工業(yè)控制軟件的結構特點以及干擾途徑

（文章來源：工控網）

計算機系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場使用時，大量的干擾源雖不能造成硬件系統(tǒng)的損壞，但常常使計算機系統(tǒng)不能正常運行，致使控制失靈，造成重大事故。計算機系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件解決，因此，軟件抗干擾問題的研究愈來愈引起人們的重視。

在不同的工業(yè)控制系統(tǒng)中，工控軟件雖然完成的功能不同，但就其結構來說，一般具有如下特點：實時性：工業(yè)控制系統(tǒng)中有些事件的發(fā)生具有隨機性，要求工控軟件能夠及時地處理隨機事件。周期性：工控軟件在完成系統(tǒng)的初始化工作后，隨之進入主程序循環(huán)。在執(zhí)行主程序過程中，如有中斷申請，則在執(zhí)行完相應的中斷服務程序后，繼續(xù)主程序循環(huán)。

相關性：工控軟件由多個任務模塊組成，各模塊配合工作，相互關聯(lián)，相互依存。

人為性：工控軟件允許操作人員干預系統(tǒng)的運行，調整系統(tǒng)的工作參數。在理想情況下，工控軟件可以正常執(zhí)行。但在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的干擾下，工控軟件的周期性、相關性及實時性受到破壞，程序無法正常執(zhí)行，導致工業(yè)控制系統(tǒng)的失控，其表現(xiàn)是：

程序計數器PC值發(fā)生變化，破壞了程序的正常運行。PC值被干擾后的數據是隨機的，因此引起程序執(zhí)行混亂，在PC值的錯誤引導下，程序執(zhí)行一系列毫無意義的指令，最后常常進入一個毫無意義的“死循環(huán)”中，使系統(tǒng)失去控制。輸入/輸出接口狀態(tài)受到干擾，破壞了工控軟件的相關性和周期性，造成系統(tǒng)資源被某個任務模塊獨占，使系統(tǒng)發(fā)生“死鎖”。

數據采集誤差加大。干擾侵入系統(tǒng)的前向通道，疊加在信號上，導致數據采集誤差加大。特別是當前向通道的傳感器接口是小電壓信號輸入時，此現(xiàn)象更加嚴重。

RAM數據區(qū)受到干擾發(fā)生變化。根據干擾竄入渠道、受干擾數據性質的不同，系統(tǒng)受損壞的狀況不同，有的造成數值誤差，有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件(如定時器／計數器、串行口等)的工作狀態(tài)等。筆者在研制電力遠程抄表系統(tǒng)時就曾遇到因現(xiàn)場強電磁干擾而造成RAM數據經常性被破壞的情況。

控制狀態(tài)失靈。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，控制狀態(tài)的輸出常常是依據某些條件狀態(tài)的輸入和條件狀態(tài)的邏輯處理結果而定。在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，會造成條件狀態(tài)錯誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失常。
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