數(shù)控機床電氣控制線路上對電氣隔離的應用研究
2021-6-28 來源：江蘇省機電產(chǎn)品設(shè)備貿(mào)易有限公司 作者： 陶華嚴
摘要：數(shù)控機床電氣控制技術(shù)在多個行業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應用，在機械制造行業(yè)運行的過程中，主要靠數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)具體操作和運行，在信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，數(shù)控機床電氣控制技術(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，也逐漸實現(xiàn)了電機械制造行業(yè)經(jīng)濟效益的提升。數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)在具體運行的過程中，由于環(huán)境、人為等多種因素的影響，容易出現(xiàn)線路干擾問題，嚴重影響數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的正常運行，電氣隔離技術(shù)能夠有效提升數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的運行效率，將干擾信號有效分離，促進數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的合理化應用。文章將對數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)進行簡要概述，并對數(shù)控機床電氣控制線路在運行過程中容易受到的干擾因素進行詳細分析，最后對數(shù)控機床電氣控制線路中電氣隔離抗干擾技術(shù)的應用進行深入探究，發(fā)揮電氣隔離技術(shù)的最大應用價值，促進我國數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的高效運行，為機械制造行業(yè)帶來更多的經(jīng)濟收益。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機床電氣控制線路；電氣隔離；應用
數(shù)控機床中包含多個控制系統(tǒng)，是一個綜合性較強的一體化設(shè)備，在機械制造行業(yè)的發(fā)展中不可或缺，其中的電氣控制系統(tǒng)在具體運行的過程中，由于變電磁場以及人為因素的影響容易出現(xiàn)信號接收障礙，導致實際的電氣控制效果不佳，嚴重影響數(shù)控機床設(shè)備的運行效果。為了實現(xiàn)數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的自動化效果的提升，電氣隔離技術(shù)逐漸應用于電氣控制線路的運行中，促進先進的信息技術(shù)與電氣控制技術(shù)的融合發(fā)展，為機械加工制造行業(yè)的持續(xù)進步奠定堅實的基礎(chǔ)。下面將對數(shù)控機床電氣控制線路上的電氣隔離技術(shù)的應用相關(guān)內(nèi)容進行仔細研究，通過分析多種干擾因素，采取對應措施提升數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的運行質(zhì)量，為機械制造行業(yè)的各項生產(chǎn)工作做好充分的準備工作。
1、 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)概述
數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)包括多個組成部分，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€電力控制系統(tǒng)中，然后利用數(shù)控系統(tǒng)進行信息的解讀和運算，并發(fā)出不同的控制信號，控制不同設(shè)備進行生產(chǎn)操作；PLC系統(tǒng)是整個數(shù)控機床電氣控制系統(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)能夠及時發(fā)出下一階段的指令，促進數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的加速運轉(zhuǎn)，PLC 系統(tǒng)中的各個配件具備一定的結(jié)構(gòu)特征，與數(shù)控系統(tǒng)共同實現(xiàn)了集中化的管理，主軸啟動系統(tǒng)在接收到驅(qū)動信號之后，開始自動調(diào)節(jié)
速度和輸出頻率，并利用 PLC 系統(tǒng)傳達給數(shù)控系統(tǒng)，完成機電控制系統(tǒng)的運行；電氣硬件電路中包含多種運行所必須的硬件，能夠有效控制電路電線的運行質(zhì)量，多種不同的子系統(tǒng)共同促進數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。
2、數(shù)控機床電氣控制線路中常見的干擾因素分析
數(shù)控機床電氣控制線路在具體運行的過程中，受到多種干擾因素的影響，導致電磁信號不穩(wěn)定，不同信號在傳輸過程中具有不同的途徑，數(shù)控機床電氣控制系統(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、電源以及開關(guān)等設(shè)備，在系統(tǒng)內(nèi)部的輸入或輸出的過程中互相干擾，導致數(shù)控機床電氣控制線路的運行不穩(wěn)定。比如電氣控制系統(tǒng)中的接觸器在運行過程中容易受到內(nèi)部開關(guān)或是線圈電壓的影響出現(xiàn)問題，接觸器開關(guān)的接觸部位在開合的過程中會產(chǎn)生不同頻率的震蕩波，母線受到震蕩波的影響，電磁場對周圍造成輻射，進而影響其他部件的正常運行，所以數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)在選擇開關(guān)的過程中，應該高度重視開關(guān)的型號和功率，功率越大且載荷越大的開關(guān)更容易出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，影響整個電氣控制系統(tǒng)的正常運行；接觸器線圈電壓過大也會導致整個系統(tǒng)受到干擾，接觸器的控制線圈在運行過程中產(chǎn)生的大電壓會通過繼電器釋放到整個系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的電信號在接觸強電壓后會出現(xiàn)信號紊亂，造成對數(shù)控機床整個電氣系統(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)的整體電磁場過強，外部電磁場環(huán)境中產(chǎn)生電磁耦合現(xiàn)象，導致整個系統(tǒng)的運行混亂，影響數(shù)控機床設(shè)備的正常生產(chǎn)。
3、 數(shù)控機床電氣控制線路上對電氣隔離技術(shù)的應用
3.1 數(shù)控機床電氣控制信號干擾中電氣隔離技術(shù)的應用
要想實現(xiàn)數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，最有效的方式就進行電氣控制電信號的隔離，使得數(shù)控機床的控制裝置與現(xiàn)場之間只有信號溝通，不存在電氣交流，比較常見的電信號隔離技術(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)的應用原理是利用光為媒介進行信號的傳輸，實現(xiàn)電信號的有效隔離，避免接地回路出現(xiàn)信號傳輸問題，這種電氣隔離技術(shù)具有較高的使用時間，傳輸速度也非常快，比較適用于強弱電連接部位，作用較大的配件是光電耦合器，通過光電耦合器實現(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，具有較強的隔離及效果，避免電氣控制線路運作過程中受到電磁場的干擾，并將感應到的
干擾信號傳輸?shù)较到y(tǒng)中，光電耦合器還能實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)中的開關(guān)電氣信號的隔離，在多個方面都具有信號抗干擾能力；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)出脈沖信號的過程中，不能傳遞直流信號，這與 PLC 系統(tǒng)的運行需求保持一致，能夠促進數(shù)控系統(tǒng)的高效運行，脈沖變壓器信號傳遞的頻率最高可以達到十兆赫；繼電器隔離技術(shù)在具體應用的過程中，由于線圈與接觸點之間沒有連接的跡象，利用這一特點可以利用繼電器線圈進行信號的輸入，利用接觸點進行信號的輸出，實現(xiàn)了強弱電控制信號之間的有效隔離，避免電信號帶來的干擾，不同的電氣隔離技術(shù)具有不同的功效和優(yōu)勢，在實際的應用過程中應該根據(jù)數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的實際干擾情況進行合理選擇。
3.2 數(shù)控機床電氣供電系統(tǒng)中電氣隔離技術(shù)的應用
數(shù)控機床電氣供電系統(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)控機床電氣控制線路的干擾問題，需要對供電系統(tǒng)中的電源實施濾波、隔離等處理，可以采用濾波器進行過濾，并利用穩(wěn)定器保持電壓的恒定，為了有效隔離干擾源，應該在穩(wěn)定器的基礎(chǔ)上利用電容配件導尿管組成更強的濾波，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；電源變壓器對數(shù)控機床電氣供電系統(tǒng)的運行具有決定性作用，隔離變壓器的應用比較廣泛，隔離變壓器的實際容量應該盡量保持在原來需要容量的一點五倍，避免接地故障的發(fā)生，線圈上的線匝可以設(shè)置保護層，然后再與地面相連，從根源上實現(xiàn)供電系統(tǒng)的安全運行；數(shù)控機床電氣供電系統(tǒng)中的 PLC 控制系統(tǒng)，應該結(jié)合隔離
變壓器與濾波器共同進行隔離操作，并使用雙層的變壓器連接線，削弱干擾信號，從而達到較好的隔離效果。
以交流電源隔離技術(shù)為例，交流電源隔離技術(shù)在具體應用的過程中，由于交流電傳輸過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施干擾波的削弱，避免交流電源的噪音過大，針對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用的過程中雖然能夠體現(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程中通過電容的耦合還會出現(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)
中各項設(shè)備的運行質(zhì)量。
4、結(jié)語
綜上所述，是本文對數(shù)控機床電氣控制線路上對電氣隔離的應用相關(guān)內(nèi)容的研究，只有深入了解數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的組成和干擾因素，并利用電氣隔離技術(shù)實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)運行安全性、穩(wěn)定性的提升，加強對電磁干擾的預防和管理，注重電氣系統(tǒng)維護人員的安全意識的提升，才能更好地防護數(shù)控機床各項設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)控機床生產(chǎn)和操作效率的提升，為相關(guān)的機械制造企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供有力的基礎(chǔ)。
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