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        干擾對(duì)定位精度影響的分析

        2013-08-23 11:12:46哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司黑龍江150040楊永智
        金屬加工(冷加工) 2013年14期
        關(guān)鍵詞:噪聲源干擾源數(shù)控系統(tǒng)

        哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司 (黑龍江 150040) 楊永智

        1.生產(chǎn)中常見的干擾源

        車間現(xiàn)場中,各種干擾對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的影響是一個(gè)不容回避的問題。經(jīng)驗(yàn)表明,由電網(wǎng)電源引入的干擾是系統(tǒng)干擾的主要來源。由于城市動(dòng)力電網(wǎng)質(zhì)量不好,車間內(nèi)各種大型重型機(jī)床、設(shè)備彼此之間相互影響,機(jī)床本身接地、屏蔽不好或電纜布線不合理等都會(huì)影響數(shù)控系統(tǒng)的可靠性,使系統(tǒng)產(chǎn)生誤操作,如在速度指令等信號(hào)中滲入噪聲干擾和偏移,導(dǎo)致定位精度不準(zhǔn)。綜合各方面研究,常見的電網(wǎng)電源干擾有如下一些:

        (1)電磁波干擾 工廠中由于電火花、高頻電源、振蕩電路等因素影響往往產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波,這種高頻輻射能量通過空間的傳播,被臨近的數(shù)控機(jī)床所接收,如果能量足夠,它們會(huì)竄入數(shù)控系統(tǒng)而引起機(jī)床故障。

        (2)動(dòng)力電網(wǎng)電壓波動(dòng)的干擾 超壓或欠壓:數(shù)控機(jī)床對(duì)輸入電壓有明確的輸入范圍,如使用24V直流供電的系統(tǒng)電源要求輸入電源電壓范圍為320!470V。超壓或欠壓都會(huì)引起系統(tǒng)電源板中電壓監(jiān)控報(bào)警,從而停止工作電壓,所以數(shù)控機(jī)箱上沒有任何信號(hào)燈顯示。

        電網(wǎng)電壓波動(dòng):當(dāng)電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定時(shí),如最大值超出輸入電壓峰值允許限度也會(huì)發(fā)生電源監(jiān)控報(bào)警。

        (3)大電感的干擾 較大的電感器在斷電時(shí)要將存儲(chǔ)器的磁能釋放出來,就在電網(wǎng)中形成高頻峰值脈沖,它是隨機(jī)產(chǎn)生的。由于工廠中變壓器、電動(dòng)機(jī)使用很普遍,因此它產(chǎn)生的這種干擾脈沖也是最常見的。

        從故障現(xiàn)象分析,由于這種干擾脈沖頻域?qū)?,尤其高頻窄脈沖,峰值高,能量大,干擾嚴(yán)重,但變化快速,不會(huì)引起電源監(jiān)控板反映,如果通過供電線路串入數(shù)控系統(tǒng),引起錯(cuò)誤信息會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中央處理器或可編程控制器停止運(yùn)行。

        2.抗干擾措施

        上述干擾源的存在,無不影響著數(shù)控系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,因此在進(jìn)行系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取硬件及軟件等多方面的抗干擾措施,同時(shí)還要對(duì)電網(wǎng)電源系統(tǒng)進(jìn)行抑制。

        (1)物理隔離 加大受擾電路(或裝置)與干擾源間的距離,因?yàn)楦蓴_強(qiáng)度與距離平方成反比,盡可能增大干擾源與受擾電路間的距離,將大大降低干擾的傳播,減少系統(tǒng)故障率,尤其在電源惡劣的情況下,采用穩(wěn)壓設(shè)備對(duì)電源波動(dòng)和瞬間停電是有效的。為了抑制電源噪聲及電源、大地電纜之間的干擾,可以在電源與數(shù)控裝置之間設(shè)立一個(gè)隔離變壓器,如圖1所示。

        圖1 隔離抗干擾示意圖

        (2)濾波 濾波器可以抑制電源線上輸入的干擾和信號(hào)傳輸線路上感應(yīng)的各種干擾。常用的有低通濾波器和直流濾波器,一般將其安裝在電源與數(shù)控裝置之間。

        (3)屏蔽 為使設(shè)備和元器件不受外部電磁場影響,通常采用隔離屏蔽措施。

        電場屏蔽:當(dāng)噪聲源是高電壓、小電流時(shí),其輻射場主要表現(xiàn)為電場,電場屏蔽是為了抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于存在電場耦合而產(chǎn)生的干擾。良好接地是金屬板產(chǎn)生電場屏蔽的先決條件,如不接地或接地不良,則可能產(chǎn)生比沒有金屬板時(shí)更嚴(yán)重的干擾。

        磁場屏蔽:當(dāng)噪聲源具有低電壓和大電流時(shí),其輻射場主要表現(xiàn)為磁場,磁場屏蔽是為了抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于磁場耦合所產(chǎn)生的干擾。磁場屏蔽主要是依賴高導(dǎo)材料所具有的低磁阻特性,對(duì)磁通起分路的作用,使屏蔽體內(nèi)部的磁場大大減弱。

        電磁場屏蔽:電磁場屏蔽用于抑制噪聲源和敏感設(shè)備距離較遠(yuǎn)時(shí)通過電磁場耦合產(chǎn)生的干擾。電磁場屏蔽必須同時(shí)屏蔽電場和磁場。通常采用電阻率小的良導(dǎo)體材料,空間電磁波在入射到金屬體表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射和吸收,電磁能量被大大衰減,從而起到屏蔽作用。

        (4)接地 通常數(shù)控系統(tǒng)都具有一個(gè)公共參考電位,將各參考電位連接起來即構(gòu)成系統(tǒng)基準(zhǔn)電位線,一般稱為系統(tǒng)地線,它有時(shí)與公共底板相連,有時(shí)與設(shè)備外殼柜體框架相連。若設(shè)備將其外殼等與大地連接,為系統(tǒng)接地。通過保護(hù)接地,或系統(tǒng)接地等形式,也能達(dá)到抗干擾目的。

        3.實(shí)際應(yīng)用中的解決方案

        因車間內(nèi)大型機(jī)床、設(shè)備多使得電網(wǎng)負(fù)荷加重,電網(wǎng)電壓波動(dòng)干擾成為最大的干擾因子。根據(jù)以上分析,輔以經(jīng)濟(jì)因素考慮,我們采 用濾波手段對(duì)TK6920數(shù)控落地鏜床干擾加以抑制,在電網(wǎng)電源接入系統(tǒng)前增加濾波器,其原理如圖2所示。同時(shí)對(duì)于機(jī)床的接地我們盡可能地縮短地線長度,并加粗地線。

        圖2 濾波原理圖

        電網(wǎng)改造完成之后,針對(duì)該加工中心加工出的零件進(jìn)行檢測和統(tǒng)計(jì)分析,批次產(chǎn)品的誤差較改造前有明顯減小的趨勢(shì),證明電網(wǎng)干擾確實(shí)對(duì)機(jī)床定位精度存在影響。

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