怎樣處理伺服系統現場(chǎng)干擾問(wèn)題

一. 應用背景

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在我們的伺服應用中經(jīng)常遇到干擾問(wèn)題,造成不可預知的誤動(dòng)作報警,使得伺服不能指定的方式正常運行,甚至燒毀驅動(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，結合近來(lái)在氬弧焊機中所遇到的干擾問(wèn)題，探討一下如何干擾。

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二. 氬弧焊機產(chǎn)生的干擾源

氬弧焊機采用高頻引弧。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通穩弧。鎢極氬弧焊機采用高頻引弧時(shí)，焊機頻率達幾十萬(wàn)赫茲,電壓高達數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)很強的諧波干擾源�；『改孀冸娫磳﹄娋W(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重相移,導致焊機的功率因數很低。

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三. 干擾的措施

在本案例中，氬弧焊機電源與伺服驅動(dòng)器供電電源分別供給。氬弧焊機電源用隔離變壓器隔離，伺服電源線(xiàn)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，且在接入驅動(dòng)器前分別套一個(gè)扼流圈。驅動(dòng)器電源與控制（編碼器）電源均連接了屏蔽線(xiàn)，并確保單端可靠接地。 容源電子網(wǎng)提供

四. 系統接線(xiàn)圖

五. 應用現場(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(xiàn)電廣播和雷達等產(chǎn)生的，通常稱(chēng)為輻射干擾。其影響主要通過(guò)兩條路徑：一是直接對伺服內部的輻射，由電路感應產(chǎn)生干擾; 二是對伺服通信網(wǎng)絡(luò )的輻射，由通信線(xiàn)路感應產(chǎn)生干擾。此種干擾發(fā)生幾率比較少，通過(guò)設置屏蔽電纜進(jìn)行保護。 容源電子網(wǎng)提供

2．來(lái)自系統外引線(xiàn)的干擾
這種干擾主要通過(guò)電源和信號線(xiàn)產(chǎn)生，通常稱(chēng)為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現場(chǎng)較為嚴重，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故障的，通過(guò)加穩壓器等設備。
第二類(lèi)是來(lái)自信號線(xiàn)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; 二是信號線(xiàn)受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線(xiàn)上的外部感應干擾，這種干擾往往非常嚴重。由信號引入的干擾會(huì )引起電路板元件工作異常，嚴重時(shí)將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線(xiàn)回流，造成邏輯數據變化、誤動(dòng)和死機�？刂葡到y因信號引入干擾造成內部元器件損壞，由此引起系統故障的也。此種干擾經(jīng)常發(fā)生于信號距離長(cháng)的應用案例上，常采用加中繼隔離的方法，來(lái)屏蔽掉感應電壓，干擾問(wèn)題。
第三類(lèi)是來(lái)自接地系統混亂的干擾。眾所周知接的是提高電子設備抗干擾的有效手段之一，正確的接地既能抑制設備向外發(fā)出干擾; 但是錯誤的接地反而會(huì )引入嚴重的干擾信號，使系統無(wú)法正常工作。說(shuō)來(lái)，控制系統的地線(xiàn)系統地、屏蔽地、交流地和保護地等，接地系統混亂，對伺服系統的干擾主要是各個(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。當發(fā)生異常如雷電擊時(shí)，地線(xiàn)電流將更大。此外，屏蔽層、接地線(xiàn)和大地構成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內會(huì )出現感應電流，干擾信號回路。若系統地與接地混亂，所產(chǎn)生地地環(huán)流就在地線(xiàn)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，為系統提供的接地性能。 容源電子網(wǎng)提供

3．來(lái)自系統內部的干擾
主要由系統內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(chǎng)家對系統內部進(jìn)行電磁兼容設計的內容，在成熟的系統中很少發(fā)生。 容源電子網(wǎng)提供

六. 對于干擾的措施

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(xiàn)傳導干擾的重要單元，在設備或系統的電磁兼容設計中具有極其重要的作用。它不僅可抑制傳輸線(xiàn)上的傳導干擾，對傳輸線(xiàn)上的輻射發(fā)射也具有顯著(zhù)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，還要用較粗的導線(xiàn)將濾波器外殼與設備的接地點(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離，避免干擾信號從輸入端直接耦合到輸出端。

2．安裝隔離變壓器

隔離變壓器初級電壓是電網(wǎng)電壓，電壓是針對于大地的電壓，而隔離變壓器次級電壓和大地不相連的。線(xiàn)圈比例為1：1的話(huà)，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(xiàn)
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. 結束語(yǔ)

控制系統的抗干擾能力關(guān)系到整個(gè)系統的可靠運行，而系統的可靠性則直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率以及設備的安全和經(jīng)濟運行。隨著(zhù)工業(yè)設備自動(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的可靠性，讓設備更加穩定的運行。