如何消除电气干扰对数控机床的影响

单位名称：北京凯奇数控设备成套有限公司

姓    名：关立永

申报工种：维修电工

申报级别：技师

申报日期：20##-6 -17

内 容 摘 要

随着数控机床在我国加工行业的普遍应用，数控机床维修及应用在我国机械行业逐渐兴起。但是由于目前数控技术的普及程度和工厂的操作意识还不高，所以机械加工厂在使用CNC 机床时经常遇到各种类型的报警，有的报警经检查并不符合CNC 系统生产厂家出版的维修说明书中解释的原因，实际上是乱报警；报警号不固定或出现多个报警号；或是有的时候有报警，有的时候无报警，但机床运行行为奇怪、乱动，因此说不清引起报警的原因等等。出现这些故障后，机床厂家要求系统生产厂家处理，认为是系统不可靠造成的。这些情况并不只出现于国产机床，根据本人的经验，同样也出现于进口机床 。这些情况是系统生产厂商的维修人员最头疼的事，处理起来相当棘手：多个报警不知道究竟哪一个是其根本。特别是时有时无的报警，需要较长时间的等待与观察，有时候可能会反复出现，反复处理。就我工作的多年经验和处理结果总结：很多的这类问题是机床制造时对电气柜的设计、施工不当造成的。具体地讲是电柜设计不良，制造时接地、布线不合理使系统接受外界干扰造成的。本文就自己的经验以FANUC系统为例子阐述一些抗干扰的措施。

关键词：干扰；数控；电柜；

目       录

一、  干扰及抗干扰简介

1、    干扰噪音的种类----------------------------4

2、    抗干扰的几种方法--------------------------5

二、   工作中抗干扰的几点做法。

1、        cnc控制电源的选用-------------------------------------6

2、        机床功率进线电路的设计------------------------------7

3、        设备接地---------------------------------------------------8

4、        接线走线与屏蔽------------------------------------------10

5、        浪涌吸收器------------------------------------------------12

6、        电柜设计---------------------------------------------------12

参考资料--------------------------------------------------------------13

一、干扰及抗干扰简介

1、在电网中对电子设备造成干扰的噪音有以下几种：

1）传导噪音

例如，由伺服放大器产生的噪音，经由电缆传导可对连在同一电源上的电子设备造成干扰，如下图所示。

2）辐射（无线电）噪音

例如，由伺服放大器产生的噪音，经由动力电缆的辐射可对周围的电子设备造成干扰。动力电缆就像发射天线一样向四周发射噪音干扰信号，如下图所示。

3）诱导（感应）噪音

当设备的电缆靠的太近时经感应或电容的偶合造成的干扰，如下面图中所示。

2、抗干扰的措施：

上述这些噪音，如果在机床制造时对电气柜和接线与布线处理不当就会因干扰使系统运行不稳定。根据实践和经验，下面介绍一些机床厂应采取的基本抗干扰措施。

1） 控制系统包括伺服放大器和主轴驱动单元应安装在密封的金属电柜内。

2） 注意布线与走线：信号线与动力线分开走线，电缆走线要靠近电柜的金属壁。

3） 信号线要屏蔽：指令信号和反馈信号线（如编码器信号）必须屏蔽。屏蔽线要分别接地。

4） 控制器、放大器和伺服电机 都要分别接地。

5） 电网进线要加滤波器和浪涌吸收器。

6） 接触器、继电器或其它电器的电磁线圈的驱动器要加浪涌吸收器。7）排屑机、液压泵、导轨润滑泵等电动机的主回路接触器要加装主回路浪涌吸收器。

二、工作中抗干扰的几点做法。

1． CNC 控制器的电源

为了兼容，现在的FANUC CNC 控制器的电源一率为直流24V，一般用市场上购来的24V 稳压电源。

选择该电源时要注意：

1） 容量

容量要足够，且留有一定的余量（约+20%）。如果容量不够，系统可能不工作，或工作出错。

2） 从空载到满载的变化率

带负载时，电源电压要下降，要求变化率不能大于2%。

3） 输出电压变形

输出电压不能有断续。CNC 控制器中的元/器件是高速运行的，电压的瞬间波动会造成其工作出错。要求输入电压的瞬间断续不要超过允许值。

使用时电源时要注意：

1） 不要将I/O 点接于该电源，机床强电控制部分的I/O 点须用另外的电源。

2） 使用时要注意其通电和断电的顺序，特别是机床有重力轴的控制器，一定要保证重力轴的驱动电动机充分地能耗制动、并用机械卡紧后才能断开伺服的电源。

2． 机床的功率进线电路

如下图所示。

变压器：当使用200V 型式的伺服电动机和主轴电动机时，如上图所示，电源的进线需要使用变压器。由于变压器的隔离，在一定程度上提高了抗干扰能力。在我们国内，根据电网的情况，建议使用这种型式。

电网滤波器：即图中的噪音滤波器，下图是实际使用的一种滤波器的线路图。使用滤波器可以滤除：

1） 来自电缆的辐射噪音。

2） 由于杂散（寄生）电容引起的传导噪音。

浪涌吸收器：为了避免由于闪电或附近其它用电设备引起的浪涌电流造成干扰，应在进线处接浪涌吸收器。如图所示，浪涌吸收器有两路：电网的各线之间和各线对地之间。浪涌吸收器的接线要尽量短，导线的截面积要足够，约为2mm2。

AC 电抗器：在主接触器（MCC）后面应接交流电抗器（如上图）。

断路器：图中位置使用的断路器应具有漏电保护功能。当使用400V 的伺服电动机和主轴电动机时，可以不用变压器。但使用变压器会提高运行的可靠性。不用变压器时，一定要在电路中加电网滤波器。

3． 接地

如上图 所示，CNC 机床的接地系统可分为：信号地，机壳地和系统地。

1）信号地（SG）：这是提供给控制信号的基准电平（0V）。

2）机壳地（FG）：是为了运行可靠、抵抗干扰而提供的将内部和外部噪音隔离的屏蔽层。各单元的机壳，外罩，安装板和接口电缆的屏蔽均应接在一起。

3）系统地（SG）：是保护地。将各装置的机壳地与大地相连，以保护人员和设备当有漏电或短路时免遭电击，还可使干扰噪音流入大地。

上图即为fanuc系统伺服放大器接地示意图。

接地时要注意：

1）一个单元上的信号地（0V）与机壳地（FG）只在一点连接。

2）信号系统的机壳地与功率部分的机壳地应该分开，以避免功率部分的噪音对信号的干扰。

3）如上图，电源模块的CAX1 的接地点要接到机壳地。

4）接地线要足够粗，至少要与供电电源线一样粗。

5）接地电阻（系统地）要小于100Ω。

4． 接线、走线与屏蔽

电缆可分为强电（功率）信号线和弱电信号线。强电信号线包括：放大器的输入线，电动机的功率线，机床电柜中的接触器线圈、继电器线圈或其它功率信号线。这些信号为24V 或以上，直流或交流。弱电信号包括：NC 与放大器之间的控制信号线和响应信号线，反馈线，各种传感器的信号线等，这些信号为5V 或以下。走线时若两种线靠的太近，如上所述，强电信号就会对弱电信号造成干扰，因此要求：

1） 必须分开走线：要求分开绑扎，隔开一定距离。

2） 弱电信号线必须屏蔽，屏蔽层必须接地。电柜中应有接地板，各单元的屏蔽线经接地板接地，如下图。另外，如图中所示，强电（功率）的接地板应与弱电的接地板分开，并离开一定距离。不要与其它系统（例如PLC 控制器，物料设备，外部检测设备等）共用一块接地板。

3） 同一放大器的信号线应接于同一块接地板上，如下图。

4） 电缆线要尽量短，以避免功率损耗并减少干扰。

5） 走线要靠近电柜的金属壁。走线不能与运动件摩擦，不要磨损。

6） 线一定要接紧，否则会因接触电阻大造成：电压下降，信号功率变弱，打火产生干扰。

7） 屏蔽线的金属外皮必须用电缆卡子卡紧并接在接地板上。

5． 浪涌吸收器

电路中使用电感性元器件（如接触器、继电器等的线圈）时，必须使用消除噪音的器件如浪涌吸收器（电阻、电容电路）或二极管（反接）以消除电路工作时对外界造成干扰。下图是使用电阻、电容的接线，这种电路用于交流电路，二极管用于直流电路。

 

6． 电气柜的设计

1） 电柜必须使用金属材料，电柜必须密封。因为密封的金属电柜可以隔离电磁辐射，防护柜内的装置免受干扰。当然也可以隔离其内部的设备工作时产生的电磁波，避免对外界设备造成干扰。接地的电柜还可使漏电流导入大地，静电场接地，从而保证柜体为零电位，保护了人身和设备的安全，免遭电击。

电柜的制造最重要的是保持其良好的传导性（导电、导磁）和电磁场屏蔽性能，因此要求：

2） 接缝要焊接，没有缝隙。

3） 切口或开孔越小越好。盖和门要贴紧柜体，用传导性的密封垫。

4） 与外界导体连接时要表面刮净涂漆。

 

    在实际工作维修，电气设计施工的时候主意以上的几点。这里只是以发那科系统为例，各机床厂商的要求略有差别，所以工作中还要严格按照系统生产厂商的屏蔽接地要求进行接地。另外还要主意就是客户现场服务时要注意现场的接地状况，根据实际情况判断机床故障。注意观察同车间里是否有电加工设备等要重干扰源和车间接地方法是否正确等。遇到莫名其妙的报警时也可以先排除干扰的原因在进行维修。希望我的见解对广大数控机床维修同仁有所帮助。

参考资料：

1．连接说明书（硬件）--------------------北京发那科机电公司

2．伺服放大器的规格说明书----------------北京发那科机电公司

第二篇：维修电工技师论文4

维修电工技师论文 Plc及变频器在铝合金锯切机应用

单位：山东铝业电解铝厂山东 作者：于振杰

日期：2011-9-28

Plc及变频器在铝合金锯切机应用

摘要；plc及变频器用在锯切机提高生产效率及产品的

合格率，提高设备自动化程度，对企业的效益是十分有益的，企业不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维护，它是企业生产先行官

1.原设备操作系统老化以手工操作为主，设备设置不合理，送料系统一个速度运行不变速，导致定尺经常创坏，尺寸不准影响产品质量，影响客户定单。进退锯用手工操作非常费力，速度和效率不高。经过在同行业走访和查看了解使用的设备为依据进行对老设备进行改造，实现自动化，提高生产效率使用，使用plc及变频器注意安装环境，正常维护保养。

2.变频使用注意事项， 由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如R

C吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。

安装环境, 电源异常, 雷击、感应雷电, 电源高次谐波

3 ，plc使用注意事项，可编程序控制器（以下简称PLC）是在程序控制器和微机控制的基础上发展起来的微机技术跟继电器常规控制概念相结合的产物，从广义上讲，PLC是一种计算机系统，比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，并已成为自动化控制系统的基本装置。PLC已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中，已基本取代了传统的继电器和接触的逻辑控制。用PLC来控制系统设备，其工作的可靠性要比单纯继电器和接触器控制大大提高。就PLC本身而言，平均无故障时间一般已可达3万~5万小时：而三菱的F系统，据称其平均无故障时间已达30万小时。所以，整个PLC控制系统的可靠性，主要取决于PLC的外围设备，比如输入器件中的行程开关、按钮、接近开关，输出器件中的接触器、继电器和电磁阀等。另外，从软件程序的编制来考虑，如果能编制出一个带有监控的程序，对提高设备利用率，发挥设备的最大效率。 4 铝合金锯切机工作流程及周边设备如下；附图解释。工艺流程如下，按下启动按钮SB1→定尺得电→送料电机正传→减速限位

接通送料电机减速运行→停止限位接通送料停止→左右压紧动

作压下→进锯→前限位接通→定尺断电，右压紧断电，卸料电机

正传，退锯开始→5秒后左压紧断电→退锯后限位接通停止退锯

→卸料床检测无料信号接通→定尺再次得电动作→下一个周期

开始→需要停止按下停止按钮，系统停止运行。；

4.1锯切机工艺流程梯形图；

4.3 I/O分配表

5.为了使系统更加完善编程个使用子程序，思路会更加清晰。使用触摸屏功能强大控制和显示集于一体性能稳定。