數(shù)控機床的抗干擾問題和解決辦法

一、干擾產(chǎn)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(chǎn)生干擾。干擾一般是指那些與信號無關(guān)的,在信號輸入、傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些不確定的有害的電氣瞬變現(xiàn)象。這些瞬變現(xiàn)象會使數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生變化,增大誤差,使局部裝置或整個系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況,引起故障。干擾源的產(chǎn)生主要有以下幾種情況: 　　 　　

①電源干擾:由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,存在多種設(shè)備共享一個電網(wǎng),尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,電源開關(guān)操作、雷擊浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)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(wǎng)電壓波動。此外,電源線在傳輸過程也會產(chǎn)生噪聲以及快速瞬變的脈沖串,污染電網(wǎng)。 　　 　　
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(huán)境的惡劣性,不可避免的會受到電磁干擾 
③數(shù)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(shè)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(shè)備或由伺服驅(qū)動器或變頻器產(chǎn)生的干擾引起誤動作發(fā)生,影響設(shè)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(shù)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(chǎn)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(shù):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(qū)域包圍起來,使屏蔽體內(nèi)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(tǒng)中的強電設(shè)備金屬外殼(伺服驅(qū)動器、變頻器、驅(qū)動器、開關(guān)電源、電機等)可靠接地實現(xiàn)主動屏蔽;敏感設(shè)備如智能糾錯裝置等外殼應可靠接地,實現(xiàn)被動屏蔽;強電設(shè)備與敏感設(shè)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(shè)備應遠離干擾源強電設(shè)備變壓器等。 　　 　　
②隔離技術(shù):隔離就是用隔離元器件將干擾源隔離,以防干擾竄入設(shè)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(tǒng)噪聲,消除接地回路的干擾。在智能糾錯系統(tǒng)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(qū)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(xiàn)電路與電路之間的電氣隔離,從而解決地線環(huán)路電流帶來的設(shè)備與設(shè)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(lián)系。因此,可以利用繼電器的線圈接受電氣信號,而用觸點發(fā)送和輸出信號,從而避免強電和弱電信號之間的直接聯(lián)系,實現(xiàn)了抗干擾隔離。 　　 　　
③濾波技術(shù):濾波技術(shù)是抑制干擾的一種有效措施。濾波器是由集總參數(shù)R、L、C構(gòu)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(shè)備電路中的有害成分,提高設(shè)備的可靠性。在數(shù)控機床上,為了抑制高頻對智能控制裝置的干擾?？刹捎玫屯V波器濾除電路中的高頻成分,改善電源質(zhì)量。對于各類觸點或開關(guān),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(chǎn)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(zhuǎn)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(fā)揮濾波器的作用,降低干擾。
④接地處理:將電路、設(shè)備機殼等與作為零電位的一個公共參考點(大地)實現(xiàn)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(fā)生,安全接地保護接地端子與電氣設(shè)備的機殼底盤等應實現(xiàn)良好的搭接,做到真正的和大地相連。在數(shù)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(tǒng)內(nèi)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(gòu)成環(huán)路;可以減少與其他設(shè)備的相互電磁干擾。為了避免數(shù)控機床在工作過程中的共地線阻抗干擾和地環(huán)路干擾以及共模電流輻射干擾發(fā)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。當電磁干擾使數(shù)控系統(tǒng)的程序跑飛時，看門狗能夠幫助系統(tǒng)自動恢復正常運行。