解析數(shù)控機床電氣干擾的處理方法
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發(fā)表時間：2020-02-09 16:16:26
隨著數(shù)控機床在我國加工行業(yè)的普遍應用，數(shù)控機床維修及應用在我國機械行業(yè)逐漸興起。但由于各種原因，使用人員對于報警的處理有時會無從下手，甚至無法說明到底是哪里出現(xiàn)故障，這也使維護人員經(jīng)常在聽到故障描述后，感到一頭霧水。其實，很多故障報警都是因為電氣干擾造成的影響，本文就自己的經(jīng)驗以FANUC系統(tǒng)為例子闡述一些抗干擾的措施。
一、干擾及抗干擾簡介
1、在電網(wǎng)中對電子設(shè)備造成干擾的噪音有以下幾種：
1）傳導噪音
例如，由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電纜傳導可對連在同一電源上的電子設(shè)備造成干擾，如下圖所示。
2）輻射（無線電）噪音
例如，由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由動力電纜的輻射可對周圍的電子設(shè)備造成干擾。動力電纜就像發(fā)射天線一樣向四周發(fā)射噪音干擾信號，如下圖所示。
3）誘導（感應）噪音
當設(shè)備的電纜靠的太近時經(jīng)感應或電容的偶合造成的干擾。
2、抗干擾的措施：
上述這些噪音，如果在機床制造時對電氣柜和接線與布線處理不當就會因干擾使系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。根據(jù)實踐和經(jīng)驗，下面介紹一些機床廠應采取的基本抗干擾措施。
1） 控制系統(tǒng)包括伺服放大器和主軸驅(qū)動單元應安裝在密封的金屬電柜內(nèi)。
2） 注意布線與走線：信號線與動力線分開走線，電纜走線要靠近電柜的金屬壁。
3） 信號線要屏蔽：指令信號和反饋信號線（如編碼器信號）必須屏蔽。屏蔽線要分別接地。
4） 控制器、放大器和伺服電機都要分別接地。
5） 電網(wǎng)進線要加濾波器和浪涌吸收器。
6） 接觸器、繼電器或其它電器的電磁線圈的驅(qū)動器要加浪涌吸收器。7）排屑機、液壓泵、導軌潤滑泵等電動機的主回路接觸器要加裝主回路浪涌吸收器。
二、工作中抗干擾的幾點做法。
1． CNC 控制器的電源
為了兼容，現(xiàn)在的FANUC CNC 控制器的電源一率為直流24V，一般用市場上購來的24V 穩(wěn)壓電源。
選擇該電源時要注意：
1） 容量
容量要足夠，且留有一定的余量（約+20%）。如果容量不夠，系統(tǒng)可能不工作，或工作出錯。
2） 從空載到滿載的變化率
帶負載時，電源電壓要下降，要求變化率不能大于2-。
3） 輸出電壓變形
輸出電壓不能有斷續(xù)。CNC 控制器中的元/器件是高速運行的，電壓的瞬間波動會造成其工作出錯。要求輸入電壓的瞬間斷續(xù)不要超過允許值。
使用時電源時要注意：
1） 不要將I/O 點接于該電源，機床強電控制部分的I/O 點須用另外的電源。
2） 使用時要注意其通電和斷電的順序，特別是機床有重力軸的控制器，一定要保證重力軸的驅(qū)動電動機充分地能耗制動、并用機械卡緊后才能斷開伺服的電源。
2． 機床的功率進線電路
變壓器：當使用200V 型式的伺服電動機和主軸電動機時，如上圖所示，電源的進線需要使用變壓器。由于變壓器的隔離，在一定程度上提高了抗干擾能力。在我們國內(nèi)，根據(jù)電網(wǎng)的情況，建議使用這種型式。
電網(wǎng)濾波器：即圖中的噪音濾波器，下圖是實際使用的一種濾波器的線路圖。使用濾波器可以濾除：
1） 來自電纜的輻射噪音。
2） 由于雜散（寄生）電容引起的傳導噪音。
浪涌吸收器：為了避免由于閃電或附近其它用電設(shè)備引起的浪涌電流造成干擾，應在進線處接浪涌吸收器。如圖所示，浪涌吸收器有兩路：電網(wǎng)的各線之間和各線對地之間。浪涌吸收器的接線要盡量短，導線的截面積要足夠，約為2mm2。
AC 電抗器：在主接觸器（MCC）后面應接交流電抗器（如上圖）。
斷路器：圖中位置使用的斷路器應具有漏電保護功能。當使用400V 的伺服電動機和主軸電動機時，可以不用變壓器。但使用變壓器會提高運行的可靠性。不用變壓器時，一定要在電路中加電網(wǎng)濾波器。
3． 接地
CNC 機床的接地系統(tǒng)可分為：信號地，機殼地和系統(tǒng)地。
1）信號地（SG）：這是提供給控制信號的基準電平（0V）。
2）機殼地（FG）：是為了運行可靠、抵抗干擾而提供的將內(nèi)部和外部噪音隔離的屏蔽層。各單元的機殼，外罩，安裝板和接口電纜的屏蔽均應接在一起。
3）系統(tǒng)地（SG）：是保護地。將各裝置的機殼地與大地相連，以保護人員和設(shè)備當有漏電或短路時免遭電擊，還可使干擾噪音流入大地。
一、干擾及抗干擾簡介
1、在電網(wǎng)中對電子設(shè)備造成干擾的噪音有以下幾種：
1）傳導噪音
例如，由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電纜傳導可對連在同一電源上的電子設(shè)備造成干擾，如下圖所示。
2）輻射（無線電）噪音
例如，由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由動力電纜的輻射可對周圍的電子設(shè)備造成干擾。動力電纜就像發(fā)射天線一樣向四周發(fā)射噪音干擾信號，如下圖所示。
3）誘導（感應）噪音
當設(shè)備的電纜靠的太近時經(jīng)感應或電容的偶合造成的干擾。
2、抗干擾的措施：
上述這些噪音，如果在機床制造時對電氣柜和接線與布線處理不當就會因干擾使系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。根據(jù)實踐和經(jīng)驗，下面介紹一些機床廠應采取的基本抗干擾措施。
1） 控制系統(tǒng)包括伺服放大器和主軸驅(qū)動單元應安裝在密封的金屬電柜內(nèi)。
2） 注意布線與走線：信號線與動力線分開走線，電纜走線要靠近電柜的金屬壁。
3） 信號線要屏蔽：指令信號和反饋信號線（如編碼器信號）必須屏蔽。屏蔽線要分別接地。
4） 控制器、放大器和伺服電機都要分別接地。
5） 電網(wǎng)進線要加濾波器和浪涌吸收器。
6） 接觸器、繼電器或其它電器的電磁線圈的驅(qū)動器要加浪涌吸收器。7）排屑機、液壓泵、導軌潤滑泵等電動機的主回路接觸器要加裝主回路浪涌吸收器。
二、工作中抗干擾的幾點做法。
1． CNC 控制器的電源
為了兼容，現(xiàn)在的FANUC CNC 控制器的電源一率為直流24V，一般用市場上購來的24V 穩(wěn)壓電源。
選擇該電源時要注意：
1） 容量
容量要足夠，且留有一定的余量（約+20%）。如果容量不夠，系統(tǒng)可能不工作，或工作出錯。
2） 從空載到滿載的變化率
帶負載時，電源電壓要下降，要求變化率不能大于2-。
3） 輸出電壓變形
輸出電壓不能有斷續(xù)。CNC 控制器中的元/器件是高速運行的，電壓的瞬間波動會造成其工作出錯。要求輸入電壓的瞬間斷續(xù)不要超過允許值。
使用時電源時要注意：
1） 不要將I/O 點接于該電源，機床強電控制部分的I/O 點須用另外的電源。
2） 使用時要注意其通電和斷電的順序，特別是機床有重力軸的控制器，一定要保證重力軸的驅(qū)動電動機充分地能耗制動、并用機械卡緊后才能斷開伺服的電源。
2． 機床的功率進線電路
變壓器：當使用200V 型式的伺服電動機和主軸電動機時，如上圖所示，電源的進線需要使用變壓器。由于變壓器的隔離，在一定程度上提高了抗干擾能力。在我們國內(nèi)，根據(jù)電網(wǎng)的情況，建議使用這種型式。
電網(wǎng)濾波器：即圖中的噪音濾波器，下圖是實際使用的一種濾波器的線路圖。使用濾波器可以濾除：
1） 來自電纜的輻射噪音。
2） 由于雜散（寄生）電容引起的傳導噪音。
浪涌吸收器：為了避免由于閃電或附近其它用電設(shè)備引起的浪涌電流造成干擾，應在進線處接浪涌吸收器。如圖所示，浪涌吸收器有兩路：電網(wǎng)的各線之間和各線對地之間。浪涌吸收器的接線要盡量短，導線的截面積要足夠，約為2mm2。
AC 電抗器：在主接觸器（MCC）后面應接交流電抗器（如上圖）。
斷路器：圖中位置使用的斷路器應具有漏電保護功能。當使用400V 的伺服電動機和主軸電動機時，可以不用變壓器。但使用變壓器會提高運行的可靠性。不用變壓器時，一定要在電路中加電網(wǎng)濾波器。
3． 接地
CNC 機床的接地系統(tǒng)可分為：信號地，機殼地和系統(tǒng)地。
1）信號地（SG）：這是提供給控制信號的基準電平（0V）。
2）機殼地（FG）：是為了運行可靠、抵抗干擾而提供的將內(nèi)部和外部噪音隔離的屏蔽層。各單元的機殼，外罩，安裝板和接口電纜的屏蔽均應接在一起。
3）系統(tǒng)地（SG）：是保護地。將各裝置的機殼地與大地相連，以保護人員和設(shè)備當有漏電或短路時免遭電擊，還可使干擾噪音流入大地。
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