馬軍

摘 要：在抗干擾技術(shù)中應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)控機床電氣控制系統(tǒng)概述，數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中存在的干擾因素，數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中的電氣隔離技術(shù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；電氣控制；隔離技術(shù)

一、數(shù)控機床電氣控制系統(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、軟盤驅(qū)動器、鍵盤、存儲卡和計算機等。

2.數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的中樞體系，它將收到的數(shù)控指令程序?qū)嵭凶g碼、處理刀補、預處理速度、處理插補與位控，隨后有順序的發(fā)出沿著各個坐標軸運動的指令，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)矩能夠及時輸出驅(qū)動信號對主電動機實行驅(qū)動轉(zhuǎn)動，同時進行及時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黜椫鬏S功能實行控制。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)的模擬一般應用變頻器。

5.電器硬件電路伴隨著PLC的功能而逐漸強大，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。可是外國進口的一些機床柜還會使用含有一定邏輯的專門組合型的繼電器。

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

7.通常需要由集裝主軸與電動機的脈沖編碼器來完成速度測量。它將電動機實際具有的轉(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，與電壓數(shù)值具有的速度指令進行比較，進而對速度實現(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。它們主要是對運行中的機床坐標軸具有的實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軸到達指定的位置，進而精確控制位置。常見的光柵尺故障包含臟與斷線。

二、數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)中存在的干擾因素

數(shù)控機床電氣控制系統(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，見那個數(shù)控機床電氣控制系統(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)控機床內(nèi)部的控制系統(tǒng)模塊之中。對接觸器實行的操作可以產(chǎn)生兩種干擾信號，一種是在母線上存在的接觸器通過開、合觸點引起的各種頻率分量的振蕩波，母線相當于天線，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，并且極快做出響應動作、較長的壽命和較小的體積等特點，經(jīng)常在強弱電接口電路中應用。光電隔離主要是通過光電耦合器件實施完成。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行耦合，二是以光作為介質(zhì)進行耦合，具有較強的電氣干擾隔離控制能力。在數(shù)控機床電氣控制系統(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，應用遠距離設(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。為了能夠強化傳輸中具有的可靠性，可以應用光電耦合技術(shù)實施隔離，將電路中存在的連接電氣分別實行隔開，保證他們之間的獨立性，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，不能夠傳輸直流分量，應用的PLC進行控制輸入輸出數(shù)字量信號的有關(guān)設(shè)備，此時并不需要傳遞直流分量，所以能夠在數(shù)控系統(tǒng)中大量應用。

2.供電系統(tǒng)中的電氣隔離

（1） 應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，都可以使用相應的抑制手段。應用變壓器具有的隔離電源作用，能夠迅速抑制進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，因為存在的電容分布，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） 應用直流電源隔離技術(shù)。當控制裝置與電氣電子設(shè)備內(nèi)部的子系統(tǒng)之間需要進行隔離時，它們各自的直流電源供電之間應需要進行隔離，其隔離方式：一是在交流側(cè)應用隔離變壓器；二是利用直流電壓隔離器。

四、結(jié)語

數(shù)控機床電氣控制非常容易受到周圍干擾源的干擾進而引發(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)計與安裝系統(tǒng)時應當采取合理的抗干擾措施。

參考文獻：

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[2]王愛玲.數(shù)控原理及數(shù)控系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.