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數控機床的抗幹擾(rǎo)問題和解決辦法
2014-7-23  來源:數控機床市場網  作者:-


  一、幹擾產生的原因:電(diàn)火花機床(chuáng)利用高頻放電對工件腐蝕(shí)加工,高頻對智能糾錯控製器產生幹擾。幹(gàn)擾一般是指那些與(yǔ)信號(hào)無關的,在信號輸入、傳輸和輸出過程中出現的一些不確定的有害的電氣瞬變現象。這些瞬變現(xiàn)象會使數控係統中的數據(jù)在傳輸過程中發生變化,增大誤差,使局部裝置或整個係統出現異常情況,引(yǐn)起故障。幹擾源的產生主要有以下幾種情況:
 
  
  ①電源幹擾:由於電網(wǎng)覆(fù)蓋範圍廣,存在多種設備共享一個電網,尤其(qí)是電(diàn)網內部的變化,電源開關操(cāo)作、雷擊浪湧、大型(xíng)電力(lì)設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等,都通過輸(shū)電(diàn)線路傳到電源(yuán)原邊,使電壓(yā)暫變,導致電網(wǎng)電壓波動。此(cǐ)外,電源(yuán)線在傳輸過程(chéng)也會產生噪聲以及快速瞬變的脈衝串,汙染電網。
 
  
  ②輻射幹擾:電磁或電場在自然界中無處不在(zài)。工作中的電火花(huā)穿孔機除了受到電場的作用外還受到了磁場的作用。電火(huǒ)花穿孔(kǒng)機在運行過程中,由於工作環境的惡劣性,不可避免的會受到電磁幹擾
 
  
  ③數字信號和模擬信號間的幹擾:電(diàn)火花穿孔(kǒng)機在工作過程中,由於整套設備涉及到的器件較多(duō),既有AC380V、AC220V交流(liú)電信號,又有DV24V、DC5V的各(gè)種低壓直流電信號。用來傳遞信號的電纜,在走線過程中(zhōng),有時會由(yóu)於(yú)模(mó)擬信號輸出設備或由伺服驅動器或變(biàn)頻器產生的幹擾(rǎo)引起誤動(dòng)作發生,影響設備的正常工作;用來傳遞I/O輸入/輸出信號的頻率受到時鍾頻率和諧波幹擾,加上線路走線不當,使(shǐ)數字信(xìn)號線和模擬信號線不可避免的會受到(dào)外來(lái)幹擾信號的幹擾(rǎo),各種信號線相互之間(jiān)也會通過線間耦合等產生幹擾。
 
 
  
  二、抗幹擾(rǎo)的措施:這些措施主要包括(kuò)屏蔽、隔離、濾波、接地和軟件處理等。
 
 
  
  ①屏蔽技術:屏蔽是目前采用最多也是最有效的一種方式。屏蔽技術(shù)切斷輻射(shè)電磁噪聲的傳輸途徑(jìng)通,常用金屬(shǔ)材料或磁性材料把所需屏蔽的區域包圍(wéi)起來,使屏蔽體內外的場相互隔離,切(qiē)斷電磁輻射信號,以保護被屏蔽體免受幹擾,屏蔽分為電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁屏(píng)蔽。在實際工程應用時,對於電場幹擾時,係統中的強電設備金屬外殼(伺服驅動器、變頻器、驅動器、開(kāi)關電源、電機等)可靠接地實現主動屏蔽;敏感設備(bèi)如智能糾錯裝置等外殼應可靠接地(dì),實現被動(dòng)屏(píng)蔽;強電設備與敏感(gǎn)設備之間距離盡可能遠;高電壓大電流動力線與信號線應分開(kāi)走線,選用帶(dài)屏蔽層的電纜,對於磁場幹擾,選用高導磁率的材料,如(rú)玻莫合金等,並適當增加(jiā)屏蔽體的壁厚(hòu);用(yòng)雙絞線和屏蔽線,讓信號線與(yǔ)接地線或載流(liú)回(huí)線扭(niǔ)絞在一起,以便使信號與接地或載流回線之間的距離(lí)最近;增大線間的距離(lí),使得幹擾源與受感應的線路(lù)之間的互感盡可能地小;敏感設備應(yīng)遠離幹擾源強電設備(bèi)變壓器(qì)等。
 
  
  ②隔(gé)離技術:隔離就(jiù)是用隔離元(yuán)器件將幹(gàn)擾源隔離,以防幹擾竄入設備,保(bǎo)證電火花機床的正常運行。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器(qì)隔離和繼電器隔離等(děng)方法(fǎ)。
 
  
  (1)光電隔離:光電隔(gé)離能有效地抑製係(xì)統噪聲,消除接地回路的幹(gàn)擾。在智能(néng)糾錯係統的輸入(rù)和輸出(chū)端,用光耦作接口,對信號及噪聲進行隔離;在(zài)電機驅動控製電路中,用光耦來把控製電路和馬達高壓電路隔離開。
 
  
  (2)變壓器隔離是一種用得相當廣泛(fàn)的電源線抗(kàng)幹擾元件,它(tā)最基本的作用是實現電路與電路之間的電氣隔(gé)離,從而解決地線環路(lù)電流帶來的(de)設備與設備之間的幹擾,同時隔離變壓器對於(yú)抗共模(mó)幹擾也有一定作用(yòng)。隔離(lí)變壓器對瞬變脈衝串和雷擊浪湧(yǒng)幹擾能起到很好的抑製(zhì)作用,對於交流信號的傳輸,一(yī)般使用變(biàn)壓器隔離幹擾信號的辦法。
 
  
  (3)繼電(diàn)器隔離,繼電器的線圈和觸點之間沒有電氣上的聯係(xì)。因此,可以(yǐ)利用繼電器的(de)線圈接受電氣信號,而用觸點發送和輸出信(xìn)號,從而(ér)避免(miǎn)強電和弱電信號之間的直接聯係,實現了抗幹擾隔離(lí)。
  
  ③濾波技術:濾波(bō)技術是抑製幹擾的一種有效措施。濾波器(qì)是由集總參數R、L、C構(gòu)成等效電路。具有分離信(xìn)號、抑製幹擾、阻抗變換(huàn)與阻抗匹配(pèi)和延遲信號等功能。采(cǎi)用濾波器可以很好的濾波設備電路中(zhōng)的有害成分,提高設備的可靠性。在數控機床上,為了抑製高頻對智能控製裝置的幹擾。可(kě)采用低(dī)通濾(lǜ)波器濾除電路中的高頻(pín)成分,改善電源質量。對於各類觸(chù)點(diǎn)或開關,在閉合或斷開(kāi)瞬間因觸點抖動所引起的幹擾,抑製(zhì)感性(xìng)負載在切斷電源(yuán)瞬間所產生(shēng)的反向勢(shì),可以采用阻容濾(lǜ)波來排除,這(zhè)樣(yàng)可以將電(diàn)感線圈的磁場釋放出來的能力,轉化為電(diàn)容器(qì)電場的能量儲存起來,以降低能耗。采用L-C濾波器則會(huì)降低負載阻抗,從而增加濾波效果,發揮濾波器的作用,降低幹擾(rǎo)。
  
  ④接地處理:將電路、設備機殼等與作為零電位的一個公共參考點(大地)實現低阻抗的連接,稱之謂(wèi)接地(dì)。接地的(de)方(fāng)式主要有:保(bǎo)護接地、工作接(jiē)地、屏蔽接地。接地的(de)目的有兩個:一是為了減小幹擾;二是為了人身安全。為了降低安(ān)全事故的發生,安全接地保護接地端子與電氣設(shè)備的機(jī)殼底盤等(děng)應實現良好的搭接,做到真(zhēn)正的和大地相連。在數控機床的電櫃(guì)中,接地排厚度不得低於3mm(銅板),接(jiē)入大地的接地電阻應小4歐姆;係統內的保護地線,應用盡量粗和短的黃綠雙色線連接到(dào)接地(dì)排上,並且避免構(gòu)成環路;可以減少與其他設備的相互電磁幹擾。為了避免數控機床在工作過程中的共(gòng)地線阻抗幹擾和地環路幹擾以及共模電流(liú)輻射幹擾發生,工作接地極為重要(yào)。工作接地方式有浮地、單點接地、多點接地和混合接地(dì)。
  
  ⑤軟(ruǎn)件抗幹擾:用軟件來識別(bié)有(yǒu)用信號和幹擾信號,並濾除(chú)幹擾(rǎo)信號的方法,稱為軟件濾波。一般通過信號時間(jiān)、空間和屬性來判斷是有用信號還(hái)是幹擾信(xìn)號(hào)。當電磁幹擾使數控係統的程序跑飛時,看門狗能夠幫助係統自動恢複正常運行。

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