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運動控制系統(tǒng)抗干擾問題分析

時間:2019-12-04 16:30:06來源:武漢邁信電氣技術(shù)有限公司

導(dǎo)語:?運動控制系統(tǒng)作為一些自動化設(shè)備的核心部分,其可靠性和穩(wěn)定性直接影響設(shè)備的性能,而影響其可靠性和穩(wěn)定性的主要因素之一是抗干擾問題。因此,如何有效地解決干擾問題是運動控制系統(tǒng)的設(shè)計中的一個不容忽視的問題。

運動控制系統(tǒng)作為一些自動化設(shè)備的核心部分,其可靠性和穩(wěn)定性直接影響設(shè)備的性能,而影響其可靠性和穩(wěn)定性的主要因素之一是抗干擾問題。因此,如何有效地解決干擾問題是運動控制系統(tǒng)的設(shè)計中的一個不容忽視的問題。

運動控制系統(tǒng)抗干擾問題分析

常見干擾現(xiàn)象

第一種:控制系統(tǒng)未發(fā)指令時,電機無規(guī)則地轉(zhuǎn)動。

第二種:伺服電機停止運動,運動控制器讀取電機位置時,由電機端部的光電編碼器反饋回的數(shù)值無規(guī)律亂跳。

第三種:伺服電機運行時,所讀取的編碼器的值與所發(fā)出指令值不吻合,且誤差值是隨機的,無規(guī)律的。

第四種:伺服電機運行時,所讀取的編碼器的值與所發(fā)出指令值的差值為一穩(wěn)定的值或呈周期性變化。

第五種:與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。

干擾源分析

干擾進入運動控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類:

1、信號傳輸通道干擾

干擾通過與系統(tǒng)相聯(lián)的信號輸入通道、輸出通道進入。

2、供電系統(tǒng)干擾

信號傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動器接收反饋信號和發(fā)出控制信號的途徑,因為脈沖波在傳輸線上會出現(xiàn)延時、畸變、衰減與通道干擾,在傳輸過程中,長線的干擾是主要因素。

任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻,正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾,如果沒有內(nèi)阻,無論何種噪聲都會被電源短路吸收,在線路中不會建立起任何干擾電壓。

交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動器本身也是干擾源,可以通過電源對其他設(shè)備進行干擾。

抗干擾的措施

可以對供電系統(tǒng)和信號傳輸通道采取抗干擾設(shè)計:

供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

1)執(zhí)行電源分組供電

例如,將執(zhí)行電機的驅(qū)動電源與控制電源分開,以防止設(shè)備間的干擾。

2)采用噪聲濾波器

采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動器對其他設(shè)備的干擾。該措施對以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。

3)采用隔離變壓器

考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初次級線圈的互感耦合,而是靠初次級寄生電容耦合的,因此隔離變壓器的初次級之間均用屏蔽層隔離,減少其分布電容,以提高抗共模干擾能力。

信號傳輸通道的抗干擾設(shè)計

1)光電耦合隔離措施

長距離傳輸過程中,采用光電耦合器,可以將控制系統(tǒng)與輸入通道、輸出通道以及伺服驅(qū)動器的輸入、輸出通道切斷電路之間的聯(lián)系。如果在電路中不采用光電隔離,外部的尖峰干擾信號會進入系統(tǒng)或直接進入伺服驅(qū)動裝置,產(chǎn)生第一種干擾現(xiàn)象。

光電耦合的主要優(yōu)點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾 , 從而使信號傳輸過程中的信噪比大大提高。

主要原因是:干擾噪聲雖然有較大的電壓幅度,但能量小,只能形成微弱電流,而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作,一般導(dǎo)通電流為10-15mA,所以即使有很高的大幅度的干擾,由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。

2)雙絞屏蔽線長線傳輸

信號在傳輸過程中會受到電場、磁場和地阻抗等干擾因素的影響,采用接地屏蔽線可以減小電場的干擾。

雙絞線與同軸電纜相比,雖然頻帶較差,但波阻抗高,抗共模噪聲能力強,能使各個小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消。另外,在長距離傳輸過程中,一般采用差分信號傳輸,提高抗干擾性能。采用雙絞屏蔽線長線傳輸可以有效地抑制第二、三、四種干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3)接地

接地可以消除電流流經(jīng)地線時所產(chǎn)生的噪聲電壓,除了要將伺服系統(tǒng)接大地外,信號屏蔽線也要接地,防止靜電感應(yīng)和電磁干擾。如果沒有正確的接地,則可能會出現(xiàn)第二種干擾現(xiàn)象。

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