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机械加工中数控机床的抗干扰途径有哪些?

文章出处: 人气:发表时间:2019-10-25 00:22
1、采用抗干扰的优质电源
  经验表明由电源引入的干扰是系统干扰的主要来源,抗干扰性能好的优质电源是提高系统可靠性的关键。
  2、阻断噪声干扰传递路径
  数控系统使用现场的电磁环境一般较为恶劣,特别是附近大型电气设备起动及停止时会在公用交流电网和控制回路上产生高频瞬变噪声。这些噪声会通过数控系统的输入电源窜入系统内部,因此必须采取滤波、隔离、屏蔽和保护等措施将噪声阻断在系统外部。
  1)使用电源滤波器抑制输入电源噪声
  电源滤波器是抑制电源干扰的有力措施,目前市场上有各种型号规格的滤波器可供选择。从抗干扰的角度出发,应验证其插入衰减量是否达到要求。另外,滤波器对噪声的实际抑制效果还取决于使用方法,应注意以下三点:
  a、滤波器要尽量靠近电源输入插座安装,进线和出线使用双绞线并靠近地电位布线,二者一定要分开走线,不能平行走线,更不能捆扎在一起。
  b、滤波器的接地电阻应越小越好,最好直接安装在系统机壳上离系统接地端子最近的位置,这样能更好的抑制高频共模噪声。
  c、数控系统内部的伺服电动机驱动器、外围接口电路和计算机电路的电源可分别用3个滤波器供电,这样不仅能抑制外部电源干扰,还能抑制各部分之间的相互干扰。
  2)采用变比为11的隔离变压器进行隔离
  隔离变压器是在它的初级绕组和次级绕组之间加了一层屏蔽层,并将它和铁芯一起接地,防止干扰信号通过初次级之间的电路进人直流供电系统。它能有效地抑制由电网侵入的瞬态强脉冲干扰,使得直流或低频干扰信号不容易通过传导的方式形成感应噪声。
  3)将电源装在金属屏蔽盒内,并与系统内其它部分尽量隔开安装,可减少噪声在系统内部的辐射干扰。
  4)建立掉电保护功能
  工业电网的供电不稳定或者系统电源的偶然故障,突然掉电的事故是难免的。这就要求系统在发生掉电时保护好现场的数据,待电压恢复正常时,便可从掉电处继续执行程序。系统的掉电保护方案可用带掉电保护的RAM(如FLASH)或可读写EEPROM等来保存系统掉电时的现场数据及标志字。
  3、抑制电源工作产生的噪音
  1)抑制直流稳压电源噪声
  一部分数控系统的电源(+5V)是由三端集成稳压器构成的。电路中有TTL器件时,其开关动作时间为5~10ns,在瞬变电流和公共阻抗的作用下,直流电源线上产生开关噪声。使电路的噪声容限降低,导致逻辑电路和微处理器误动作。减小开关噪声的有效方法是在每个集成电路的电源端与接地端之间接入一个0.01~0.1μF的限噪钽电容或高频无感滤波电容,在设计电路板时应将此电容安装在该集成电路的电源输入侧并尽量缩短电容的配线。
  2)抑制开关电源的噪声
  目前,开关电源在数控系统中得到广泛使用。但是开关电源的噪声大、噪声频谱宽及高频辐射干扰严重。这些固有的缺点不能从根本上予以消除,只能使用隔离、滤波和屏蔽等措施来阻断噪声的传输。具体方法如下:
  a.减小开关级晶体管与电源屏蔽壳之间的耦合电容,以减少噪声的产生;
  b.用电感线圈将开关电源机壳与数控系统外壳相连,以减小共模噪声;
  c.在交流电源输入端接入线路滤波器,不但能抑制共模噪声和串模噪声的产生,并且对外部电源噪声也同样有效。
  d.开关电源有多个负载时,应采取将各负载电路在电源处就分开的布线方法,而不采用在离开开关电源一段距离后再接负载的方法。按后者布线时,分布电容使各负载的线路不平衡,导致形成较大的串模噪声。另外,电源外壳与负载电路一点接地并且接地阻抗要尽可能小。开关电源到各个负载电路采用双绞线相连;
  e.开关电源需要同时给大功率负载与小信号负载供电,尽管它们的电压一致,也要分别用两组独立的开关电源来供电,这两组电源的地线要有公共连接点,这样不会形成公共阻抗,防止两路负载之间相互影响。
  4、合理接地与布线

  系统中直流电源的工作地应与系统中继电器、电磁阀及其驱动电源所构成的功率地分开,两者不可混接。另外、接地电缆应足够粗,并且电阻要小。布电源线时,应使强电和弱电分开,输入线与输出线分开。要根据电流的大小,尽量加粗导线的宽度,使电源线、地线的走向与数据传输的方向一致。采取以上方法对数控系统电源部分进行改进设计,有效地消除了干扰的影响,增加了整个数控系统的可靠性。


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