济南锦斗星智能技术有限公司

以升降机和建筑卷扬机为代表的垂直起升机械，在建筑施工中扮演着重要角色，可以将物料和施工人员在地面和各楼层间输送。在建筑工地，有起重机、升降机、电焊机等多种设备频繁作业，对工地的交流电源产生严重干扰，同时也对测控系统的输入输出信号产生很大影响，工作环境恶劣。另一方面，升降机控制器的运行故障可能导致升降机钢丝绳拉断甚至吊笼坠毁、井架损毁等严重安全事故。这就要求升降机控制器的各部件特别是主控微机系统具备极高的可靠性。

升降机平层控制器在户外作业，环境恶劣，干扰源较多，该系统是由单片机通过固态继电器控制交流接触器，进而控制三相交流电机。交流接触器和交流电机本身就是强干扰源，而建筑施工设备的安全要求较高，因此如何解决系统的干扰问题十分重要。 

引起系统不可靠的因素很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏；内部和外部的干扰、电源纹波系数过大、器件负载过大等造成逻辑电平不稳定；另外，走线和布局的不合理等也会引起系统可靠性差。在进行升降机平层控制器现场调试时我们分析了干扰源(图1)并采用了如下抗干扰措施。 

1 硬件抗干扰措施 

在现场开关(如交流接触器)与计算机输入接口之间，传输线路较长，容易引起强电干扰。因此，为提高平层控制系统的可靠性，输出端多用具有安全保护和抗干扰双重作用的隔离技术。隔离双方无电路联系，各用独立电源和公共接地地段。我们在平层控制器设计过程中，利用到的隔离技术如下。 

1．1 光电隔离技术 

光耦是一种光电转换器，先把电转化成光，然后由光转化为电， 以实现电信号的隔离。图2是光电耦合原理图。为了进一步减少干扰，我们采取主控系统隔离供电的方法，即把主控系统用光电隔离为两部分，核心控制部分和信号输出部分分别供电。 
固态继电器(SSR)是一种无触点通断功率型电子开关。当施加触发信号后，其主回路呈导通状态；无信号时，呈阻断状态。它利用电子技术实现了控制回路(输出端)与负载回路(输出端)之间的电隔离和信号耦合，而没有任何可动部件或触头，实现了相当于电磁继电器的功能，故称为固态继电器。固态继电器的输入输出是利用光电耦合器来进行隔离，如图3输入的上升和下降控制信号均为直流并且低电平有效，输出采用高反压的单向可控硅反并联的“零压差”导通型交流开关。两个固态继电器输出直接接到交流接触器线圈上，通过交流接触器控制电机的起停。通过固态继电器就可以实现强电弱电的转化并且还可以抑制干扰。 

1．2 提高信号的传输能力 

1．2．1 采用差分电路改善传感器的信号输出能力 

差分电路输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 

1．2．2 长线传输干扰的抑制

在单片机测控系统中，当各子系统相距较远时，信号在传输线上的反射、串扰，其他噪声随之而来，线路不均匀性和负载不匹配性引起的信号反射很容易在传输线上引起“振铃”现象_3_。在建筑工地现场操作人员不可能离现场很近的地方操作并且测控系统和传感器固定的位置相距较远，所以升降机平层控制器必须考虑长线传输带来的干扰问题。考虑到传感器采用驱动器输出，从传感器引出A、／A、B、／B及电源线，采用6根同轴电缆线。其他硬件抗干扰措施有在主控电路板上加装屏蔽罩、配置去藕电容、上拉电阻和TVS稳压管、看门狗芯片和加粗地线等。 

2 软件抗干扰措施 

除了在控制器的硬件上采取相应的屏蔽措施，在软件上同时也采取相应的抗干扰措施。最大限度提高系统的可靠性、鲁棒性_5_。软件抗干扰措施如下。 

2．1 指令冗余 

当CPU受到干扰时，往往将一些操作数当作指令来执行，引起程序混乱。当程序弹飞到某一单字节指令时，便会自动纳入正轨。当弹飞到某一双字节指令或三字节指令时，有可能落到其操作数上，从而继续出错。因此，应多采用单字节指令，并在关键地方人为插入一些单字节指令(NOP)或将有效的单字节指令重复书写，这就是指令冗余。指令冗余无疑会降低系统的效率，但一般不会太严重，故广泛使用。添加冗余指令有以下2种方式。 

1)在重要指令段中三字节指令和二字节指令中插入两个单字节NOP指令，对程序流向起决定性作用的指令如RET、RETI、ACLALL、LJMP、JZ、JNZ、JC、JNC等，和某些对系统工作状态起重要作用的指令(~ISETB、EA等等)之前插入两条NOP指令，可使乱飞程序迅速纳入正轨。 

2)对于以上所提到的重要指令，重复写以上指令，做到重要指令冗余。 

2．2 软件“看门狗” 

即用一个定时器来做“看门狗”，将它的溢出中断设定为高级中断，系统中其他的中断可设为低级中断。当“看门狗”启动后，在主程序中必须在一定的时间内(小于定时时间)重新给定时器赋初值，这样在程序正常运行时就不会产生溢出中断。当程序掉入死循环后，由于定时溢出中断为高级中断，故可夺走CPU的控制权，故经过定时时间可产生一次定时器溢出中断，从而退出死循环。 

由硬件实现的“看门狗”技术，可以有效地克服主程序或中断服务程序由于陷入死循环而带来的不良后果，但在工业应用中，严重的干扰有时会破坏中断方式寄存器，导致中断关闭，这时硬件“看门狗” 电路功能将不能