數控沖孔機數控機床的抗干擾問題和解決辦法
2020/8/24 9:20:31 點擊：
干擾產生的原因:電火花機床利用高頻放電對工件腐蝕加工，高頻對智能糾錯控制器產生干擾。干擾一般是指那些與信號無關的,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。這些瞬變現象會使數控系統中的數據在傳輸過程中發生變化,增大誤差,使局部裝置或整個系統出現異常情況,引起故障。
一、干擾源的產生主要有以下幾種情況:
1、電源干擾:由于電網覆蓋范圍廣,存在多種設備共享一個電網,尤其是電網內部的變化,電源開關操作、雷擊浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,都通過輸電線路傳到電源原邊,使電壓暫變,導致電網電壓波動。此外,電源線在傳輸過程也會產生噪聲以及快速瞬變的脈沖串,污染電網。
2、輻射干擾:電磁或電場在自然界中無處不在。工作中的電火花穿孔機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,由于工作環境的惡劣性,不可避免的會受到電磁干擾
3、數字信號和模擬信號間的干擾:電火花穿孔機在工作過程中,由于整套設備涉及到的器件較多,既有AC380V、AC220V交流電信號,又有DV24V、DC5V的各種低壓直流電信號。用來傳遞信號的電纜,在走線過程中,有時會由于模擬信號輸出設備或由伺服驅動器或變頻器產生的干擾引起誤動作發生,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鐘頻率和諧波干擾,加上線路走線不當,使數字信號線和模擬信號線不可避免的會受到外來干擾信號的干擾,各種信號線相互之間也會通過線間耦合等產生干擾。
二、抗干擾的措施:這些措施主要包括屏蔽、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起來,使屏蔽體內外的場相互隔離,切斷電磁輻射信號,以保護被屏蔽體免受干擾,屏蔽分為電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁屏蔽。在實際工程應用時,對于電場干擾時,系統中的強電設備金屬外殼(伺服驅動器、變頻器、驅動器、開關電源、電機等)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,實現被動屏蔽;強電設備與敏感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走線,選用帶屏蔽層的電纜,對于磁場干擾,選用高導磁率的材料,如玻莫合金等,并適當增加屏蔽體的壁厚;用雙絞線和屏蔽線,讓信號線與接地線或載流回線扭絞在一起,以便使信號與接地或載流回線之間的距離最近;增大線間的距離,使得干擾源與受感應的線路之間的互感盡可能地小;敏感設備應遠離干擾源強電設備變壓器等。
2、隔離技術:隔離就是用隔離元器件將干擾源隔離,以防干擾竄入設備,保證電火花機床的正常運行。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。
(1)光電隔離:光電隔離能有效地抑制系統噪聲,消除接地回路的干擾。在智能糾錯系統的輸入和輸出端,用光耦作接口,對信號及噪聲進行隔離;在電機驅動控制電路中,用光耦來把控制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的電源線抗干擾元件,它最基本的作用是實現電路與電路之間的電氣隔離,從而解決地線環路電流帶來的設備與設備之間的干擾,同時隔離變壓器對于抗共模干擾也有一定作用。隔離變壓器對瞬變脈沖串和雷擊浪涌干擾能起到很好的抑制作用,對于交流信號的傳輸,一般使用變壓器隔離干擾信號的辦法。
(3)繼電器隔離, 繼電器的線圈和觸點之間沒有電氣上的聯系。因此,可以利用繼電器的線圈接受電氣信號,而用觸點發送和輸出信號,從而避免強電和弱電信號之間的直接聯系,實現了抗干擾隔離。
3、濾波技術:濾波技術是抑制干擾的一種有效措施。濾波器是由集總參數R、L、C構成等效電路。具有分離信號、抑制干擾、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路中的有害成分,提高設備的可靠性。在數控機床上,為了抑制高頻對智能控制裝置的干擾。可采用低通濾波器濾除電路中的高頻成分,改善電源質量。對于各類觸點或開關,在閉合或斷開瞬間因觸點抖動所引起的干擾,抑制感性負載在切斷電源瞬間所產生的反向勢,可以采用阻容濾波來排除,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濾波器則會降低負載阻抗,從而增加濾波效果,發揮濾波器的作用,降低干擾。
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,稱之謂接地。接地的方式主要有:保護接地、工作接地、屏蔽接地。接地的目的有兩個:一是為了減小干擾;二是為了人身安全。為了降低安全事故的發生,安全接地保護接地端子與電氣設備的機殼底盤等應實現良好的搭接,做到真正的和大地相連。在數控機床的電柜中,接地排厚度不得低于3mm(銅板),接入大地的接地電阻應小4歐姆;系統內的保護地線,應用盡量粗和短的黃綠雙色線連接到接地排上,并且避免構成環路;可以減少與其他設備的相互電磁干擾。為了避免數控機床在工作過程中的共地線阻抗干擾和地環路干擾以及共模電流輻射干擾發生,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。
一、干擾源的產生主要有以下幾種情況:
1、電源干擾:由于電網覆蓋范圍廣,存在多種設備共享一個電網,尤其是電網內部的變化,電源開關操作、雷擊浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,都通過輸電線路傳到電源原邊,使電壓暫變,導致電網電壓波動。此外,電源線在傳輸過程也會產生噪聲以及快速瞬變的脈沖串,污染電網。
2、輻射干擾:電磁或電場在自然界中無處不在。工作中的電火花穿孔機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,由于工作環境的惡劣性,不可避免的會受到電磁干擾
3、數字信號和模擬信號間的干擾:電火花穿孔機在工作過程中,由于整套設備涉及到的器件較多,既有AC380V、AC220V交流電信號,又有DV24V、DC5V的各種低壓直流電信號。用來傳遞信號的電纜,在走線過程中,有時會由于模擬信號輸出設備或由伺服驅動器或變頻器產生的干擾引起誤動作發生,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鐘頻率和諧波干擾,加上線路走線不當,使數字信號線和模擬信號線不可避免的會受到外來干擾信號的干擾,各種信號線相互之間也會通過線間耦合等產生干擾。
二、抗干擾的措施:這些措施主要包括屏蔽、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起來,使屏蔽體內外的場相互隔離,切斷電磁輻射信號,以保護被屏蔽體免受干擾,屏蔽分為電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁屏蔽。在實際工程應用時,對于電場干擾時,系統中的強電設備金屬外殼(伺服驅動器、變頻器、驅動器、開關電源、電機等)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,實現被動屏蔽;強電設備與敏感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走線,選用帶屏蔽層的電纜,對于磁場干擾,選用高導磁率的材料,如玻莫合金等,并適當增加屏蔽體的壁厚;用雙絞線和屏蔽線,讓信號線與接地線或載流回線扭絞在一起,以便使信號與接地或載流回線之間的距離最近;增大線間的距離,使得干擾源與受感應的線路之間的互感盡可能地小;敏感設備應遠離干擾源強電設備變壓器等。
2、隔離技術:隔離就是用隔離元器件將干擾源隔離,以防干擾竄入設備,保證電火花機床的正常運行。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。
(1)光電隔離:光電隔離能有效地抑制系統噪聲,消除接地回路的干擾。在智能糾錯系統的輸入和輸出端,用光耦作接口,對信號及噪聲進行隔離;在電機驅動控制電路中,用光耦來把控制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的電源線抗干擾元件,它最基本的作用是實現電路與電路之間的電氣隔離,從而解決地線環路電流帶來的設備與設備之間的干擾,同時隔離變壓器對于抗共模干擾也有一定作用。隔離變壓器對瞬變脈沖串和雷擊浪涌干擾能起到很好的抑制作用,對于交流信號的傳輸,一般使用變壓器隔離干擾信號的辦法。
(3)繼電器隔離, 繼電器的線圈和觸點之間沒有電氣上的聯系。因此,可以利用繼電器的線圈接受電氣信號,而用觸點發送和輸出信號,從而避免強電和弱電信號之間的直接聯系,實現了抗干擾隔離。
3、濾波技術:濾波技術是抑制干擾的一種有效措施。濾波器是由集總參數R、L、C構成等效電路。具有分離信號、抑制干擾、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路中的有害成分,提高設備的可靠性。在數控機床上,為了抑制高頻對智能控制裝置的干擾。可采用低通濾波器濾除電路中的高頻成分,改善電源質量。對于各類觸點或開關,在閉合或斷開瞬間因觸點抖動所引起的干擾,抑制感性負載在切斷電源瞬間所產生的反向勢,可以采用阻容濾波來排除,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濾波器則會降低負載阻抗,從而增加濾波效果,發揮濾波器的作用,降低干擾。
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,稱之謂接地。接地的方式主要有:保護接地、工作接地、屏蔽接地。接地的目的有兩個:一是為了減小干擾;二是為了人身安全。為了降低安全事故的發生,安全接地保護接地端子與電氣設備的機殼底盤等應實現良好的搭接,做到真正的和大地相連。在數控機床的電柜中,接地排厚度不得低于3mm(銅板),接入大地的接地電阻應小4歐姆;系統內的保護地線,應用盡量粗和短的黃綠雙色線連接到接地排上,并且避免構成環路;可以減少與其他設備的相互電磁干擾。為了避免數控機床在工作過程中的共地線阻抗干擾和地環路干擾以及共模電流輻射干擾發生,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、軟件抗干擾:用軟件來識別有用信號和干擾信號,并濾除干擾信號的方法,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干擾信號。
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