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數(shù)控(kòng)機床的抗(kàng)幹擾問(wèn)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(yīn):電火花機床利用高頻放電對工件腐蝕加工,高頻對智能(néng)糾(jiū)錯控製器產生幹擾。幹擾一般是指那(nà)些與信號無關的,在信號輸入、傳(chuán)輸和輸出過程中(zhōng)出現的一些不確定(dìng)的有害的電氣瞬(shùn)變現象。這些瞬變現象會使數控係統中(zhōng)的數據在傳(chuán)輸(shū)過程中(zhōng)發生變化,增大(dà)誤差,使局部裝置或整個係統出(chū)現異常情況(kuàng),引起故障。幹擾源的產生主要有以下幾種情況:
 
  
  ①電源幹擾:由於電網覆蓋範圍(wéi)廣,存在多種設備共享(xiǎng)一個電網,尤其是電網內部的變化,電源開關操作、雷擊浪湧(yǒng)、大型電力設備起停、交(jiāo)直流傳動(dòng)裝(zhuāng)置引起的諧波、電網短路暫態衝擊等,都通過輸電線路(lù)傳到電源原邊,使電壓暫變,導致電網電壓波動。此外,電源線在傳輸過(guò)程(chéng)也會產(chǎn)生噪聲以及(jí)快速瞬變的脈衝串,汙染電網。
 
  
  ②輻射幹擾:電磁或電場在(zài)自然界中無處(chù)不在。工作中的(de)電火花穿孔機(jī)除了受到電場的作用外還受到了磁場的作用。電火花穿孔機在運行過程中,由於工作環(huán)境的惡(è)劣性,不可避免的會受到電磁幹擾
 
  
  ③數字信號和(hé)模擬信號間的幹擾(rǎo):電火花穿孔機在工作過程中,由於整套設備涉(shè)及到的器件較多,既有AC380V、AC220V交流電信號,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,有時會由於模擬信號輸出設備或由伺服驅動器或變頻(pín)器產生的幹擾引起誤動作(zuò)發生,影(yǐng)響設備的正常工作;用(yòng)來傳遞I/O輸入/輸出信號的頻率(lǜ)受到時鍾頻率和(hé)諧波幹擾,加上線路走線不當,使數字信號線(xiàn)和模擬信號線不可避免(miǎn)的會受到外來幹擾信號的幹擾,各種信號線相互之間也會通過線間耦合等產生幹擾。
 
 
  
  二、抗幹擾的措施:這些措施主要(yào)包括屏(píng)蔽、隔離、濾波(bō)、接地和軟件處理等。
 
 
  
  ①屏(píng)蔽技術:屏蔽是目前采用最多也是最有(yǒu)效的一種方式。屏蔽技術切斷輻射電磁噪聲的傳輸途徑通,常用金屬材料或磁性材料把所需屏蔽的區域包圍(wéi)起來,使屏蔽體(tǐ)內外的場相互隔離,切斷電磁(cí)輻射信號,以保護被屏蔽體(tǐ)免受幹(gàn)擾,屏蔽分為電(diàn)場屏蔽、磁(cí)場屏蔽及電磁屏蔽。在實際工程應用時,對於電場幹擾時,係統中的(de)強(qiáng)電設備金屬外殼(ké)(伺服驅動器、變頻器、驅動器、開關電源、電機(jī)等)可靠接地實現主動屏蔽;敏感設備如智能糾錯裝置等外殼應可靠接地,實現(xiàn)被動屏蔽(bì);強電設備與敏(mǐn)感設備之間距離盡可能遠(yuǎn);高(gāo)電壓大電流動力線與信號線(xiàn)應分開走線(xiàn),選用帶屏蔽層的電纜,對(duì)於磁場幹(gàn)擾,選用高導磁率的材料,如玻莫合金等,並適當增加屏蔽體的壁厚(hòu);用(yòng)雙絞線和(hé)屏蔽線,讓信號線與接地(dì)線或載(zǎi)流回線扭絞在一起,以便使信號與接地或載流(liú)回線之間(jiān)的距離最近;增大線間的(de)距離,使得幹擾源與受感應的線路之間(jiān)的互感盡可能地小;敏(mǐn)感設備(bèi)應遠離幹擾源強電設備變壓器等。
 
  
  ②隔離技術(shù):隔離就是用隔離元器件將幹擾源隔(gé)離,以防幹擾竄入設備,保證電火花機床的正常運行(háng)。常見(jiàn)的隔(gé)離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電(diàn)器隔離(lí)等方法。
 
  
  (1)光電隔離:光電隔離(lí)能有效地抑製係統噪聲,消(xiāo)除接地回路的幹(gàn)擾。在智能(néng)糾(jiū)錯係統的輸入和輸出(chū)端,用光耦作接口,對信(xìn)號及噪聲(shēng)進(jìn)行隔(gé)離;在電機(jī)驅動控製電(diàn)路中,用光耦來把控製電路和馬(mǎ)達高壓電路(lù)隔離開。
 
  
  (2)變壓器隔離是一種用得相當廣泛的電源線抗幹擾元件(jiàn),它最基本的作用是實現電路與電路之間的電氣(qì)隔離,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抗共模幹擾也有一定作用(yòng)。隔離變壓器對瞬變脈衝串和雷擊浪湧幹擾能(néng)起到很好的抑製作用,對於交流信號的傳輸,一般使用變壓器隔離(lí)幹擾(rǎo)信號的辦(bàn)法。
 
  
  (3)繼電器隔離,繼電(diàn)器的線圈和觸點之間沒有電氣(qì)上的聯(lián)係。因此,可以利用繼電器的(de)線(xiàn)圈接受電氣信號,而用觸(chù)點發送和輸出信號,從而避免強電和弱(ruò)電信號之間的(de)直接聯係,實現了抗(kàng)幹擾隔離。
  
  ③濾波技術:濾波技術是抑(yì)製幹擾的(de)一種有效(xiào)措施(shī)。濾波(bō)器是(shì)由集總參數R、L、C構成(chéng)等效電路。具有分離(lí)信號、抑製幹擾、阻抗變換與阻抗匹配和延遲信號等功能。采用濾波器可以很好的濾波設備電(diàn)路中的有害成分,提高設(shè)備的可靠性。在數控機床上,為了抑製(zhì)高頻對智能控製裝置的幹擾。可采用低通濾波器濾除電路中的高頻成分,改善電源質量。對於各類觸點或開關,在閉合或斷開瞬間因(yīn)觸點抖動所引(yǐn)起的幹擾,抑製感性負載在切斷電源(yuán)瞬間所產生的反向(xiàng)勢(shì),可以采用阻容(róng)濾波來排(pái)除,這樣可以將電感線圈的磁場釋放出來的能力,轉化為電容器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(fù)載阻抗,從而增加(jiā)濾波效果,發(fā)揮濾波器的作用,降低幹擾。
  
  ④接地處理:將電路、設備機殼等與(yǔ)作為零電位的一個公共(gòng)參考點(大地)實現低阻抗的連接,稱之(zhī)謂接地。接地的方式主要有:保護(hù)接地、工(gōng)作接地、屏蔽接地。接(jiē)地的目的有兩個:一是為了減小(xiǎo)幹擾;二(èr)是為了人身安全。為了降低(dī)安全事故的(de)發(fā)生,安全接地保護接地端子與電氣設備的機殼(ké)底盤等應實現良(liáng)好的(de)搭(dā)接,做到(dào)真正的(de)和大地相連。在數控機床的電櫃中,接地排厚度不得低於3mm(銅板),接入大地的接地電阻(zǔ)應小4歐姆;係統(tǒng)內的保護地線,應用盡量粗(cū)和(hé)短的黃綠雙色線連接到接地排上,並且避免構成環路;可以減少與其他設(shè)備的相互電磁幹擾。為了避免數控機床在工作過(guò)程中的共地線(xiàn)阻抗幹擾和地(dì)環路(lù)幹擾以及(jí)共模電流(liú)輻射幹擾發生,工作接地極為重要。工作接地方式有浮地、單點接地、多點接地和混合接地。
  
  ⑤軟件抗幹擾:用軟件來識別有(yǒu)用信號和幹擾信號,並濾除幹擾信號的(de)方法(fǎ),稱為軟件濾波。一般通過信號時間、空間和屬性來判斷是有用信號還是幹擾信號(hào)。當電磁(cí)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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