解析數(shù)控機(jī)床電氣干擾的處理方法
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發(fā)表時(shí)間：2020-02-09 16:16:26
隨著數(shù)控機(jī)床在我國(guó)加工行業(yè)的普遍應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床維修及應(yīng)用在我國(guó)機(jī)械行業(yè)逐漸興起。但由于各種原因，使用人員對(duì)于報(bào)警的處理有時(shí)會(huì)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(hù)人員經(jīng)常在聽到故障描述后，感到一頭霧水。其實(shí)，很多故障報(bào)警都是因?yàn)殡姎飧蓴_造成的影響，本文就自己的經(jīng)驗(yàn)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(jiǎn)介
1、在電網(wǎng)中對(duì)電子設(shè)備造成干擾的噪音有以下幾種：
1）傳導(dǎo)噪音
例如，由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電纜傳導(dǎo)可對(duì)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(dòng)力電纜的輻射可對(duì)周圍的電子設(shè)備造成干擾。動(dòng)力電纜就像發(fā)射天線一樣向四周發(fā)射噪音干擾信號(hào)，如下圖所示。
3）誘導(dǎo)（感應(yīng)）噪音
當(dāng)設(shè)備的電纜靠的太近時(shí)經(jīng)感應(yīng)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(jī)床制造時(shí)對(duì)電氣柜和接線與布線處理不當(dāng)就會(huì)因干擾使系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，下面介紹一些機(jī)床廠應(yīng)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(dòng)單元應(yīng)安裝在密封的金屬電柜內(nèi)。
2） 注意布線與走線：信號(hào)線與動(dòng)力線分開走線，電纜走線要靠近電柜的金屬壁。
3） 信號(hào)線要屏蔽：指令信號(hào)和反饋信號(hào)線（如編碼器信號(hào)）必須屏蔽。屏蔽線要分別接地。
4） 控制器、放大器和伺服電機(jī)都要分別接地。
5） 電網(wǎng)進(jìn)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(dòng)器要加浪涌吸收器。7）排屑機(jī)、液壓泵、導(dǎo)軌潤(rùn)滑泵等電動(dòng)機(jī)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(diǎn)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(chǎng)上購(gòu)來的24V 穩(wěn)壓電源。
選擇該電源時(shí)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(cuò)。
2） 從空載到滿載的變化率
帶負(fù)載時(shí)，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(yùn)行的，電壓的瞬間波動(dòng)會(huì)造成其工作出錯(cuò)。要求輸入電壓的瞬間斷續(xù)不要超過允許值。
使用時(shí)電源時(shí)要注意：
1） 不要將I/O 點(diǎn)接于該電源，機(jī)床強(qiáng)電控制部分的I/O 點(diǎn)須用另外的電源。
2） 使用時(shí)要注意其通電和斷電的順序，特別是機(jī)床有重力軸的控制器，一定要保證重力軸的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)充分地能耗制動(dòng)、并用機(jī)械卡緊后才能斷開伺服的電源。
2． 機(jī)床的功率進(jìn)線電路
變壓器：當(dāng)使用200V 型式的伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)時(shí)，如上圖所示，電源的進(jìn)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(guó)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(shí)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(dǎo)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(yīng)在進(jìn)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(duì)地之間。浪涌吸收器的接線要盡量短，導(dǎo)線的截面積要足夠，約為2mm2。
AC 電抗器：在主接觸器（MCC）后面應(yīng)接交流電抗器（如上圖）。
斷路器：圖中位置使用的斷路器應(yīng)具有漏電保護(hù)功能。當(dāng)使用400V 的伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以不用變壓器。但使用變壓器會(huì)提高運(yùn)行的可靠性。不用變壓器時(shí)，一定要在電路中加電網(wǎng)濾波器。
3． 接地
CNC 機(jī)床的接地系統(tǒng)可分為：信號(hào)地，機(jī)殼地和系統(tǒng)地。
1）信號(hào)地（SG）：這是提供給控制信號(hào)的基準(zhǔn)電平（0V）。
2）機(jī)殼地（FG）：是為了運(yùn)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(jī)殼，外罩，安裝板和接口電纜的屏蔽均應(yīng)接在一起。
3）系統(tǒng)地（SG）：是保護(hù)地。將各裝置的機(jī)殼地與大地相連，以保護(hù)人員和設(shè)備當(dāng)有漏電或短路時(shí)免遭電擊，還可使干擾噪音流入大地。
一、干擾及抗干擾簡(jiǎn)介
1、在電網(wǎng)中對(duì)電子設(shè)備造成干擾的噪音有以下幾種：
1）傳導(dǎo)噪音
例如，由伺服放大器產(chǎn)生的噪音，經(jīng)由電纜傳導(dǎo)可對(duì)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(dòng)力電纜的輻射可對(duì)周圍的電子設(shè)備造成干擾。動(dòng)力電纜就像發(fā)射天線一樣向四周發(fā)射噪音干擾信號(hào)，如下圖所示。
3）誘導(dǎo)（感應(yīng)）噪音
當(dāng)設(shè)備的電纜靠的太近時(shí)經(jīng)感應(yīng)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(jī)床制造時(shí)對(duì)電氣柜和接線與布線處理不當(dāng)就會(huì)因干擾使系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，下面介紹一些機(jī)床廠應(yīng)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(dòng)單元應(yīng)安裝在密封的金屬電柜內(nèi)。
2） 注意布線與走線：信號(hào)線與動(dòng)力線分開走線，電纜走線要靠近電柜的金屬壁。
3） 信號(hào)線要屏蔽：指令信號(hào)和反饋信號(hào)線（如編碼器信號(hào)）必須屏蔽。屏蔽線要分別接地。
4） 控制器、放大器和伺服電機(jī)都要分別接地。
5） 電網(wǎng)進(jìn)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(dòng)器要加浪涌吸收器。7）排屑機(jī)、液壓泵、導(dǎo)軌潤(rùn)滑泵等電動(dòng)機(jī)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(diǎn)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(chǎng)上購(gòu)來的24V 穩(wěn)壓電源。
選擇該電源時(shí)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(cuò)。
2） 從空載到滿載的變化率
帶負(fù)載時(shí)，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(yùn)行的，電壓的瞬間波動(dòng)會(huì)造成其工作出錯(cuò)。要求輸入電壓的瞬間斷續(xù)不要超過允許值。
使用時(shí)電源時(shí)要注意：
1） 不要將I/O 點(diǎn)接于該電源，機(jī)床強(qiáng)電控制部分的I/O 點(diǎn)須用另外的電源。
2） 使用時(shí)要注意其通電和斷電的順序，特別是機(jī)床有重力軸的控制器，一定要保證重力軸的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)充分地能耗制動(dòng)、并用機(jī)械卡緊后才能斷開伺服的電源。
2． 機(jī)床的功率進(jìn)線電路
變壓器：當(dāng)使用200V 型式的伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)時(shí)，如上圖所示，電源的進(jìn)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(guó)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(shí)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(dǎo)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(yīng)在進(jìn)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(duì)地之間。浪涌吸收器的接線要盡量短，導(dǎo)線的截面積要足夠，約為2mm2。
AC 電抗器：在主接觸器（MCC）后面應(yīng)接交流電抗器（如上圖）。
斷路器：圖中位置使用的斷路器應(yīng)具有漏電保護(hù)功能。當(dāng)使用400V 的伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以不用變壓器。但使用變壓器會(huì)提高運(yùn)行的可靠性。不用變壓器時(shí)，一定要在電路中加電網(wǎng)濾波器。
3． 接地
CNC 機(jī)床的接地系統(tǒng)可分為：信號(hào)地，機(jī)殼地和系統(tǒng)地。
1）信號(hào)地（SG）：這是提供給控制信號(hào)的基準(zhǔn)電平（0V）。
2）機(jī)殼地（FG）：是為了運(yùn)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(jī)殼，外罩，安裝板和接口電纜的屏蔽均應(yīng)接在一起。
3）系統(tǒng)地（SG）：是保護(hù)地。將各裝置的機(jī)殼地與大地相連，以保護(hù)人員和設(shè)備當(dāng)有漏電或短路時(shí)免遭電擊，還可使干擾噪音流入大地。
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