數(shù)控機(jī)床電氣的抗干擾分析

馮寧

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一種主要的生產(chǎn)形式，可以說(shuō)對(duì)于我國(guó)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(shí)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(shí)際的管理中，必須對(duì)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(duì)數(shù)控機(jī)床電氣的抗干擾進(jìn)行分析，對(duì)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(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)力推動(dòng)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(lái)越普及，各個(gè)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(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著促進(jìn)作用，但是與此同時(shí)也暴露出了很多的問(wèn)題，其中最為嚴(yán)重的問(wèn)題就是數(shù)控機(jī)床在實(shí)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)?duì)企業(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(shí)際的工作中一定要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)力度，進(jìn)而杜絕其在實(shí)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(gè)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(dòng)系統(tǒng)、電器硬件電路、機(jī)床、集裝主軸與電動(dòng)機(jī)的脈沖編碼器以及測(cè)量系統(tǒng)8個(gè)部分組成。第一，數(shù)據(jù)輸入裝置，其主要作用就是將各類(lèi)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(lái)說(shuō)，這是數(shù)控機(jī)床最重要的組成部分，其主要對(duì)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(lèi)的大腦，那么可編程邏輯控制器就是人類(lèi)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(dòng)系統(tǒng)，其主要接受相關(guān)的驅(qū)動(dòng)指令進(jìn)行后續(xù)的處理，對(duì)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(lái)驅(qū)使主機(jī)進(jìn)行相關(guān)的指令，同時(shí)還能及時(shí)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(huì)隨著PLC的功能而逐漸增強(qiáng)，主要對(duì)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(lèi)型的電氣裝置進(jìn)行控制；第六是機(jī)床，相對(duì)來(lái)說(shuō)其構(gòu)成十分復(fù)雜，主要包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器以及各種開(kāi)關(guān)等等，只有確保其能正常地運(yùn)行，進(jìn)而才能實(shí)現(xiàn)各種機(jī)床操作的執(zhí)行和各種機(jī)床狀態(tài)的報(bào)告；第七則是集裝主軸與電動(dòng)機(jī)的脈沖編碼器，其主要是將電動(dòng)機(jī)實(shí)際具有的轉(zhuǎn)速匹配電壓數(shù)值輸送給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成為反饋速度信號(hào)；第八則是所謂的測(cè)量系統(tǒng)，其主要由光柵尺組成，主要對(duì)運(yùn)行中的機(jī)床坐標(biāo)軸中具有的實(shí)際位置組織進(jìn)行直接或者間接的測(cè)量，然后將產(chǎn)生一定的信號(hào)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(huì)比較復(fù)雜，而由于其工作環(huán)境的復(fù)雜性，又往往會(huì)產(chǎn)生很多的電磁干擾信號(hào)，通過(guò)特定的途徑將這些信號(hào)輸入電氣控制系統(tǒng)，進(jìn)而使得其起實(shí)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(jì)，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(diǎn)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(zhǎng)線(xiàn)傳輸造成的干擾和不同電流信號(hào)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(jì)、結(jié)構(gòu)布局及相關(guān)的生產(chǎn)工藝無(wú)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?chē)姎庠O(shè)備、各種電磁場(chǎng)造成的干擾因素。以物理的角度來(lái)看待這兩種干擾因素，其實(shí)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(lái)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(shí)就是在數(shù)控機(jī)床實(shí)際的工作生產(chǎn)中利用光傳送相關(guān)的信號(hào)，對(duì)其線(xiàn)路的抗干擾能力進(jìn)行提高。在這個(gè)過(guò)程中，工作人員必須要對(duì)相關(guān)的抗干擾信號(hào)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(xiàng)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(cè)控系統(tǒng)往往會(huì)與設(shè)備之間進(jìn)行遭遇，而二者一旦相遇又會(huì)產(chǎn)生一定的干擾因素，這樣一來(lái)就會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的信號(hào)產(chǎn)生畸變或者失真。而且有時(shí)還會(huì)由于應(yīng)用一些遠(yuǎn)距離設(shè)備傳輸電纜信號(hào)，導(dǎo)致相關(guān)的設(shè)備之間產(chǎn)生地線(xiàn)電位差，最終導(dǎo)致線(xiàn)路出現(xiàn)干擾差模電壓，使得數(shù)控機(jī)床在實(shí)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(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)采用光電耦合技術(shù)實(shí)施隔離，將電路中存在的連接電氣分別隔開(kāi)，切斷有可能產(chǎn)生的環(huán)路，進(jìn)而對(duì)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(diǎn)，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(huì)使得其電容分布變得更小，因此在實(shí)際的生產(chǎn)工作中可以將其當(dāng)作一種良好的脈沖信號(hào)的隔離部件，進(jìn)而對(duì)相關(guān)的干擾信號(hào)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(huì)產(chǎn)生大量的高頻干擾與諧波使得數(shù)控機(jī)床在實(shí)際的運(yùn)行中受到極其不利的影響。如果在實(shí)際的生產(chǎn)中采用具有隔離作用的變壓器，就能對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲進(jìn)行抑制的目的，盡量消除干擾，對(duì)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(shí)，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(yǔ)

綜上所述，數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不同于普通的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相比較而言，數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境會(huì)比較差，而且干擾因素也比較多，再加上在實(shí)際的生產(chǎn)工作中還必須進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因此這樣一來(lái)要想確保數(shù)控機(jī)床在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，那么就必須對(duì)數(shù)控機(jī)床的計(jì)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(duì)其工作穩(wěn)定性以及可靠性進(jìn)行提高，除了要對(duì)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(duì)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(jì)，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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