專利名稱：一種基于pc平臺工控機的浮地抗干擾方法及其設(shè)備的制作方法
專利說明一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾方法及其設(shè)備 本發(fā)明涉及一種工控機系統(tǒng)中抗干擾的方法，具體地說是一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾方法及其設(shè)備。PC(個人計算機)因主要面向辦公室個人使用的工作環(huán)境，為降低成本等因素考慮，在初始設(shè)計時就將信號地和機殼地設(shè)計成全連通的標(biāo)準(zhǔn)，但在某些惡劣工業(yè)環(huán)境(如強烈干擾)的情況下，這種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有時不能適應(yīng)現(xiàn)場的需要，可能會造成某些嚴(yán)重后果(如燒毀系統(tǒng))。故設(shè)計時，需對其系統(tǒng)進(jìn)行改良，特別是針對抗干擾的設(shè)計。
現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)，其抗干擾技術(shù)著重在于研究電子電路的抗干擾技術(shù)，如總線的抗干擾技術(shù)、軟件的抗干擾技術(shù)(如Watch dog timer、輸入輸出軟件檢測、軟件容錯等)、系統(tǒng)中各個分系統(tǒng)的位置安排即布線、系統(tǒng)的防輻射措施、存儲器噪聲的抑制、抵抗電源瞬時變動對系統(tǒng)的干擾、以及系統(tǒng)接地等。由以上這些措施實施于普通的場合，只要制造工藝、元器件等方面能得到進(jìn)一步的保證，質(zhì)量措施得當(dāng)，這樣的計算機系統(tǒng)，在普通的應(yīng)用場合應(yīng)該是較穩(wěn)定的一個系統(tǒng)。
但是，上述的系統(tǒng)中，有一個缺陷在于，現(xiàn)在的計算機功能接地和保護(hù)接地，電源地是路路通的，即功能接地在多點與箱體相連，而箱體和電源的地線、接地點之間按目前的計算機規(guī)范是一定要符合GB4943-2001(信息技術(shù)設(shè)備的安全)，其基本要求就是這樣的控制系統(tǒng)接地連續(xù)性要求各個接地點之間的電阻不能超過0.1Ω，這樣的系統(tǒng)設(shè)計是為了讓控制器更好的接地，防止干擾尤其是工頻干擾，也為了操作者不受耦合電壓、漏電流的危害。在一般的應(yīng)用場合，大地是一個大電容，能很好的旁路掉很多干擾能量尤其是工頻干擾。但是在某些場合，大地局部能耦合較高的電壓，而功能接地和大地之間是連通的，這個時候，非常容易燒毀控制系統(tǒng)，因為控制系統(tǒng)的控制電壓較低。
而基于PC平臺工業(yè)控制計算機主要被應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，因此改變其原本設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，將其改造為浮地的形式增強抗干擾的能力，是很有必要的。本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用多種技術(shù)相結(jié)合，提供了一種抗干擾效果好的基于PC平臺的工業(yè)控制計算機的浮地抗干擾設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種基于PC平臺工業(yè)控制計算機的浮地抗干擾方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方法實現(xiàn)一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾方法，至少包括以下步驟中一項(1)設(shè)計一款機箱，使系統(tǒng)和機箱模塊化，易于實現(xiàn)系統(tǒng)地和機箱的電氣隔離且采用一種隔離材料將系統(tǒng)地和機箱隔離；(2)設(shè)計一款開關(guān)電源，其二次電源參考地和電源輸入地、殼體之間不連通；(3)設(shè)計一種靜電泄放和防止地線電壓突變電路，所述電路能吸收系統(tǒng)積累的靜電且能防止外部電壓的突變引起控制器地線電壓的突變。
上述三種技術(shù)手段可以單獨適用，也可以結(jié)合使用。結(jié)合使用所能達(dá)到的技術(shù)效果更為理想。
本發(fā)明中最為關(guān)鍵的技術(shù)在于采用一些技術(shù)的結(jié)合，使系統(tǒng)浮地，即系統(tǒng)參考地和殼地在產(chǎn)品內(nèi)無公共連接點，而計算機的機箱殼體與大地可靠連接，從而達(dá)到抗干擾的效果。另外，本發(fā)明在實現(xiàn)抗干擾效果的同時還必須使新設(shè)計的計算機系統(tǒng)達(dá)到相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。
上述方法所針對的對象，包含目前計算機系統(tǒng)中所有的軟硬件設(shè)備，包括本發(fā)明專利的技術(shù)包含目前計算機所有的軟硬件設(shè)備，包括機箱、電源、主板、CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)、顯示卡、顯示器等，也包含上述設(shè)備所涉及的相關(guān)抗干擾性設(shè)計，如背景技術(shù)中所提到的電子電路抗干擾設(shè)計、機器的安全性設(shè)計、軟件抗干擾性設(shè)計等。
一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，包括機箱、開關(guān)電源、計算機電子系統(tǒng)等，所述的機箱1的一端聯(lián)結(jié)開關(guān)電源2的一端，開關(guān)電源2的另一端通過電容10聯(lián)結(jié)計算機電子系統(tǒng)3的一端，計算機電子系統(tǒng)3的另一端聯(lián)結(jié)靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路4的一端，靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路4的另一端聯(lián)結(jié)開關(guān)電源2。
所述的機箱1和計算機電子系統(tǒng)2是模塊化的，這樣易于實現(xiàn)系統(tǒng)地和機箱的電氣隔離。另外，為了達(dá)到更好的隔離效果，兩者之間還可以通過隔離板13相互隔離。
所述的隔離板是由環(huán)氧樹脂板，也可以是其它材料的。
所述的開關(guān)電源2的內(nèi)部設(shè)有電容10，以達(dá)到抗干擾的目的。開關(guān)電源在此屬于現(xiàn)有技術(shù)，故不再進(jìn)一步給出開關(guān)電源的原理圖，將此隔離地線技術(shù)應(yīng)用于計算機的開關(guān)電源之中，將有利于機器的抗干擾。而在現(xiàn)有技術(shù)中，功能地有的地方稱為熱地，保護(hù)地有的地方將它稱為冷地。
靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路4的設(shè)計又是本發(fā)明的一個重點，所述電路能吸收系統(tǒng)積累的靜電且能防止外部電壓的突變引起控制器地線電壓的突變。所述的電路是由大功率電阻11和高壓電容12組成，大功率電阻11的一端聯(lián)結(jié)高壓電容12的一端。大功率電阻一般選取1w以上電阻，而高壓電容選用耐壓等級為1000V，避免使用油浸電容。
實施該發(fā)明后，將該浮地計算機系統(tǒng)應(yīng)用到干擾很大的場合，即使地線上耦合有大電壓的情況下，該系統(tǒng)也不會受到干擾而可以正常的工作；更不存在燒毀控制系統(tǒng)的危害。故使用浮地的計算機系統(tǒng)使用的廣泛性更大，用戶受干擾的憂慮更少。

圖1為本發(fā)明的示意圖；圖2為本發(fā)明所述機箱的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明所述開關(guān)電源的電原理圖；圖4為本發(fā)明所述靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路的電原理圖。
參見圖1，2，3，4。1為機箱，2為開關(guān)電源，3為計算機電子系統(tǒng)，4為靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路，5為外機箱殼體，6為開關(guān)電源，7為內(nèi)系統(tǒng)支撐平臺，8為后面板出線口，9為磁盤架，10為電容，11為大功率的電阻，12為高壓電容，13為隔離板。參見圖2。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述如圖2所示按計算機的箱體功能要求設(shè)計計算機的支撐箱體，具體細(xì)節(jié)不在此處描述，此時著重描述浮地計算機的箱體設(shè)計的特殊之處。將外機箱殼體5、開關(guān)電源6以及磁盤架9的接觸電阻設(shè)計為小于0.1Ω，并在外機箱殼體5上面設(shè)置單獨的接地點。內(nèi)系統(tǒng)支撐平臺7、后面板出線口8之間的接觸電阻設(shè)計為小于0.1Ω，具體實施時可采用粗的屏蔽導(dǎo)線連接于內(nèi)系統(tǒng)支撐平臺7、后面板出線口8之間。在設(shè)計計算機的箱體時，在外機箱殼體5、內(nèi)系統(tǒng)支撐平臺7之間，外機箱殼體5、后面板出線口8之間采用環(huán)氧樹脂板進(jìn)行隔離，使內(nèi)系統(tǒng)支撐平臺7、后面板出線口8與外機箱殼體5浮空。對于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，按照以上描述可以實現(xiàn)本發(fā)明創(chuàng)造。
浮地計算機所采用的開關(guān)電源的冷地和熱地之間采用如圖3所示的電路，其他的設(shè)計按照開關(guān)電源的原理進(jìn)行設(shè)計，這里不再具體描述。所示的電容10要能夠耐足夠的電壓，容量以能夠泄放高頻干擾為度，一般采用Y電容。由于冷地和熱地的隔離設(shè)計，要求期間選擇上要考慮足夠的耐壓。一般以3000V交流耐壓為設(shè)計基準(zhǔn)。
在內(nèi)系統(tǒng)支撐平臺7、后面板出線口8和外機箱殼體5、開關(guān)電源6、磁盤架9結(jié)構(gòu)之間，連接如圖四所示的電路，目的是泄放內(nèi)部靜電，防止機箱地線的電壓突變影響系統(tǒng)地的電壓突變。在具體實施過程中，考慮到GB17618和GB17626的規(guī)定的不同，電路的電容容量作幾種可調(diào)整規(guī)格。用跳線開關(guān)作規(guī)格選擇。
本發(fā)明所述的抗干擾的著重點是隔離地環(huán)流。經(jīng)測試，本發(fā)明能承受的隔離電壓為1000VDC。
權(quán)利要求
1.一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾方法，其特征在于至少包括以下步驟中一項(1)設(shè)計一款機箱，使系統(tǒng)和機箱模塊化，易于實現(xiàn)系統(tǒng)地和機箱的電氣隔離，且采用隔離材料將系統(tǒng)地和機箱隔離；(2)設(shè)計一款開關(guān)電源，其二次電源參考地和電源輸入地、殼體之間不連通；(3)設(shè)計一種靜電泄放和防止地線電壓突變電路，所述電路能吸收系統(tǒng)積累的靜電且能防止外部電壓的突變引起控制器地線電壓的突變。
2.一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，包括機箱、開關(guān)電源、計算機電子系統(tǒng)，其特征在于所述的機箱(1)的一端聯(lián)結(jié)開關(guān)電源(2)的一端，開關(guān)電源(2)的另一端通過電容(10)聯(lián)結(jié)計算機電子系統(tǒng)(3)的一端，計算機電子系統(tǒng)(3)的另一端聯(lián)結(jié)靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路(4)的一端，靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路(4)的另一端聯(lián)結(jié)開關(guān)電源(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，其特在于所述的機箱(1)和計算機電子系統(tǒng)(2)是模塊化的，且兩者之間通過隔離板(13)相互隔離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，其特在于所述的隔離板所采用的材料為環(huán)氧樹脂板。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，其特在于所述的開關(guān)電源(2)的內(nèi)部設(shè)有電容(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，其特在于靜電泄放和防止系統(tǒng)地電壓突變電路由電阻(11)和電容(12)組成，電阻(11)的一端聯(lián)結(jié)電容(12)的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，其特在于所述電阻為功率為1w以上電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾的設(shè)備，其特在于所述電容的耐壓等級為1000V。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工控機系統(tǒng)中抗干擾的方法，具體地說是一種基于PC平臺工控機的浮地抗干擾方法及其設(shè)備。本發(fā)明中最為關(guān)鍵的技術(shù)在于采用一些技術(shù)的結(jié)合，使系統(tǒng)浮地，即系統(tǒng)參考地和殼地在產(chǎn)品內(nèi)無公共連接點，而計算機的機箱殼體與大地可靠連接，從而達(dá)到抗干擾的效果。實施該發(fā)明后，將該浮地計算機系統(tǒng)應(yīng)用到干擾很大的場合，即使地線上耦合有大電壓的情況下，該系統(tǒng)也不會受到干擾而可以正常的工作；更不存在燒毀控制系統(tǒng)的危害。故使用浮地的計算機系統(tǒng)使用的廣泛性更大，用戶受干擾的憂慮更少。
文檔編號G06F1/26GK1916817SQ20061003095
公開日2007年2月21日 申請日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者王麒麟, 李勇, 程少華 申請人:上海愛瑞科技發(fā)展有限公司