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數控等離子切割機在切割過程中干擾的應對措施
發布時間：2021-07-01 14:16:42武漢華宇誠數控科技有限公司是專業生產數控等離子切割機、數控火焰切割機國內知名企業，多年來，一直從事數控切割機的開發與研制，針對一些客戶反映等離子在切割過程中出現藍屏，死機，程序混亂等現像，經我公司數控切割機專家討論，一致認為是等離子在起弧工作中出現的對數控系統的干擾，我公司數控切割機專家針對等離子干擾問題做一些專業介紹及抑制措施:
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。它一般采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，脈沖頻率上百千赫茲，輻射干擾和對電網的污染(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涌沖擊。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用戶先起弧然后再啟動計算機，運行數控系統程序。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，減少對電網污染是首要問題，具體措施:
a. 對高頻引弧器增加屏蔽罩，減少高頻輻射;
b. 改造等離子電源的控制線路。
原LG-200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柜，其間和數控CNC的電源系統一起跨越數十米的線纜架，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/滅弧的控制信號通過繼電器隔離為交流24v的相對弱電控制線進入數控電柜。現PAC-200S解決了此問題。
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，在電流接觸器和繼電器線圈兩端并聯阻容電路，直流部分設置高頻旁路電容，所有這些措施的目的是抑制干擾源，減少對電網電壓的污染。
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。電源干擾主要是通過供電線路的阻抗耦合產生，各種大功率用電設備是主要的干擾源。
2.1 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性能。使用時應注意事項有:
a.濾波器應安裝在導電金屬表面上，或通過編織接地帶與接地點相連;
b.濾波器的安裝位置應盡量接近電源線入口處;
c.濾波器的輸入和輸出最好采用屏蔽線或雙絞線;
d.要避免屬于和輸出線互相耦合，絕對禁止輸入和輸出線捆扎在一起使用屏蔽線。
2.2電源變壓器的使用
使用帶屏蔽的電源變壓器，屏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屏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凈化交流穩定器，或增加用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器，會起到增強其抗電網干擾的能力的作用。
2.3 柜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，對附近的信號線、弱電控制線形成嚴重影響。使信號線遠離強電線，并合理選用屏蔽線、雙絞線，能避免信號傳輸當中的干擾信號。
2.4 電源進線采用屏蔽線
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，相當于平行走線幾十米，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信號通過耦合會對數控裝置(CNC)和伺服單元的電源引起電磁干擾。
以銅和鋁為屏蔽層的屏蔽電纜能有效抑制高頻電磁干擾，屏蔽層接地后還能抑制變化電場對芯線的靜電感應。
2.5 柜與柜之間信號線采用屏蔽電纜
選用屏蔽電纜可抑制由雜散電浮空磁場通過電磁感應和靜電感應進入傳輸線的干擾。而且屏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系。
a.交流地和直流地的分開
避免由于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，又能提高系統的可靠性和穩定性，減少強電流設備的地電流干擾。
b. 將邏輯地浮空并和模擬地分開
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接，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。
由于邏輯地浮空明顯增加了模擬電路的干擾感應，一種好的方法是將模擬地和邏輯地分開接在各自的匯流排，然后再將模擬地的匯流排通過一個電容在一點的接地點。對模擬量來說，形成直流浮地，交流共地的系統。
c 機柜良好接大地
數控等離子弧切割機床的占地面積較大，最好單獨鋪設接大地裝置(接地下至少3米);而且接地裝置應和機床的導軌、機柜甚至線纜滑動支架可靠連接。這樣使機殼上的感應的高頻干擾電壓有一個低阻抗的泄漏通道，使之不存在蓄積電荷而使機殼電壓升高的可能，對人員則更安全，而且有利于抑制干擾沖擊。
2.7 其他的輔助性措施
條件許可的情況下，數控裝置的電源使用照明電，因為照明電相對干凈;直流繼電器線圈并續流二級管，交流繼電器線圈并RC阻容電路，抑制瞬變干擾
問題描述:
等離子切割機用來切割鋼板，XY兩個軸為步進電機，傳動方式為同步帶加滑塊導軌，割槍頭的末端為等離子發生器。現在的問題為等離子切割機在加工過程中，等離子發生器開弧的瞬間，X軸會向左偏移十幾個毫米的距離。
分析原因:
關掉等離子發生器的電源，讓等離子切割機照常加工，軟件執行開關弧操作，X軸不會偏移。說明等離子軟件和控制卡沒有問題。
解決方案:
等離子電源對外界的干擾是非常嚴重的，尤其是在引弧擊穿鋼板的瞬間最為明顯。解決方法就是在可能受到干擾而影響加工的部分接地線。
1.計算機主機外殼接地。最好將地線接于轉接線和控制卡連接部位的螺栓上。
2.等離子切割機外殼接地
3.轉接板供電開關電源接地
4.等離子電源外殼接地
5.等離子電源的電壓輸入端接濾波器，防止對外界供電電路造成干擾
電源變壓器的使用
使用帶屏蔽的電源變壓器，屏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屏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凈化交流穩定器，或增加用頻譜均衡法原理制成的干擾抑制器，會起到增強其抗電網干擾的能力的作用。
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系。
a.交流地和直流地的分開
避免由于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，又能提高系統的可靠性和穩定性，減少強電流設備的地電流干擾。
b.將邏輯地浮空并和模擬地分開
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接，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。
由于邏輯地浮空明兒增加了模擬電路的干擾感應，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，然后再將模擬地的匯流排通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，交流共地的系統。
c機柜良好接大地
2.8柜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，對附近的信號線、弱電控制線形成嚴重影響。使信號線遠離強電線，并合理選用屏蔽線、雙絞線，能避免信號傳輸當中的干擾信號。
2.9柜與柜之間信號線采用屏蔽電纜
選用屏蔽電纜可抑制由雜散電浮空磁場通過電磁感應和靜電感應進入傳輸線的干擾。而且屏蔽層的接地使用正確的單端接地方式。
數控等離子弧切割機床的占地面積較大，最好單獨鋪設接大地裝置;而且接地裝置應和機床的導軌、機柜甚至線纜滑動支架可靠連接。這樣使機殼上的感應的高頻干擾電壓有一個低阻抗的泄漏通道，使之不存在蓄積電荷而使機殼電壓升高的可能，對人員則更安全，而且有利于抑制干擾沖擊。2.7其他的輔助性措施條件許可的情況下，數控裝置的電源使用照明電，因為照明電相對干凈;直流繼電器線圈并續流二級管，交流繼電器線圈并RC阻容電路，抑制瞬變干擾。
3 通過以上介紹及解決措施，對系統進行綜合的抗干擾設計后，數控等離子弧切割系統的可靠性得到明顯的改善，并且實現自動起弧/滅弧控制，在實際工作中應用以上措施之后，數控等離子切割機故障率大大減少，系統達到了數控等離子系統所要求的很強的抗干擾能力。
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