數(shù)控機(jī)床電氣的抗干擾分析

馮寧

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國科學(xué)技術(shù)也得到了極大的提升。其中數(shù)控機(jī)床作為目前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一種主要的生產(chǎn)形式，可以說對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著直接的影響。但是由于數(shù)控機(jī)床技術(shù)的復(fù)雜性而且應(yīng)用了較多的新型技術(shù)，再加上相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用比較不成熟，導(dǎo)致相關(guān)的數(shù)控機(jī)床在實際的應(yīng)用生產(chǎn)中極易出現(xiàn)各種各樣的故障，進(jìn)而使得數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用以及生產(chǎn)受到極其不利的影響。因此相關(guān)的工作人員在實際的管理中，必須對數(shù)控設(shè)備進(jìn)行正確操作和維護(hù)、保養(yǎng)，進(jìn)而有效地降低數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)使用中出現(xiàn)故障的概率。基于此，本文主要針對數(shù)控機(jī)床電氣的抗干擾進(jìn)行分析，對目前階段數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改善措施。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；電氣系統(tǒng)；抗干擾；探討分析；維修技術(shù)

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)力推動下，再加上相關(guān)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)的快速發(fā)展，使得目前階段數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用已經(jīng)變得越來越普及，各個領(lǐng)域中都有相應(yīng)的應(yīng)用。雖然數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用在一定程度上對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著促進(jìn)作用，但是與此同時也暴露出了很多的問題，其中最為嚴(yán)重的問題就是數(shù)控機(jī)床在實際的使用中極易出現(xiàn)這樣那樣的故障，進(jìn)而使得其相關(guān)的應(yīng)用生產(chǎn)受到極其不利的影響，甚至?xí)ζ髽I(yè)主體的正常運(yùn)行造成極其不利的影響。因此相關(guān)的數(shù)控機(jī)床維護(hù)技術(shù)就變得尤為重要了，基于此相關(guān)的管理人員在實際的工作中一定要加強(qiáng)對數(shù)控機(jī)床的維護(hù)力度，進(jìn)而杜絕其在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。

1 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)概述

一個完整的數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、電器硬件電路、機(jī)床、集裝主軸與電動機(jī)的脈沖編碼器以及測量系統(tǒng)8個部分組成。第一，數(shù)據(jù)輸入裝置，其主要作用就是將各類數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，然后讓后續(xù)的裝置進(jìn)行相應(yīng)的處理；第二是數(shù)控系統(tǒng)，從某種程度上來說，這是數(shù)控機(jī)床最重要的組成部分，其主要對接收到的數(shù)控指令程序進(jìn)行相應(yīng)的處理，而后得到一定的結(jié)果，再將得到的結(jié)果有順序的發(fā)出；第三是可編程邏輯控制器，如果我們將數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)作人類的大腦，那么可編程邏輯控制器就是人類的小腦，其將幫助數(shù)控系統(tǒng)完成后續(xù)的一些控制機(jī)床的操作；第四是主軸驅(qū)動系統(tǒng)，其主要接受相關(guān)的驅(qū)動指令進(jìn)行后續(xù)的處理，對相應(yīng)的速度和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，并發(fā)出相應(yīng)的指令來驅(qū)使主機(jī)進(jìn)行相關(guān)的指令，同時還能及時進(jìn)行反饋并且有效控制電氣閉環(huán)速度；第五是電器硬件電路，其將會隨著PLC的功能而逐漸增強(qiáng)，主要對電路生成的電源以及隔離部分繼電器和相應(yīng)的執(zhí)行各種類型的電氣裝置進(jìn)行控制；第六是機(jī)床，相對來說其構(gòu)成十分復(fù)雜，主要包括電動機(jī)、制動器以及各種開關(guān)等等，只有確保其能正常地運(yùn)行，進(jìn)而才能實現(xiàn)各種機(jī)床操作的執(zhí)行和各種機(jī)床狀態(tài)的報告；第七則是集裝主軸與電動機(jī)的脈沖編碼器，其主要是將電動機(jī)實際具有的轉(zhuǎn)速匹配電壓數(shù)值輸送給伺服驅(qū)動系統(tǒng)成為反饋速度信號；第八則是所謂的測量系統(tǒng)，其主要由光柵尺組成，主要對運(yùn)行中的機(jī)床坐標(biāo)軸中具有的實際位置組織進(jìn)行直接或者間接的測量，然后將產(chǎn)生一定的信號反饋給后續(xù)的控制系統(tǒng)。

2 目前階段數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中存在的一些干擾因素

相比較而言，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)所處的工作環(huán)境一般都會比較復(fù)雜，而由于其工作環(huán)境的復(fù)雜性，又往往會產(chǎn)生很多的電磁干擾信號，通過特定的途徑將這些信號輸入電氣控制系統(tǒng)，進(jìn)而使得其起實際運(yùn)行受到極其不利的影響。其中能夠傳播各種干擾源的途徑可以根據(jù)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)具有的干擾分為以下兩種：第一種是由數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各種干擾因素；第二種則是由數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)外部產(chǎn)生的各種干擾因素。其中內(nèi)部的干擾因素主要是由系統(tǒng)設(shè)計，結(jié)構(gòu)布局及相關(guān)的生產(chǎn)工藝所決定的，主要分為接地不良或者多點接地造成的公共阻抗引起的干擾、電源濾波造成的一些諧波干擾、寄生振蕩引起的干擾以及分布參數(shù)電容及長線傳輸造成的干擾和不同電流信號之間產(chǎn)生的感應(yīng)干擾。而所謂的外部干擾源則主要是指那些與系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)布局及相關(guān)的生產(chǎn)工藝無關(guān)的一些干擾因素，其是由數(shù)控機(jī)床的使用條件以及其工作所處的外界環(huán)境因素所造成的，主要分為氣象條件、周圍電氣設(shè)備、各種電磁場造成的干擾因素。以物理的角度來看待這兩種干擾因素，其實二者之間存在很多的共通之處，而且消除這兩種干擾因素的方法從本質(zhì)上來講也是大同小異。

3 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)分析

3.1 采用光電耦合的相關(guān)抗干擾技術(shù)

所謂的光電隔離電路，其實就是在數(shù)控機(jī)床實際的工作生產(chǎn)中利用光傳送相關(guān)的信號，對其線路的抗干擾能力進(jìn)行提高。在這個過程中，工作人員必須要對相關(guān)的抗干擾信號進(jìn)行充分的研究分析，盡可能消除相關(guān)的干擾因素。目前此項技術(shù)大都只應(yīng)用于強(qiáng)弱電接口電路中。除此之外在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，被測控系統(tǒng)往往會與設(shè)備之間進(jìn)行遭遇，而二者一旦相遇又會產(chǎn)生一定的干擾因素，這樣一來就會導(dǎo)致相關(guān)的信號產(chǎn)生畸變或者失真。而且有時還會由于應(yīng)用一些遠(yuǎn)距離設(shè)備傳輸電纜信號，導(dǎo)致相關(guān)的設(shè)備之間產(chǎn)生地線電位差，最終導(dǎo)致線路出現(xiàn)干擾差模電壓，使得數(shù)控機(jī)床在實際的運(yùn)行生產(chǎn)中受到極其不利的影響。因此為了能夠強(qiáng)化傳輸中具有的可靠性，相關(guān)的工作人員在實際的生產(chǎn)過程中應(yīng)采用光電耦合技術(shù)實施隔離，將電路中存在的連接電氣分別隔開，切斷有可能產(chǎn)生的環(huán)路，進(jìn)而對電路的抗干擾性進(jìn)行有效的提高。

3.2 采用脈沖變壓器具的相關(guān)抗干擾技術(shù)

一般情況下，由于數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)自身具有的一些特點，其脈沖變壓器具有較少的匝數(shù)，相比較而言采用這樣的方式會使得其電容分布變得更小，因此在實際的生產(chǎn)工作中可以將其當(dāng)作一種良好的脈沖信號的隔離部件，進(jìn)而對相關(guān)的干擾信號進(jìn)行有效地消除。

3.3 應(yīng)用交流電源的相關(guān)抗干擾技術(shù)

通常情況下，交流電網(wǎng)中都會產(chǎn)生大量的高頻干擾與諧波使得數(shù)控機(jī)床在實際的運(yùn)行中受到極其不利的影響。如果在實際的生產(chǎn)中采用具有隔離作用的變壓器，就能對交流電源之中的干擾噪聲進(jìn)行有效的抑制。除此之外相關(guān)的工作人員還應(yīng)在繞組之間設(shè)置屏蔽層，進(jìn)而實現(xiàn)對噪聲進(jìn)行抑制的目的，盡量消除干擾，對設(shè)備自身的抗干擾性能進(jìn)行有效地抑制。

3.4 應(yīng)用直流電源的相關(guān)抗干擾技術(shù)

當(dāng)控制裝置與電氣電子設(shè)備內(nèi)部的子系統(tǒng)之間需要進(jìn)行隔離時，它們各自的直流電源供電之間需要進(jìn)行隔離，其隔離方式：一是在交流側(cè)應(yīng)用隔離變壓器；二是利用直流電壓隔離器。

結(jié)語

綜上所述，數(shù)控機(jī)床的計算機(jī)控制系統(tǒng)不同于普通的計算機(jī)系統(tǒng)，相比較而言，數(shù)控機(jī)床的計算機(jī)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境會比較差，而且干擾因素也比較多，再加上在實際的生產(chǎn)工作中還必須進(jìn)行實時控制，因此這樣一來要想確保數(shù)控機(jī)床在實際的生產(chǎn)應(yīng)用中不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，那么就必須對數(shù)控機(jī)床的計算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性進(jìn)行有效的提高。而要想對其工作穩(wěn)定性以及可靠性進(jìn)行提高，除了要對其本身的可靠性以及抗干擾能力進(jìn)行提高外，還必須要本著提高整機(jī)可靠性的原則，對相關(guān)的接地、屏蔽等各種抗干擾措施做周密的考慮和嚴(yán)格的工藝設(shè)計，進(jìn)而為數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定的運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

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