數(shù)控機(jī)床電氣控制線路上對(duì)電氣隔離的應(yīng)用研究
2021-6-28 來(lái)源：江蘇省機(jī)電產(chǎn)品設(shè)備貿(mào)易有限公司 作者： 陶華嚴(yán)
摘要：數(shù)控機(jī)床電氣控制技術(shù)在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械制造行業(yè)運(yùn)行的過(guò)程中，主要靠數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)具體操作和運(yùn)行，在信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，數(shù)控機(jī)床電氣控制技術(shù)逐漸得到了創(chuàng)新型的發(fā)展，為加工制造行業(yè)提供更多的便利，也逐漸實(shí)現(xiàn)了電機(jī)械制造行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)在具體運(yùn)行的過(guò)程中，由于環(huán)境、人為等多種因素的影響，容易出現(xiàn)線路干擾問(wèn)題，嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，電氣隔離技術(shù)能夠有效提升數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率，將干擾信號(hào)有效分離，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的合理化應(yīng)用。文章將對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制線路在運(yùn)行過(guò)程中容易受到的干擾因素進(jìn)行詳細(xì)分析，最后對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制線路中電氣隔離抗干擾技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入探究，發(fā)揮電氣隔離技術(shù)的最大應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行，為機(jī)械制造行業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)收益。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床電氣控制線路；電氣隔離；應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床中包含多個(gè)控制系統(tǒng)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的一體化設(shè)備，在機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展中不可或缺，其中的電氣控制系統(tǒng)在具體運(yùn)行的過(guò)程中，由于變電磁場(chǎng)以及人為因素的影響容易出現(xiàn)信號(hào)接收障礙，導(dǎo)致實(shí)際的電氣控制效果不佳，嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床設(shè)備的運(yùn)行效果。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化效果的提升，電氣隔離技術(shù)逐漸應(yīng)用于電氣控制線路的運(yùn)行中，促進(jìn)先進(jìn)的信息技術(shù)與電氣控制技術(shù)的融合發(fā)展，為機(jī)械加工制造行業(yè)的持續(xù)進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下面將對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制線路上的電氣隔離技術(shù)的應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)研究，通過(guò)分析多種干擾因素，采取對(duì)應(yīng)措施提升數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，為機(jī)械制造行業(yè)的各項(xiàng)生產(chǎn)工作做好充分的準(zhǔn)備工作。
1、 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)概述
數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)包括多個(gè)組成部分，主要有數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、PLC 系統(tǒng)、電氣硬件電路等，每個(gè)部分都具備不同的功能。其中數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)主要的作用是將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)秸麄€(gè)電力控制系統(tǒng)中，然后利用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行信息的解讀和運(yùn)算，并發(fā)出不同的控制信號(hào)，控制不同設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)操作；PLC系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的控制中心，能夠在接受各種不同的控制信號(hào)后分類處理，并將不同操作設(shè)備的處理結(jié)果傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)中，使得數(shù)控系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出下一階段的指令，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的加速運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC 系統(tǒng)中的各個(gè)配件具備一定的結(jié)構(gòu)特征，與數(shù)控系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)了集中化的管理，主軸啟動(dòng)系統(tǒng)在接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后，開(kāi)始自動(dòng)調(diào)節(jié)
速度和輸出頻率，并利用 PLC 系統(tǒng)傳達(dá)給數(shù)控系統(tǒng)，完成機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)行；電氣硬件電路中包含多種運(yùn)行所必須的硬件，能夠有效控制電路電線的運(yùn)行質(zhì)量，多種不同的子系統(tǒng)共同促進(jìn)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
2、數(shù)控機(jī)床電氣控制線路中常見(jiàn)的干擾因素分析
數(shù)控機(jī)床電氣控制線路在具體運(yùn)行的過(guò)程中，受到多種干擾因素的影響，導(dǎo)致電磁信號(hào)不穩(wěn)定，不同信號(hào)在傳輸過(guò)程中具有不同的途徑，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的干擾元素根據(jù)傳播方式的不同以及干擾源頭的不同分為內(nèi)部干擾元素和外部干擾元素兩種。內(nèi)部干擾主要是指電氣控制系統(tǒng)中各個(gè)部件和子系統(tǒng)之間的相互影響，比較容易產(chǎn)生互相干擾的有接觸器、電源以及開(kāi)關(guān)等設(shè)備，在系統(tǒng)內(nèi)部的輸入或輸出的過(guò)程中互相干擾，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床電氣控制線路的運(yùn)行不穩(wěn)定。比如電氣控制系統(tǒng)中的接觸器在運(yùn)行過(guò)程中容易受到內(nèi)部開(kāi)關(guān)或是線圈電壓的影響出現(xiàn)問(wèn)題，接觸器開(kāi)關(guān)的接觸部位在開(kāi)合的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同頻率的震蕩波，母線受到震蕩波的影響，電磁場(chǎng)對(duì)周圍造成輻射，進(jìn)而影響其他部件的正常運(yùn)行，所以數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)在選擇開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，應(yīng)該高度重視開(kāi)關(guān)的型號(hào)和功率，功率越大且載荷越大的開(kāi)關(guān)更容易出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，影響整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行；接觸器線圈電壓過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)受到干擾，接觸器的控制線圈在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大電壓會(huì)通過(guò)繼電器釋放到整個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的電信號(hào)在接觸強(qiáng)電壓后會(huì)出現(xiàn)信號(hào)紊亂，造成對(duì)數(shù)控機(jī)床整個(gè)電氣系統(tǒng)的干擾。外部干擾因素主要是指環(huán)境因素，如果電氣控制系統(tǒng)的整體電磁場(chǎng)過(guò)強(qiáng)，外部電磁場(chǎng)環(huán)境中產(chǎn)生電磁耦合現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行混亂，影響數(shù)控機(jī)床設(shè)備的正常生產(chǎn)。
3、 數(shù)控機(jī)床電氣控制線路上對(duì)電氣隔離技術(shù)的應(yīng)用
3.1 數(shù)控機(jī)床電氣控制信號(hào)干擾中電氣隔離技術(shù)的應(yīng)用
要想實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，最有效的方式就進(jìn)行電氣控制電信號(hào)的隔離，使得數(shù)控機(jī)床的控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)之間只有信號(hào)溝通，不存在電氣交流，比較常見(jiàn)的電信號(hào)隔離技術(shù)有光電耦合隔離技術(shù)、脈沖變壓器隔離技術(shù)以及繼電器隔離技術(shù)等。光電耦合隔離技術(shù)的應(yīng)用原理是利用光為媒介進(jìn)行信號(hào)的傳輸，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的有效隔離，避免接地回路出現(xiàn)信號(hào)傳輸問(wèn)題，這種電氣隔離技術(shù)具有較高的使用時(shí)間，傳輸速度也非?？?，比較適用于強(qiáng)弱電連接部位，作用較大的配件是光電耦合器，通過(guò)光電耦合器實(shí)現(xiàn)輸入端與輸出端電氣的有效隔離，隔離電阻一般在 1012Ω 左右，具有較強(qiáng)的隔離及效果，避免電氣控制線路運(yùn)作過(guò)程中受到電磁場(chǎng)的干擾，并將感應(yīng)到的
干擾信號(hào)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，光電耦合器還能實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)電氣信號(hào)的隔離，在多個(gè)方面都具有信號(hào)抗干擾能力；脈沖變壓器隔離技術(shù)是一種利用脈沖變壓器為主要元件的一種隔離技術(shù)，該元件在發(fā)出脈沖信號(hào)的過(guò)程中，不能傳遞直流信號(hào)，這與 PLC 系統(tǒng)的運(yùn)行需求保持一致，能夠促進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的高效運(yùn)行，脈沖變壓器信號(hào)傳遞的頻率最高可以達(dá)到十兆赫；繼電器隔離技術(shù)在具體應(yīng)用的過(guò)程中，由于線圈與接觸點(diǎn)之間沒(méi)有連接的跡象，利用這一特點(diǎn)可以利用繼電器線圈進(jìn)行信號(hào)的輸入，利用接觸點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)的輸出，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電控制信號(hào)之間的有效隔離，避免電信號(hào)帶來(lái)的干擾，不同的電氣隔離技術(shù)具有不同的功效和優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的實(shí)際干擾情況進(jìn)行合理選擇。
3.2 數(shù)控機(jī)床電氣供電系統(tǒng)中電氣隔離技術(shù)的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床電氣供電系統(tǒng)中電氣隔離技術(shù)根據(jù)性質(zhì)的不同分為直流電源隔離技術(shù)和交流電源隔離技術(shù)兩種，供電系統(tǒng)中的干擾元素是非常重要的干擾源，為了從根本上解決數(shù)控機(jī)床電氣控制線路的干擾問(wèn)題，需要對(duì)供電系統(tǒng)中的電源實(shí)施濾波、隔離等處理，可以采用濾波器進(jìn)行過(guò)濾，并利用穩(wěn)定器保持電壓的恒定，為了有效隔離干擾源，應(yīng)該在穩(wěn)定器的基礎(chǔ)上利用電容配件導(dǎo)尿管組成更強(qiáng)的濾波，合理控制電氣供電系統(tǒng)的電源電壓，避免出現(xiàn)噪音干擾；電源變壓器對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣供電系統(tǒng)的運(yùn)行具有決定性作用，隔離變壓器的應(yīng)用比較廣泛，隔離變壓器的實(shí)際容量應(yīng)該盡量保持在原來(lái)需要容量的一點(diǎn)五倍，避免接地故障的發(fā)生，線圈上的線匝可以設(shè)置保護(hù)層，然后再與地面相連，從根源上實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行；數(shù)控機(jī)床電氣供電系統(tǒng)中的 PLC 控制系統(tǒng)，應(yīng)該結(jié)合隔離
變壓器與濾波器共同進(jìn)行隔離操作，并使用雙層的變壓器連接線，削弱干擾信號(hào)，從而達(dá)到較好的隔離效果。
以交流電源隔離技術(shù)為例，交流電源隔離技術(shù)在具體應(yīng)用的過(guò)程中，由于交流電傳輸過(guò)程中的干擾波頻率較高，所以需要在供電系統(tǒng)中的控制裝置以及電氣裝置中都實(shí)施干擾波的削弱，避免交流電源的噪音過(guò)大，針對(duì)這種情況普通的變壓器是不能有效解決噪音干擾的，這是由于普通的變壓器在應(yīng)用的過(guò)程中雖然能夠體現(xiàn)一次繞組和二次繞組之間的絕緣效果，但是在噪音在繞組過(guò)程中通過(guò)電容的耦合還會(huì)出現(xiàn)較大的噪音，采取電源隔離變壓器能夠有效解決這一問(wèn)題，在兩次繞組之間添加隔離層，避免噪音干擾，提高供電系統(tǒng)
中各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。
4、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，是本文對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣控制線路上對(duì)電氣隔離的應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容的研究，只有深入了解數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的組成和干擾因素，并利用電氣隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性的提升，加強(qiáng)對(duì)電磁干擾的預(yù)防和管理，注重電氣系統(tǒng)維護(hù)人員的安全意識(shí)的提升，才能更好地防護(hù)數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)和操作效率的提升，為相關(guān)的機(jī)械制造企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供有力的基礎(chǔ)。
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