怎樣處理伺服系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)干擾問(wèn)題

一. 應(yīng)用背景

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在我們的伺服應(yīng)用中經(jīng)常遇到干擾問(wèn)題,造成不可預(yù)知的誤動(dòng)作報(bào)警,使得伺服不能指定的方式正常運(yùn)行,甚至燒毀驅(qū)動(dòng)器，而且產(chǎn)生問(wèn)題的原因排除起來(lái)也比較困難。查閱相關(guān)資料,和工作中干擾問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合近來(lái)在氬弧焊機(jī)中所遇到的干擾問(wèn)題，探討一下如何干擾。

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二. 氬弧焊機(jī)產(chǎn)生的干擾源

氬弧焊機(jī)采用高頻引弧。引弧時(shí)，讓鎢極末端與焊接表面保持的小間隙，然后，接通高頻振蕩器脈沖引弧電路，使間隙擊穿放電而引燃電弧，高壓電擊穿后再由大電流導(dǎo)通穩(wěn)弧。鎢極氬弧焊機(jī)采用高頻引弧時(shí)，焊機(jī)頻率達(dá)幾十萬(wàn)赫茲,電壓高達(dá)數(shù)千伏的高頻高壓擊穿空氣間隙形成電弧，高頻引弧是一個(gè)很強(qiáng)的諧波干擾源�；『改孀冸娫磳�(duì)電網(wǎng),本質(zhì)上是一個(gè)大的整流電源,電力電子器件在換流過(guò)程中產(chǎn)生前后沿很陡的脈沖,從而引發(fā)了嚴(yán)重的諧波干擾。逆變電源的輸入電流是一種尖角波,使電網(wǎng)中含有大量高次諧波。電壓諧波和電流諧波存在嚴(yán)重相移,導(dǎo)致焊機(jī)的功率因數(shù)很低。

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三. 干擾的措施

在本案例中，氬弧焊機(jī)電源與伺服驅(qū)動(dòng)器供電電源分別供給。氬弧焊機(jī)電源用隔離變壓器隔離，伺服電源線外套一個(gè)扼流圈后送入有源功率濾波器，濾波后，再送至開(kāi)關(guān)電源。伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力電源和控制電源用2個(gè)開(kāi)關(guān)電源分別供電，且在接入驅(qū)動(dòng)器前分別套一個(gè)扼流圈。驅(qū)動(dòng)器電源與控制（編碼器）電源均連接了屏蔽線，并確保單端可靠接地。 容源電子網(wǎng)提供

四. 系統(tǒng)接線圖

五. 應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的干擾源

1．來(lái)自空間的輻射干擾
空間輻射電磁場(chǎng)主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、雷電、無(wú)線電廣播和雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾。其影響主要通過(guò)兩條路徑：一是直接對(duì)伺服內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾; 二是對(duì)伺服通信網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路感應(yīng)產(chǎn)生干擾。此種干擾發(fā)生幾率比較少，通過(guò)設(shè)置屏蔽電纜進(jìn)行保護(hù)。 容源電子網(wǎng)提供

2．來(lái)自系統(tǒng)外引線的干擾
這種干擾主要通過(guò)電源和信號(hào)線產(chǎn)生，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國(guó)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較為嚴(yán)重，主要有下面三類(lèi):
第一類(lèi)是來(lái)自電源的干擾。實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成伺服控制系統(tǒng)故障的，通過(guò)加穩(wěn)壓器等設(shè)備。
第二類(lèi)是來(lái)自信號(hào)線引入的干擾。此干擾主要有兩種信息途徑:一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視; 二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這種干擾往往非常嚴(yán)重。由信號(hào)引入的干擾會(huì)引起電路板元件工作異常，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)和死機(jī)�？刂葡到y(tǒng)因信號(hào)引入干擾造成內(nèi)部元器件損壞，由此引起系統(tǒng)故障的也。此種干擾經(jīng)常發(fā)生于信號(hào)距離長(zhǎng)的應(yīng)用案例上，常采用加中繼隔離的方法，來(lái)屏蔽掉感應(yīng)電壓，干擾問(wèn)題。
第三類(lèi)是來(lái)自接地系統(tǒng)混亂的干擾。眾所周知接的是提高電子設(shè)備抗干擾的有效手段之一，正確的接地既能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾; 但是錯(cuò)誤的接地反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。說(shuō)來(lái)，控制系統(tǒng)的地線系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等，接地系統(tǒng)混亂，對(duì)伺服系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層。當(dāng)發(fā)生異常如雷電擊時(shí)，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與接地混亂，所產(chǎn)生地地環(huán)流就在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響伺服電路的正常工作。此類(lèi)干擾的關(guān)鍵就在于分清接地方式，為系統(tǒng)提供的接地性能。 容源電子網(wǎng)提供

3．來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路輻射、模擬地與邏輯地的影響及元器件間的不匹配使用等。這都屬于控制器制造廠家對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在成熟的系統(tǒng)中很少發(fā)生。 容源電子網(wǎng)提供

六. 對(duì)于干擾的措施

1．加裝濾波器和電抗器
濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電路本身的侵害，也可以抑制由電路產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可抑制傳輸線上的傳導(dǎo)干擾，對(duì)傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。 電源濾波器都接地，濾波器的共模旁路電容在接地時(shí)才起作用。的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導(dǎo)線將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低濾波效果越好。濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離，避免干擾信號(hào)從輸入端直接耦合到輸出端。

2．安裝隔離變壓器

隔離變壓器初級(jí)電壓是電網(wǎng)電壓，電壓是針對(duì)于大地的電壓，而隔離變壓器次級(jí)電壓和大地不相連的。線圈比例為1：1的話，兩邊電流，進(jìn)行電氣隔離；可以消除部分諧波，有效的降低零地電壓。

3．外接屏蔽線
屏蔽是幅射干擾問(wèn)題的重要且有效的手段,目的是切斷電磁波的傳播途徑。大部分幅射干擾問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)，用電磁屏蔽的方法電磁干擾問(wèn)題不會(huì)影響電路的正常工作。

七. 結(jié)束語(yǔ)

控制系統(tǒng)的抗干擾能力關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，而系統(tǒng)的可靠性則直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率以及設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化程度越來(lái)越高，控制技術(shù)問(wèn)題也越來(lái)越不容忽視，有效地防止干擾可以提高系統(tǒng)的可靠性，讓設(shè)備更加穩(wěn)定的運(yùn)行。