工控软件的抗干扰设计

　　计算机系统在工业现场使用时，大量的干扰源 虽不能造成硬件系统的损坏，但常常使计算机系统 不能正常运行，致使控制失灵，造成重大事故。计算 机系统的抗干扰不可能完全依靠硬件解决，因此，软 件抗干扰问题的研究愈来愈引起人们的重视。

　　一、工控软件的结构特点及干扰途径

　　在不同的工业控制系统中，工控软件虽然完成的功能不同，但就其结构来说，一般 具有如下特点：

　　* 实时性：工业控制系统中有些事件的发生具有随机性，要求工控软件能够及时地 处理随机事件。

　　* 周期性：工控软件在完成系统的初始化工作后，随之进入主程序循环。在执行主 程序过程中，如有中断申请，则在执行完相应的中断服务程序后，继续主程序循 环。

　　* 相关性：工控软件由多个任务模块组成，各模块配合工作，相互关联，相互依 存。

　　* 人为性：工控软件允许操作人员干预系统的运行，调整系统的工作参数。 在理想情况下，工控软件可以正常执行。但在工业现场环境的干扰下，工控软件的 周期性、相关性及实时性受到破坏，程序无法正常执行，导致工业控制系统的失 控，其表现是：

　　* 程序计数器PC值发生变化，破坏了程序的正常运行。PC值被干扰后的数据是随机 的，因此引起程序执行混乱，在PC值的错误引导下，程序执行一系列毫无意义的指 令，最后常常进入一个毫无意义的“死循环”中，使系统失去控制。

　　* 输入/输出接口状态受到干扰，破坏了工控软件的相关性和周期性，造成系统资源 被某个任务模块独占，使系统发生“死锁”。

　　* 数据采集误差加大。干扰侵入系统的前向通道，叠加在信号上，导致数据采集误 差加大。特别是当前向通道的传感器接口是小电压信号输入时，此现象更加严重。

　　* RAM数据区受到干扰发生变化。根据干扰窜入渠道、受干扰数据性质的不同，系统 受损坏的状况不同，有的造成数值误差，有的使控制失灵，有的改变程序状态，有 的改变某些部件(如定时器/计数器、串行口等)的工作状态等。笔者在研制电力远 程抄表系统时就曾遇到因现场强电磁干扰而造成RAM数据经常性被破坏的情况。

　　* 控制状态失灵。在工业控制系统中，控制状态的输出常常是依据某些条件状态的 输入和条件状态的逻辑处理结果而定。在这些环节中，由于干扰的侵入，会造成条 件状态错误，致使输出控制误差加大，甚至控制失常。

　　二、程序运行失常的软件对策

　　系统受到干扰侵害致使PC值改变，造成程序运行失常。对于程序运行失常的软件对 策主要是发现失常状态后及时引导系统恢复原始状态。