變量，有些干擾是用硬件措施難以解決的，只能采取軟件的方法加以抑制，消除其對(duì)系統(tǒng)的影響。軟件系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的主要包括以下內(nèi)容：
1.2.1.自診斷。自診斷一般分為：開機(jī)自診斷、周期性自診斷和鍵控自診斷。
開機(jī)自診斷內(nèi)容有系統(tǒng)RAM區(qū)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)定時(shí)器功能、相互通道的讀寫、接口通信等。檢查RAM是否讀寫正確或運(yùn)行過程RAM區(qū)數(shù)據(jù)是否安全，診斷系統(tǒng)定時(shí)器、系統(tǒng)相互通道、系統(tǒng)接口等的完整性和可靠性，若不正常給出
信息提示或報(bào)警提示。
周期性自診斷內(nèi)容：系統(tǒng)零漂自檢、系統(tǒng)自動(dòng)校正、系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)取？刂葡到y(tǒng)在運(yùn)行過程中有關(guān)器件性能參數(shù)將受到各種干擾的影響，造成系統(tǒng)零點(diǎn)的偏移或漂移，將會(huì)影響系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確性和可靠性，因此系統(tǒng)在自檢的過程時(shí)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和可靠性。
鍵控自診斷是通過人機(jī)對(duì)話設(shè)定特殊的系統(tǒng)自診斷功能。
1.2.2.程序容錯(cuò)。包括捕獲陷阱、程序卷回、指令冗余、WDT、定時(shí)器熱復(fù)位、系統(tǒng)復(fù)位處理等。在解決程序飛跑或進(jìn)入死循環(huán)后能重新恢復(fù)時(shí)，應(yīng)注意系統(tǒng)復(fù)位處理時(shí)識(shí)別不同的復(fù)位狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)的熱啟動(dòng)首先關(guān)中斷清除中斷響應(yīng)標(biāo)志位，并將I/O口設(shè)置為安全狀態(tài)，以避免系統(tǒng)的誤操作。在系統(tǒng)無擾動(dòng)重恢復(fù)至失控發(fā)生時(shí)，程序模塊入口時(shí)必須保證重要數(shù)據(jù)的正確性和輸出口的安全性。
1.2.3.信息冗余。信息冗余是指在傳送數(shù)據(jù)序列中，按一定的規(guī)律加入一些冗余信息碼，使原來不相關(guān)的數(shù)據(jù)變?yōu)橄嚓P(guān)，并把這些冗余碼元件作為監(jiān)督碼和有關(guān)的信息碼一起傳送，在接受端按發(fā)送端的編碼進(jìn)行譯碼，由于附加的信息碼元就能自動(dòng)檢測(cè)傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)并采取糾錯(cuò)措施。一般冗余
信息碼越多，其檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力越強(qiáng)。
1.2.4.數(shù)字濾波。數(shù)字濾波是通過一定的方法計(jì)算或判斷程序減少疊加在有用信號(hào)中的噪聲干擾比重，從而提高系統(tǒng)采集信號(hào)的質(zhì)量。數(shù)字濾波通常采用的方法有：算術(shù)平均值法、防脈沖干擾平均值法、一階遞推數(shù)字濾波法。利用程序?qū)崿F(xiàn)RC低通濾波器的算法，對(duì)具有周期性干擾和頻率較高的隨機(jī)干擾信號(hào)可收到良好的效果。
2.抗干擾技術(shù)
2.1物理隔離
加大受擾電路、器件或裝置與干擾源之間的距離，是降低干擾的一種行之有效的措施，因?yàn)楦蓴_與距離的平方成反比，距離增加一倍干擾則降低四倍，因此，周密完善地考慮器件或設(shè)備的布置及布線，并盡量增大干擾源與受擾電路之間的距離，將大大降低干擾的傳播，減少系統(tǒng)的故障率。在實(shí)際安裝布線時(shí)，應(yīng)按其對(duì)干擾的靈敏度或按其本身功率的大小分門別類的進(jìn)行處理，布置的順序是：低電平模擬信號(hào)，一般數(shù)字信號(hào)，交流控制裝置，直流動(dòng)力裝置，交流動(dòng)力裝置等。按照這樣的順序布置使其相互隔開，保持一定距離，但有時(shí)要求設(shè)備之間，裝置的各種布線之間保持一定距離，在安裝場(chǎng)合受到限制、設(shè)備要求體積小的情況下，這種要求往往很難得到滿足。因此，尚需考慮其他措施。
2.2屏蔽技術(shù)
電子設(shè)備中某些元器件或電路中有電流流過時(shí)，其周圍空間將建立磁場(chǎng)；同時(shí)，電路某一部分所存儲(chǔ)的電荷，又在其周圍建立磁場(chǎng)；電能與磁場(chǎng)的相互急劇轉(zhuǎn)化將形成電磁干擾，這種電場(chǎng)與磁場(chǎng)，對(duì)設(shè)備本身來講屬于內(nèi)生干擾，降低了設(shè)備的抗擾容限。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使設(shè)備經(jīng)常發(fā)生故障。又如電焊機(jī)進(jìn)行焊接時(shí)，高頻加熱爐投入運(yùn)行時(shí)，以及大型用電設(shè)備的突然起停等都將對(duì)
自動(dòng)化裝置產(chǎn)生干擾，這些屬于外生干擾。為了將產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)限制在某一規(guī)定的空間范圍內(nèi)，或?yàn)榱耸乖O(shè)備或元器件不受外部電磁場(chǎng)的影響，常常采用隔離屏蔽措施，其方法是將有關(guān)電路、元器件、或設(shè)備安裝在銅、鋁等低電阻材料或是磁性材料制成的屏蔽物內(nèi)，不使電場(chǎng)和磁場(chǎng)穿透這些屏蔽物。屏蔽一般分為以下幾類：
2.2.1.靜電屏蔽。靜電屏蔽主要是為了消除兩個(gè)或幾個(gè)電路之間由于分布電容耦合而產(chǎn)生的干擾，如變壓器初次級(jí)線圈之間接地的屏蔽層即屬于這一類。如圖1（a）所示；導(dǎo)體A上載有交變正弦電動(dòng)勢(shì)E，在導(dǎo)體A附近有通過阻抗Z接地的導(dǎo)體B，A與B之間的電容為CAB，則電流I=E/（Z+1/jωCAB）,當(dāng)電動(dòng)勢(shì)E的角頻率ω小時(shí)，容抗1/jωCAB很大，所以電流I很小，但當(dāng)ω很高時(shí)，則I所產(chǎn)生的作用，就有可能破壞B的正常工作。如果將一接地導(dǎo)電平板置于A、B之間如圖1b所示，導(dǎo)體S將從A到B的電力線截?cái)啵O(shè)在設(shè)在某一瞬間，導(dǎo)體A充有正電荷，這時(shí)平板S上將感應(yīng)負(fù)電荷，在導(dǎo)體S與B之間就不存在電場(chǎng)或使靜電場(chǎng)大大減弱。即由于S的存在，消除了導(dǎo)體A的電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體B的影響，起到了電場(chǎng)屏蔽的作用，必須指出的是導(dǎo)體S接地是電場(chǎng)屏蔽的必要條件。
2.2.2低頻磁場(chǎng)屏蔽。設(shè)有兩個(gè)相互靠近的電路，其中一個(gè)電路所產(chǎn)生磁通的一部分與另一電路相交鏈，其頻率越高感應(yīng)電壓越大，為避免這種相互影響，采取磁場(chǎng)屏蔽。對(duì)于恒定磁場(chǎng)和低頻磁場(chǎng)，利用高導(dǎo)磁率的鐵磁材料來實(shí)現(xiàn)屏蔽，即將磁力線限制在磁阻很小的磁屏蔽導(dǎo)體內(nèi)部，可獲得良好的屏蔽效果。
2.2.3電磁屏蔽。對(duì)于高頻電磁干擾的屏蔽是通過反射或吸收的方法來承受或排除電磁能的，電磁干擾穿過一種介質(zhì)而進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其中一部分被反射。電磁波在空氣和屏蔽交界面上未被反射的電磁能量將進(jìn)入屏蔽層，感應(yīng)出電流I
2R損耗而被吸收。
屏蔽層所能吸收的能量A，取決于干擾場(chǎng)的頻率、屏蔽材料的厚度、導(dǎo)電率以及導(dǎo)磁率。其可用下式表示：
式中；A為吸收能量（分貝）；t為屏蔽層的厚度；F為干擾場(chǎng)的頻率；G為相對(duì)于銅的導(dǎo)電率；q為相對(duì)于磁鐵的導(dǎo)磁率。
任何結(jié)構(gòu)的金屬都是良好的電磁干擾吸收材料，增加屏蔽物的厚度，可以增加電磁干擾的吸收量。在低頻時(shí)其反射量小，且不受屏蔽層厚度的影響，故只能增加屏蔽層的吸收量來增大總屏蔽量。在高頻時(shí)，銅及鋁等導(dǎo)電材料制成的屏蔽層的反射量大于鋼，另外，由于鐵磁材料屏蔽物在高頻時(shí)，鐵磁介質(zhì)損耗很大，而銅和鋁等導(dǎo)電材料的吸收量大，磁力線穿過導(dǎo)電屏蔽層時(shí)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此電勢(shì)在屏蔽層內(nèi)部短路而產(chǎn)生渦流，渦流又產(chǎn)生反向磁力線，以抵消穿過屏蔽層的磁力線，從而起到了屏蔽作用。
2.3接地技術(shù)
目前在我國(guó)應(yīng)用的各種
自動(dòng)化裝置的接地種類繁多,歸納起可分為以下幾類:
2.3.1.供電
電源中性點(diǎn)的工作地，是指穩(wěn)定的供電系統(tǒng)中性點(diǎn)電位的接地。
2.3.2.防雷保護(hù)接地,是指在雷雨季節(jié)為防止雷電過電壓的保護(hù)接地。
2.3.3.安全保護(hù)地，是指為防止接觸電壓及跨步電壓危害人身和設(shè)備安全，而設(shè)置的
自動(dòng)化裝置的金屬外殼的接地。
2.3.4.直流系統(tǒng)地(又稱為邏輯地、工作地)，它為
自動(dòng)化裝置各個(gè)部分、各個(gè)環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位（一般是零點(diǎn)位）。這個(gè)地可以接大地，也可以僅僅是一個(gè)公共點(diǎn)。系統(tǒng)地如果與大地不相連，即系統(tǒng)地處于懸浮工作狀態(tài)，稱之為浮空地。
2.3.5.屏蔽地，屏蔽地是為抑制各種干擾信號(hào)而設(shè)置的，屏蔽的種類很多，但都需要可靠的接地，屏蔽地就是屏蔽網(wǎng)絡(luò)的接地。
盡管由自動(dòng)化裝置構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，其
自動(dòng)化裝置是由不同公司生產(chǎn)的，各公司的產(chǎn)品對(duì)接地的種類規(guī)定及接地電阻的阻值要求不盡相同，但設(shè)備的系統(tǒng)地要求比其它幾種接地要求要嚴(yán)格得多，并有越來越高的趨勢(shì)。為了避免諸“地”間相互干擾，上述幾種地都應(yīng)設(shè)置各自獨(dú)立的接地網(wǎng)絡(luò)。其接地線必須采用絕緣銅導(dǎo)線，連接到統(tǒng)一的接地點(diǎn)，以形成一個(gè)共同的電位點(diǎn)。
在自動(dòng)化控制系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)中必須要遵循一點(diǎn)地的原則：因系統(tǒng)有多臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成，整個(gè)系統(tǒng)必須只能在一處接地，因?yàn)橄到y(tǒng)接地線和接地電阻都不可能為零，尤其是在高頻或瞬變狀態(tài)下更是如此；另外，當(dāng)有大電流從接地極注入大地時(shí)，接地極極其附近的大地電位升高，如有多點(diǎn)地則會(huì)出現(xiàn)接地點(diǎn)間的電位差，形成干擾。即使是同一臺(tái)設(shè)備中的系統(tǒng)地線，也應(yīng)遵守一點(diǎn)地原則，否則形成接地環(huán)路，各點(diǎn)之間的接地電位差將會(huì)形成干擾被引入其它電路。為了研究上述各種接地系統(tǒng)間的關(guān)系，分析接地網(wǎng)體系的諸多因素及降低接地電阻的有效途徑和具體方法，近年來“自動(dòng)化裝置接地工程學(xué)”作為一門嶄新的學(xué)科，受到自動(dòng)化控制領(lǐng)域的重視，也為
自動(dòng)化裝置的接地系統(tǒng)的研究和實(shí)踐奠定了理論基礎(chǔ)。
2.4濾波技術(shù)
濾波器可以抑制交流電源線上輸入的干擾瞬、變干擾信號(hào)及信號(hào)傳輸線上感應(yīng)的各種干擾，濾波器可分為交流電源濾波器、信號(hào)傳輸線濾波和去耦濾波。交流電源濾波器大量應(yīng)用在采用開關(guān)電源的系統(tǒng)中，加裝交流電源濾波器后，一方面可以抑制外來的高頻干擾，還可以抑制開關(guān)電源向外發(fā)送干擾。來自工頻電源或雷擊等瞬變干擾，經(jīng)電源線的傳導(dǎo)及直流電源侵入電子設(shè)備，這種干擾以共模和差模方式傳播，可用電源濾波器濾除，在濾波電路中，有很多專用的濾波元件（如鐵氧體磁環(huán)），它們能夠改善電路的濾波特性，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)和使用濾波器是抗干擾技術(shù)的重要手段。例如開關(guān)電源通過電 源引線、輻射出的燥聲有差模和共模之分，差模燥聲抑制中采用的開關(guān)
電源濾波器為π型濾波器，如圖3（a）所示。圖3（a）中，L
D為濾波扼流圈。若要對(duì)共模燥聲有抑制能力，應(yīng)采用如圖3（b）所示的濾波電路。圖3（b）中，Lc為濾波扼流圈。由于Lc的兩個(gè)線圈繞向一致，當(dāng)電源輸入電流流過Lc時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以互相抵消，相當(dāng)于沒有電感效應(yīng)，因此，它使用導(dǎo)磁率高的磁芯。Lc對(duì)共模燥聲來說，相當(dāng)于一個(gè)大電感量的電感，故它能有效的抑制共模傳導(dǎo)燥聲。開關(guān)
電源輸入端分別對(duì)地并接的電容C
Y對(duì)共模燥聲起旁路作用。共模扼流圈兩端并聯(lián)的電容
C
X對(duì)共模燥聲起抑制作用。R為C
X的放電電阻，他是VDE—0806和IEC—380安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所推薦的。圖3（b）中各元件參數(shù)選擇范圍為：C
X=0.1—2μF；C
Y=2.2—33nF；Lc=幾—幾十Mh，隨工作電流不同而取不同的參數(shù)值，如電流為25A時(shí)Lc=1.8mH；電流為0.3A時(shí)，Lc=47mH。另外在濾波器元件選擇中，一定要保證輸入濾波器的諧振頻率低于開關(guān)
電源的工作頻率。
圖4所示的濾波器可進(jìn)一步提高差模燥聲的抑制能力。C
X電容器接在單相電源線的相線和零線之間，它上面除加有
電源的額定電壓外，還會(huì)疊加上相線和零線之間存在的各種電磁干擾峰值電壓，為保證電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致工作人員遭電擊，不危機(jī)人身安全，并考慮到應(yīng)用中最壞的情況，C
X安全等級(jí)分為兩類，即X
1和X
2類，X
1等級(jí)用于設(shè)備的峰值電壓大于1.2KV場(chǎng)合，X
2類用于設(shè)備峰值電壓小于1.2KV的一般場(chǎng)合。
另外，通過限制CY的容量可達(dá)到控制在規(guī)定電壓頻率作用下，流過該電容器漏電流的大小。若為裝設(shè)在可移動(dòng)設(shè)備上的濾波器，其交流漏電流應(yīng)低于1mA；若為裝設(shè)在位置固定且接地的設(shè)備上的電源濾波器的交流漏電流應(yīng)小于3.5mA，再根據(jù)漏電流Ii的要求計(jì)算CY的容量，其關(guān)系式為：
Ii=2πfCYU
LD是用來進(jìn)一步抑制差模燥聲的差模扼流圈。因?yàn)長(zhǎng)D的引入將使電容CX充電電流減少，達(dá)到了抑制差模燥聲的目的。
交流
電源濾波器的安裝及布線對(duì)濾波器的性能發(fā)揮是極為重要的，在其安裝布線中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①濾波器應(yīng)安裝在機(jī)柜底部離設(shè)備電源入口盡量近的部位，并加以絕緣墊板，不要讓未經(jīng)過濾波器的電源線在機(jī)柜內(nèi)迂回，如果交流電源進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)到
電源濾波器有較長(zhǎng)的距離時(shí)，則這段線應(yīng)加以屏蔽。
②電源濾波器的外殼必須用截面積大的導(dǎo)線以最短的距離與機(jī)殼連為一體，并盡量使電源濾波器的接地點(diǎn)與機(jī)殼接地點(diǎn)保持最短的距離，輸入輸出線應(yīng)靠近機(jī)殼底部布線以減少耦合，并將輸入輸出線嚴(yán)格分開，絕不允許將濾波器的輸入線和輸出線捆扎再一起或靠得很近，否則，干擾頻率達(dá)到數(shù)兆赫茲以上，這時(shí)輸入輸出線會(huì)相互耦合而降低其對(duì)高頻干擾信號(hào)的衰減效果，插座式交流
電源濾波器從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了輸入輸出線的隔離，對(duì)某些直接用機(jī)殼做屏蔽的電子設(shè)備來說，是一種較理想的抗干擾器件。濾波器輸出線應(yīng)采用雙絞線或屏蔽線，其屏蔽線應(yīng)可靠接地。
③機(jī)殼內(nèi)的其它用電器（照明燈、信號(hào)燈等）或電磁開關(guān)等應(yīng)從濾波器前端引線接到負(fù)載，或?yàn)檫@些干擾源單獨(dú)加裝濾波器。
要接地。
