數控等離子弧切割系統,相對一般的計算機控制系統來說,最重要的一點,就是要有很高的抗干擾能力,即能抵抗等離子引弧的干擾,以及其他裝置對它的干擾衝擊,否則系統就不能正常工作,甚至對數控系統造成損害,影響系統的使用壽命。因此,在系統設計時,綜合考慮各種可能的干擾,採取相應的措施,以消除或減少干擾,保證機器正常使用和效能的充分發揮。
本研究側重數控裝置(CNC)外圍的可靠性措施,不包括CNC和伺服單元本身的軟體和電路抗干擾方法。從干擾源、傳播途徑、被幹擾裝置各個環節著手,採取多種硬體措施來抑制等離子弧切割系統的干擾,確保了數控等離子弧切割系統的正常工作。
1等離子發生電源部分的抑制措施
等離子數控系統的最主要的干擾源是電源部分。它一般採取高頻引弧器來引燃電弧,高頻變壓器二次側電壓高達3000-6000V,脈衝頻率上百千赫茲,輻射干擾和對電網的汙染(干擾)都是很強的;還有大電流的交直流接觸器和各種繼電器關斷對電網也會造成浪湧衝擊。通常的等離子切割機一起弧就引起計算機內部混亂,無法正常切割,最早的數控切割機甚至要求使用者先起弧然後再啟動計算機,執行數控系統程式。這不僅使操作繁瑣,計算機得不到充分利用,而且對計算機的壽命產生嚴重影響,所以抑制等離子發生電源的干擾,減少對電網汙染是首要問題,具體措施:
a.對高頻引弧器增加遮蔽罩,減少高頻輻射;
b.改造等離子電源的控制線路。
原KLG-260等離子切割機的控制電源220V直接引自電網電壓,起/滅弧控制線直接從切割機內引出至數控電櫃,其間和數控CNC的電源系統一起跨越10多m的線纜架,這樣等離子起/滅弧引起的高頻干擾,大電流引起的電磁干擾直接串入電網。措施是把220v的強電控制線增加隔離變壓器,同時起/滅弧的控制訊號透過繼電器隔離為交流24v的相對弱電控制線進入數控電櫃。
c.其他抗干擾措施
主變壓器的一次側、二次側增加RC吸收電路和壓敏電阻,打電流接觸器和繼電器線圈兩端並聯阻容電路,直流部分設定高頻旁路電容,所有這些措施的目的是抑制干擾源,減少對電網電壓的汙染。
2數控裝置(CNC)和伺服單元的抗干擾措施
數控等離子弧切割系統的CNC裝置和伺服單元是系統工作的核心部分,其供電電源是干擾進入的主要途徑。電源干擾主要是透過供電線路的阻抗耦合產生,各種大功率用電裝置是主要的干擾源。
2.1電源進線採用遮蔽線
數控等離子弧切割系統的電源線。割具的陰極線和等離子起/滅弧控制線一起懸掛在滑動支架上,相當於平行走線20多m,而起/滅弧控制線、割具的陰極線來自等離子電源,割具的陰極線上直流電流上百安培,它產生的電磁場及高頻引弧器的高頻訊號透過耦合會對數控裝置(CNC)和伺服單元的電源引起電磁干擾。
以銅和鋁為遮蔽層的遮蔽電纜能有效抑制高頻電磁干擾,遮蔽層接地後還能抑制變化電場對芯線的靜電感應。
2.2電源濾波器的使用
電源濾波器是不可缺少的抗干擾元件,在高頻和低頻段都有有益的干擾抑制效能。使用時應注意事項有:
a.濾波器應安裝在導電金屬表面上,或透過編織接地帶與接地點相連;
b.濾波器的安裝位置應儘量接近電源線入口處;
c.濾波器的輸入和輸出最好採用遮蔽線或雙絞線;
d.要避免屬於和輸出線互相耦合,絕對禁止輸入和輸出線捆紮在一起使用遮蔽線。
2.3電源變壓器的使用
使用帶遮蔽的電源變壓器,遮蔽層要與一次側繞組的交流零線相連,可阻止干擾進入電源變壓器的二次側,數控裝置和伺服單元所用帶遮蔽的電源變壓器分開還可防止相互干擾。其中數控裝置可改用淨化交流穩定器,或增加用頻譜均衡法原理製成的干擾抑制器,會起到增強其抗電網干擾的能力的作用。
2.4櫃內強弱電嚴格分開走線
強電線中的電壓、電流的變化率大,產生激烈的電場變化,形成電磁波干擾,對附近的訊號線、弱電控制線形成嚴重影響。使訊號線遠離強電線,併合理選用遮蔽線、雙絞線,能避免訊號傳輸當中的干擾訊號。
2.5櫃與櫃之間訊號線採用遮蔽電纜
選用遮蔽電纜可抑制由雜散電浮空磁場透過電磁感應和靜電感應進入傳輸線的干擾。而且遮蔽層的接地使用正確的單端接地方式。
2.6可靠的接地系統
對數控等離子弧切割系統的接地工藝,應該引起足夠重視,因為它的CNC部分和伺服單元都使在軌道上的運動部分,干擾強弱與系統的接地方式有很大的關係。
a.交流地和直流地的分開
避免由於地電阻把交流電力線引進的干擾傳輸到控制裝置,既保證控制系統裝置內部器件的安全性,b.將邏輯地浮空並和模擬地分開
浮空是指將控制裝置的邏輯地、模擬地與大地之間無導體連線,以浮空的“地”作系統的參考電平。這使等離子弧等外部輻射干擾和靜電干擾等都可以在很大程度上得到抑制。
由於邏輯地浮空明兒增加了類比電路的干擾感應,一種好的方法使將模擬地和邏輯地分開接在各自的匯流排,然後再將模擬地的匯流排透過一個電容在一點街道打底的接地點。對模擬量來說,形成直流浮地,交流共地......
數控等離子弧切割系統,相對一般的計算機控制系統來說,最重要的一點,就是要有很高的抗干擾能力,即能抵抗等離子引弧的干擾,以及其他裝置對它的干擾衝擊,否則系統就不能正常工作,甚至對數控系統造成損害,影響系統的使用壽命。因此,在系統設計時,綜合考慮各種可能的干擾,採取相應的措施,以消除或減少干擾,保證機器正常使用和效能的充分發揮。
本研究側重數控裝置(CNC)外圍的可靠性措施,不包括CNC和伺服單元本身的軟體和電路抗干擾方法。從干擾源、傳播途徑、被幹擾裝置各個環節著手,採取多種硬體措施來抑制等離子弧切割系統的干擾,確保了數控等離子弧切割系統的正常工作。
1等離子發生電源部分的抑制措施
等離子數控系統的最主要的干擾源是電源部分。它一般採取高頻引弧器來引燃電弧,高頻變壓器二次側電壓高達3000-6000V,脈衝頻率上百千赫茲,輻射干擾和對電網的汙染(干擾)都是很強的;還有大電流的交直流接觸器和各種繼電器關斷對電網也會造成浪湧衝擊。通常的等離子切割機一起弧就引起計算機內部混亂,無法正常切割,最早的數控切割機甚至要求使用者先起弧然後再啟動計算機,執行數控系統程式。這不僅使操作繁瑣,計算機得不到充分利用,而且對計算機的壽命產生嚴重影響,所以抑制等離子發生電源的干擾,減少對電網汙染是首要問題,具體措施:
a.對高頻引弧器增加遮蔽罩,減少高頻輻射;
b.改造等離子電源的控制線路。
原KLG-260等離子切割機的控制電源220V直接引自電網電壓,起/滅弧控制線直接從切割機內引出至數控電櫃,其間和數控CNC的電源系統一起跨越10多m的線纜架,這樣等離子起/滅弧引起的高頻干擾,大電流引起的電磁干擾直接串入電網。措施是把220v的強電控制線增加隔離變壓器,同時起/滅弧的控制訊號透過繼電器隔離為交流24v的相對弱電控制線進入數控電櫃。
c.其他抗干擾措施
主變壓器的一次側、二次側增加RC吸收電路和壓敏電阻,打電流接觸器和繼電器線圈兩端並聯阻容電路,直流部分設定高頻旁路電容,所有這些措施的目的是抑制干擾源,減少對電網電壓的汙染。
2數控裝置(CNC)和伺服單元的抗干擾措施
數控等離子弧切割系統的CNC裝置和伺服單元是系統工作的核心部分,其供電電源是干擾進入的主要途徑。電源干擾主要是透過供電線路的阻抗耦合產生,各種大功率用電裝置是主要的干擾源。
2.1電源進線採用遮蔽線
數控等離子弧切割系統的電源線。割具的陰極線和等離子起/滅弧控制線一起懸掛在滑動支架上,相當於平行走線20多m,而起/滅弧控制線、割具的陰極線來自等離子電源,割具的陰極線上直流電流上百安培,它產生的電磁場及高頻引弧器的高頻訊號透過耦合會對數控裝置(CNC)和伺服單元的電源引起電磁干擾。
以銅和鋁為遮蔽層的遮蔽電纜能有效抑制高頻電磁干擾,遮蔽層接地後還能抑制變化電場對芯線的靜電感應。
2.2電源濾波器的使用
電源濾波器是不可缺少的抗干擾元件,在高頻和低頻段都有有益的干擾抑制效能。使用時應注意事項有:
a.濾波器應安裝在導電金屬表面上,或透過編織接地帶與接地點相連;
b.濾波器的安裝位置應儘量接近電源線入口處;
c.濾波器的輸入和輸出最好採用遮蔽線或雙絞線;
d.要避免屬於和輸出線互相耦合,絕對禁止輸入和輸出線捆紮在一起使用遮蔽線。
2.3電源變壓器的使用
使用帶遮蔽的電源變壓器,遮蔽層要與一次側繞組的交流零線相連,可阻止干擾進入電源變壓器的二次側,數控裝置和伺服單元所用帶遮蔽的電源變壓器分開還可防止相互干擾。其中數控裝置可改用淨化交流穩定器,或增加用頻譜均衡法原理製成的干擾抑制器,會起到增強其抗電網干擾的能力的作用。
2.4櫃內強弱電嚴格分開走線
強電線中的電壓、電流的變化率大,產生激烈的電場變化,形成電磁波干擾,對附近的訊號線、弱電控制線形成嚴重影響。使訊號線遠離強電線,併合理選用遮蔽線、雙絞線,能避免訊號傳輸當中的干擾訊號。
2.5櫃與櫃之間訊號線採用遮蔽電纜
選用遮蔽電纜可抑制由雜散電浮空磁場透過電磁感應和靜電感應進入傳輸線的干擾。而且遮蔽層的接地使用正確的單端接地方式。
2.6可靠的接地系統
對數控等離子弧切割系統的接地工藝,應該引起足夠重視,因為它的CNC部分和伺服單元都使在軌道上的運動部分,干擾強弱與系統的接地方式有很大的關係。
a.交流地和直流地的分開
避免由於地電阻把交流電力線引進的干擾傳輸到控制裝置,既保證控制系統裝置內部器件的安全性,b.將邏輯地浮空並和模擬地分開
浮空是指將控制裝置的邏輯地、模擬地與大地之間無導體連線,以浮空的“地”作系統的參考電平。這使等離子弧等外部輻射干擾和靜電干擾等都可以在很大程度上得到抑制。
由於邏輯地浮空明兒增加了類比電路的干擾感應,一種好的方法使將模擬地和邏輯地分開接在各自的匯流排,然後再將模擬地的匯流排透過一個電容在一點街道打底的接地點。對模擬量來說,形成直流浮地,交流共地......