电熔镁砂是一种熔点高、抗氧化性和抗渣性强的高级耐火材料,被广泛用于航空航天、核工业、冶金等领域。随着生产企业对能源利用效率和产品品位要求的提高,电熔镁行业开始逐渐采用智能控制策略。为了将运行优化、故障诊断等控制方法更好的应用于电熔镁炉熔炼过程,东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室开发了面向电熔镁行业的专用嵌入式控制器。然而,电熔镁炉熔炼过程具有生产环境恶劣、电磁干扰剧烈等特点,严重影响了电熔镁炉嵌入式控制器的工作性能,给控制系统带来很多问题。因此,如何提高电熔镁炉嵌入式控制器的可靠性和稳定性直接关系着嵌入式控制器在实际环境中的应用,具有重要的研究意义和实际应用价值。但是,电熔镁砂生产现场的电磁环境十分复杂,各种形式的电磁干扰叠加在一起,很难分析出是哪些干扰源导致了嵌入式控制器工作异常。开发人员在设计嵌入式控制器硬件时一般都采取了一定的抗干扰措施,但往往缺乏理论基础的支撑,仅凭一些常用的经验方法进行设计,从而开发出的嵌入式控制器不能很好地适应复杂的电磁环境。因此,如何依据电磁兼容原理,研究不同电磁干扰源的干扰途径及干扰机制,设计并实现相应的抗干扰措施是本课题的一个难点。本文在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究”的支持下,针对电熔镁炉嵌入式控制器工作时存在的电磁干扰问题,深入研究了电磁兼容理论,结合工业环境中的电磁干扰源与干扰途径,对电熔镁炉嵌入式控制器抗电磁干扰进行需求分析,根据电磁干扰抑制方法,设计并实现了三种抗电磁干扰措施,并在实验室条件下验证了电熔镁炉嵌入式控制器的抗电磁干扰能力。本文的主要工作归纳如下:(1)分析了电磁干扰对电熔镁炉嵌入式控制器产生的影响,深入研究了电磁兼容基础理论,分析了形成电磁干扰的三个要素,介绍了抑制电磁干扰的方法;(2)对电熔镁炉嵌入式控制器抗电磁干扰进行需求分析,分析了工业环境中的常见电磁干扰源及干扰途径,将电磁干扰源分为外部干扰和内部干扰两大类;(3)研究了共模干扰和差模干扰的特性,根据无源低通滤波器设计方法,确定了电源滤波器电路及元件参数,结合嵌入式控制器机壳内部情况,优化了电源滤波器、开关电源和信号调理电路板的布局,实现了传导抗干扰设计;(4)根据提高屏蔽体屏蔽效能的原则,确定了屏蔽机壳的材料厚度及开孔方式,实现了辐射抗干扰设计;(5)研究了形成地环路干扰和公共阻抗耦合干扰的原因,运用混合单点接地方法和数字地模拟地隔离方法,改进了信号调理板的地线布局,实现了内部抗干扰设计;(6)设计实验测试了改进前后嵌入式控制器的传导抗干扰能力、辐射抗干扰能力和内部抗干扰能力,验证了改进后嵌入式控制的抗电磁干扰能力。