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    微機控制系統(tǒng)中的可靠性設計是系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。在改造GA747型劍桿織機控制系統(tǒng)設計中，通過合理選擇和篩選元器件、提高電源的可靠性設計、設計可靠的印刷線路板、采用光電隔離及抗干擾軟件設計，有效解決了系統(tǒng)干擾問題，提高了系統(tǒng)的準確性、穩(wěn)定性和可靠性。

    微機控制系統(tǒng)的可靠性、安全性已成為工業(yè)自動化、生產過程控制等領域中一個非常突出的問題。GA747型平絨劍桿織機原控制系統(tǒng)是以分離元件(可控硅、繼電器等)為主的模擬控制，其存在系統(tǒng)不穩(wěn)定、故障率高等現象，現將其改造成微機控制，并利用CAN總線技術聯網，集中控制與管理。利用集成度很高的單片微機作為控制系統(tǒng)的核心，可靠性可以大大提高。但劍桿織機微機控制系統(tǒng)要在復雜甚至是惡劣的環(huán)境中長期、穩(wěn)定、安全、可靠地運行，對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性要求很高。因此，在劍桿織機微機控制系統(tǒng)中滲入可靠性設計，提高系統(tǒng)在各種環(huán)境中的抗干擾能力具有很強的工程實用價值，且這種可靠性設計方法可以應用到各種微機控制系統(tǒng)中。

    1硬件抗干擾措施
 
    1.1合理選擇和篩選元器件

    在生產中劍桿織機控制系統(tǒng)的故障大都是以元器件的各種損壞方式表現出來的?？刂葡到y(tǒng)電子元器件選用的主要原則是：優(yōu)先選用標準元器件，因為標準元器件比相應的非標準元器件可靠性高；根據系統(tǒng)對電路性能參數的要求選擇元器件，盡量選集成度高的器件；盡可能壓縮品種和規(guī)格，提高電子元器件的復用率；核心元器件應經過老化篩選；考慮電器與環(huán)境條件來篩選元器件；考慮元器件瞬態(tài)承應能力的及冗余設計。

    1．2直流電源的可靠性設計

    在橋式整流塊的四個引腳上分別加上0．01μF的電容器。電容器對交流50 Hz阻抗很大，對高頻干擾阻抗很小，高頻干擾基本上可以順利人地。在電源接通瞬間，由于各電容器兩端電壓不能突變，電容器處于短路狀態(tài)，并聯二極管上不會流過很大電流。因此，它可以進一步濾去由變壓器引進的高頻干擾，還可以保護二極管。

    1．3設計可靠的印刷線路板

    (1)合理布線。布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應噪聲；電源線和地線盡量粗，這樣除了可以降低線路壓降外，更重要的是降低耦合噪聲；布線長度盡可能短，以減少線路上的雜散電容、分布電容，增強其抑制感應干擾的能力；電源線和信號線盡可能不要平行，也不要靠得太近。

    (2)合理布置元器件。將晶振最可能地靠近C8051CPU，用地線將時鐘區(qū)隔離，并且晶振殼接地；8155擴展的數碼顯示塊和鍵盤盡可能地遠離C8051和2764芯片。

    1．4光電隔離

    在輸入和輸出通道上采用光電隔離器進行信息傳輸，可將微機系統(tǒng)與各種傳感器、開關、執(zhí)行機構從電氣上隔離開，很大一部分干擾將被阻擋。

    1．5直流退耦

    在每一個獨立電路上的直流電源和地之間并接兩個電容器，一個大容量的電解電容器(47μF)，用以濾除低頻干擾；另一個小容量的非電解電容器(0．01μF)，用以濾除高頻干擾。

    2控制軟件的抗干擾

    竄入系統(tǒng)的干擾其頻譜往往很寬，且具有隨機性，采用硬件抗干擾措施只能抑制某個頻段的干擾，仍有一些干擾會侵入控制系統(tǒng)。因此，還要采取軟件抗干擾措施。劍桿織機微機控制系統(tǒng)中采用了軟件陷阱技術和軟件“看門狗”技術兩種方法組合，以達到控制軟件抗干擾的目的。

    2．1軟件陷阱的安排

    (1)對未使用的EPROM空間的處理。本系統(tǒng)的控制軟件存于一片2764 EPROM芯片中，2764的容量為8 kbytes，本系統(tǒng)控制軟件的容量為6 kbytes多，并沒有將2764的容量全部用完，對控制程序后面的非程序區(qū)用0000020000數據填滿。最后一條填人的數據應為020000。當控制程序亂飛進入此區(qū)后，便會迅速自動回位。

    (2)對未使用的中斷區(qū)的處理。當未使用的中斷因干擾而開放時，在對應的中斷服務程序中設置軟件陷阱，就能及時使錯誤的中斷回位。

    (3)運行程序區(qū)。本系統(tǒng)將陷阱指令組分散放置在應用程序各模塊之間空余的單元里。在正常程序中不執(zhí)行這些陷阱指令，保證應用程序正常運行。但當程序亂飛一旦落人這些陷阱區(qū)，可以馬上將這些亂飛的程序拉回到位。陷阱的設置數目為每1 kbytes 6個～8個。

    (4)中斷服務程序區(qū)。確定系統(tǒng)應用程序的運行范圍為addr1～addr2，本系統(tǒng)控制軟件的每一個中斷服務中都有判斷中斷斷點地址addrx的指令，如果addr1>addrx或addrx>addr2，則說明發(fā)生了程序亂飛，立即使PC=0000H，將程序拉回到正確的位置。

    2．2軟件“看門狗(Watch Dog)”技術的應用

    本系統(tǒng)采用軟件“看門狗”技術來防止CPU程序進入“死循環(huán)”，在計算機異常時能夠及時有效地強制“軟復位”而恢復系統(tǒng)的正常運行。借鑒HSC-1A型多頭智能繡花機控制系統(tǒng)中“看門狗”定時器的作用，用微處理機CygnalC8051F0001片內的一個定時器單元接收內部時鐘提供的穩(wěn)定脈沖，當此定時器溢出時提出中斷請求；對應的中斷服務程序使計算機回到初始化程序的第一行，從而實現強制性“軟復位”。程序正常運行時，軟件每隔一定的時間(小于定時器的溢出周期)給定時器置數，即可預防溢出中斷而引起的誤復位。

    本系統(tǒng)軟件“看門狗”的設計思路：(1)“看門狗”定時器TO的設置。在初始化程序塊中設置TO的工作方式，并開啟中斷和計數功能。系統(tǒng)Fosc=12 MHz，TO為16位計數器，最大計數值為(2的10次方)-1=65 535，TO輸入計數頻率是．Fosc/12，溢出周期為(65 535+1)／1=65 536(μs)。(2)計算主控程序循環(huán)一次的耗時?？紤]系統(tǒng)各功能模塊及其循環(huán)次數，本系統(tǒng)主控制程序的運行時間約為16．6 ms。系統(tǒng)設置“看門狗”定時器TO定時30 ms(TO的初值為65 536―30 000=35 536)。主控程序的每次循環(huán)都將刷新TO的初值。如程序進入“死循環(huán)”而TO的初值在30 ms內未被刷新，這時“看門狗”定時器TO將溢出并申請中斷。(3)設計TO溢出所對應的中斷服務程序。此子程序只須一條指令，即在TO對應的中斷向量地址(000BH)寫入“無條件轉移”命令，把計算機拖回整個程序的第一行，對單片機重新進行初始化并獲得正確的執(zhí)行順序。

    3  結束語

    在GA747型劍桿織機微機控制系統(tǒng)設計中嵌入硬件和軟件抗干擾措施是系統(tǒng)工程實踐的重要環(huán)節(jié)，可大大提高系統(tǒng)的可靠性，使織機具有良好的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)已在某紡織企業(yè)累計穩(wěn)定運行1 8個月，效果明顯。