馬軍

摘 要：在抗干擾技術(shù)中應(yīng)用效果較好的就是電氣隔離技術(shù)，在電路中電氣隔離技術(shù)可以很好的分離干擾與被干擾信號，最終獲得隔離現(xiàn)場的目的，本文主要分析了數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)概述，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中存在的干擾因素，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；電氣控制；隔離技術(shù)

一、數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)概述

1.數(shù)據(jù)輸入裝置是將信息指令和各類應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的重要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動器、鍵盤、存儲卡和計(jì)算機(jī)等。

2.數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中樞體系，它將收到的數(shù)控指令程序?qū)嵭凶g碼、處理刀補(bǔ)、預(yù)處理速度、處理插補(bǔ)與位控，隨后有順序的發(fā)出沿著各個(gè)坐標(biāo)軸運(yùn)動的指令，直到結(jié)束程序。

3.可編程邏輯控制器，假如將數(shù)控系統(tǒng)作為人的大腦，PLC就是人的小腦，它將會幫助大腦完成一些控制機(jī)床的操作，例如旋轉(zhuǎn)的刀庫、打開與關(guān)閉切削液、夾緊與放松的卡盤。數(shù)控系統(tǒng)與PLC包含了兩種關(guān)系，一是將PLC作為組成數(shù)控系統(tǒng)的一部分，這種形式就是內(nèi)裝形式的PLC；另一種關(guān)系就是將PLC獨(dú)立控制在數(shù)控系統(tǒng)以外，也稱之為外裝形式的PLC。

4.主軸驅(qū)動系統(tǒng)主要接受驅(qū)動指令，經(jīng)過調(diào)節(jié)速度和轉(zhuǎn)矩能夠及時(shí)輸出驅(qū)動信號對主電動機(jī)實(shí)行驅(qū)動轉(zhuǎn)動，同時(shí)進(jìn)行及時(shí)反饋并且有效控制電氣閉環(huán)速度。利用PLC將軸具表現(xiàn)的各種工作狀況通告給CNC以便能夠?qū)Ω黜?xiàng)主軸功能實(shí)行控制。主軸具有兩種驅(qū)動形式分別是主軸驅(qū)動系統(tǒng)與主軸串行驅(qū)動系統(tǒng)，主軸驅(qū)動系統(tǒng)的模擬一般應(yīng)用變頻器。

5.電器硬件電路伴隨著PLC的功能而逐漸強(qiáng)大，電器硬件電路的首要任務(wù)就是控制電路生成的電源、隔離部分繼電器以及執(zhí)行各種類型的電氣裝置，很好會出現(xiàn)繼電器具有的邏輯電路?？墒峭鈬M(jìn)口的一些機(jī)床柜還會使用含有一定邏輯的專門組合型的繼電器。

6.機(jī)床包含全部的電動機(jī)、制動器、各種開關(guān)等。它們是實(shí)現(xiàn)各種機(jī)床操作的執(zhí)行者和各種機(jī)床狀態(tài)的報(bào)告者。電動機(jī)按照用途可以分為主軸與伺服電動機(jī)。主軸電動機(jī)是主軸驅(qū)動的動力源，主軸電動機(jī)可以使用一般的異步三相電動機(jī)和專門數(shù)控機(jī)床廠生產(chǎn)的電動機(jī)；伺服電動機(jī)是工作臺和刀架的動力源，伺服電動機(jī)具有的調(diào)速功能要比主軸電動機(jī)要求高，一般異步三相電動機(jī)無法勝任。

7.通常需要由集裝主軸與電動機(jī)的脈沖編碼器來完成速度測量。它將電動機(jī)實(shí)際具有的轉(zhuǎn)速匹配電壓數(shù)值輸送給伺服驅(qū)動系統(tǒng)成為反饋速度信號，與電壓數(shù)值具有的速度指令進(jìn)行比較，進(jìn)而對速度實(shí)現(xiàn)精確控制。常見的脈沖編碼器故障是內(nèi)臟、電壓不足與斷線。

8.測量位置通常使用光柵尺。它們主要是對運(yùn)行中的機(jī)床坐標(biāo)軸具有的實(shí)際位置組織直接或者間接的測量，將測量數(shù)值提供給CNC并且使指令位移坐標(biāo)軸到達(dá)指定的位置，進(jìn)而精確控制位置。常見的光柵尺故障包含臟與斷線。

二、數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中存在的干擾因素

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)所處的工作環(huán)境，產(chǎn)生一些由于各種因素引發(fā)的電磁干擾信號，利用特定的途徑將這些信號輸入電氣控制系統(tǒng)。能夠憑借各種傳播干擾源的重要途徑，見那個(gè)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)具有的干擾劃分為兩種，一種是控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各種干擾，另一種是控制系統(tǒng)外部產(chǎn)生的各種干擾。電氣控制系統(tǒng)中具有的控制模塊之間產(chǎn)生的各種干擾一般是通過繼電器、開關(guān)等裝置引起的?？梢酝ㄟ^控制系統(tǒng)中的通道進(jìn)行干擾，利用空間與供電系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾形式迅速接入數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的控制系統(tǒng)模塊之中。對接觸器實(shí)行的操作可以產(chǎn)生兩種干擾信號，一種是在母線上存在的接觸器通過開、合觸點(diǎn)引起的各種頻率分量的振蕩波，母線相當(dāng)于天線，在附近空間中輻射暫態(tài)電磁場產(chǎn)生的能量，在控制系統(tǒng)模塊中出現(xiàn)了干擾。該種形式的干擾等同于開關(guān)產(chǎn)生的干擾及其所攜帶的負(fù)載模式的大小功率，一般狀況下，變壓器出現(xiàn)的較大功率將會造成更大的強(qiáng)度；另一種是在接觸器上的圓通制線、線圈兩端產(chǎn)生的過電壓，通過繼電器發(fā)生的輸出以及電源線進(jìn)入電氣控制系統(tǒng)。除此之外，存在于電氣控制系統(tǒng)中的其他信號，可以經(jīng)過電源線的傳輸與耦合電磁空間等模式干擾電氣控制系統(tǒng)。最后是電氣控制系統(tǒng)的外部環(huán)境，比如電流與電弧產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場和交變的電磁場，以及較大功率的雷電與變頻器等，傳播這些干擾的主要途徑是電磁空間耦合。

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

1.干擾信號控制的電氣隔離

（1）光電耦合的隔離技術(shù)。光電隔離電路通常是指利用光傳送信號，分別隔離輸入和輸出電路。充分發(fā)揮抑制干擾信號的功能，合理消除在接地回路中產(chǎn)生的干擾，并且極快做出響應(yīng)動作、較長的壽命和較小的體積等特點(diǎn)，經(jīng)常在強(qiáng)弱電接口電路中應(yīng)用。光電隔離主要是通過光電耦合器件實(shí)施完成。將發(fā)光源配置在輸入端，在輸出端則安置受光器，在電氣輸入與輸出是完全隔離的。光電耦合器主要隔離內(nèi)部電路和輸入信號，或者將外部電路和內(nèi)部輸出信號進(jìn)行隔離。連接開關(guān)輸入電路與光電耦合裝置以后，由于光電耦合裝置發(fā)揮的隔離功能，致使其擁有的脈沖各類干擾完全被阻截在一側(cè)的輸入回路上。光電耦合裝置不能對輸入和輸出位置的電信號直接實(shí)行耦合，二是以光作為介質(zhì)進(jìn)行耦合，具有較強(qiáng)的電氣干擾隔離控制能力。在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，由于被測控系統(tǒng)與設(shè)備之間會遭遇一定的干擾，致使信號在傳輸過程中產(chǎn)生畸變或者失真。此外，應(yīng)用遠(yuǎn)距離設(shè)備傳輸電纜信號，常常由于設(shè)備之間產(chǎn)生的地線電位差，出現(xiàn)電流地環(huán)路現(xiàn)象，引起干擾差模電壓。為了能夠強(qiáng)化傳輸中具有的可靠性，可以應(yīng)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實(shí)行隔開，保證他們之間的獨(dú)立性，切斷有可能產(chǎn)生的環(huán)路，提高電路中存在的抗干擾性。

（2）脈沖變壓器具有的隔離技術(shù)。脈沖變壓器具有比較少的匝數(shù)，同時(shí)分別在兩側(cè)鐵氧體磁心繞一次繞組與二次繞組，這樣的工藝促使它具有比較小的電容分布，因此能夠作為脈沖信號的隔離部件。通過脈沖變壓器輸出與輸入脈沖信號時(shí)，不能夠傳輸直流分量，應(yīng)用的PLC進(jìn)行控制輸入輸出數(shù)字量信號的有關(guān)設(shè)備，此時(shí)并不需要傳遞直流分量，所以能夠在數(shù)控系統(tǒng)中大量應(yīng)用。

2.供電系統(tǒng)中的電氣隔離

（1） 應(yīng)用交流電源隔離技術(shù)。交流電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量高頻干擾與諧波等，針對電源交流供電控制設(shè)備和電氣電子裝置，都可以使用相應(yīng)的抑制手段。應(yīng)用變壓器具有的隔離電源作用，能夠迅速抑制進(jìn)入交流電源之中的干擾噪聲?？墒?，一般變壓器并不能充分發(fā)揮抗干擾功能，主要原因是，即使是一次與二次繞組之間存在著絕緣數(shù)據(jù)，也能夠更好的防止一次側(cè)產(chǎn)生的電壓噪聲以及直接將電流傳送到二次側(cè)，充分發(fā)揮隔離作用。但是，因?yàn)榇嬖诘碾娙莘植?，交流電網(wǎng)之中的噪聲必須經(jīng)過分布的電容在二次側(cè)實(shí)行耦合。為了能夠有效抑制噪聲干擾，必須在繞組之間設(shè)置屏蔽層，這樣處理能夠有效抑制噪聲，盡量消除干擾，對設(shè)備自身的抗干擾性能發(fā)揮了提升作用。

（2） 應(yīng)用直流電源隔離技術(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應(yīng)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。

四、結(jié)語

數(shù)控機(jī)床電氣控制非常容易受到周圍干擾源的干擾進(jìn)而引發(fā)控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作。為了能夠確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)與安裝系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取合理的抗干擾措施。

參考文獻(xiàn)：

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