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数控机床电气控制线路上对电气隔离的应用研究
Jun 28, 2021  来源:江苏省机电产品设备贸易有限公司  作者: 陶华严

 
      摘要:数控机床电气控制技术在多个行业领域都有广泛的应用,在机械制造行业运行的过程中,主要靠数控机床电气控制系统具体操作和运行,在信息技术高速发展的背景下,数控机床电气控制技术逐渐得到了创新型的发展,为加工制造行业提供更多的便利,也逐渐实现了电机械制造行业经济效益的提升。数控机床电气控制系统在具体运行的过程中,由于环境、人为等多种因素的影响,容易出现线路干扰问题,严重影响数控机床电气控制系统的正常运行,电气隔离技术能够有效提升数控机床电气控制系统的运行效率,将干扰信号有效分离,促进数控机床电气控制系统的合理化应用。文章将对数控机床电气控制系统进行简要概述,并对数控机床电气控制线路在运行过程中容易受到的干扰因素进行详细分析,最后对数控机床电气控制线路中电气隔离抗干扰技术的应用进行深入探究,发挥电气隔离技术的最大应用价值,促进我国数控机床电气控制系统的高效运行,为机械制造行业带来更多的经济收益。
  
      关键词:数控机床电气控制线路;电气隔离;应用


      数控机床中包含多个控制系统,是一个综合性较强的一体化设备,在机械制造行业的发展中不可或缺,其中的电气控制系统在具体运行的过程中,由于变电磁场以及人为因素的影响容易出现信号接收障碍,导致实际的电气控制效果不佳,严重影响数控机床设备的运行效果。为了实现数控机床电气控制系统的自动化效果的提升,电气隔离技术逐渐应用于电气控制线路的运行中,促进先进的信息技术与电气控制技术的融合发展,为机械加工制造行业的持续进步奠定坚实的基础。下面将对数控机床电气控制线路上的电气隔离技术的应用相关内容进行仔细研究,通过分析多种干扰因素,采取对应措施提升数控机床电气控制系统的运行质量,为机械制造行业的各项生产工作做好充分的准备工作。
  
     1、 数控机床电气控制系统概述
  
     数控机床电气控制系统包括多个组成部分,主要有数据输入系统、数控系统、PLC 系统、电气硬件电路等,每个部分都具备不同的功能。其中数据输入系统主要的作用是将数据信息传输到整个电力控制系统中,然后利用数控系统进行信息的解读和运算,并发出不同的控制信号,控制不同设备进行生产操作;PLC系统是整个数控机床电气控制系统的控制中心,能够在接受各种不同的控制信号后分类处理,并将不同操作设备的处理结果传输到数控系统中,使得数控系统能够及时发出下一阶段的指令,促进数控机床电气控制系统的加速运转,PLC 系统中的各个配件具备一定的结构特征,与数控系统共同实现了集中化的管理,主轴启动系统在接收到驱动信号之后,开始自动调节
速度和输出频率,并利用 PLC 系统传达给数控系统,完成机电控制系统的运行;电气硬件电路中包含多种运行所必须的硬件,能够有效控制电路电线的运行质量,多种不同的子系统共同促进数控机床电气控制系统的安全、稳定运行。
  
     2、数控机床电气控制线路中常见的干扰因素分析
  
     数控机床电气控制线路在具体运行的过程中,受到多种干扰因素的影响,导致电磁信号不稳定,不同信号在传输过程中具有不同的途径,数控机床电气控制系统中的干扰元素根据传播方式的不同以及干扰源头的不同分为内部干扰元素和外部干扰元素两种。内部干扰主要是指电气控制系统中各个部件和子系统之间的相互影响,比较容易产生互相干扰的有接触器、电源以及开关等设备,在系统内部的输入或输出的过程中互相干扰,导致数控机床电气控制线路的运行不稳定。比如电气控制系统中的接触器在运行过程中容易受到内部开关或是线圈电压的影响出现问题,接触器开关的接触部位在开合的过程中会产生不同频率的震荡波,母线受到震荡波的影响,电磁场对周围造成辐射,进而影响其他部件的正常运行,所以数控机床电气控制系统在选择开关的过程中,应该高度重视开关的型号和功率,功率越大且载荷越大的开关更容易出现干扰现象,影响整个电气控制系统的正常运行;接触器线圈电压过大也会导致整个系统受到干扰,接触器的控制线圈在运行过程中产生的大电压会通过继电器释放到整个系统中,系统中的电信号在接触强电压后会出现信号紊乱,造成对数控机床整个电气系统的干扰。外部干扰因素主要是指环境因素,如果电气控制系统的整体电磁场过强,外部电磁场环境中产生电磁耦合现象,导致整个系统的运行混乱,影响数控机床设备的正常生产。
  
      3、 数控机床电气控制线路上对电气隔离技术的应用
  
      3.1  数控机床电气控制信号干扰中电气隔离技术的应用
  
     要想实现数控机床电气控制系统的稳定运行,最有效的方式就进行电气控制电信号的隔离,使得数控机床的控制装置与现场之间只有信号沟通,不存在电气交流,比较常见的电信号隔离技术有光电耦合隔离技术、脉冲变压器隔离技术以及继电器隔离技术等。光电耦合隔离技术的应用原理是利用光为媒介进行信号的传输,实现电信号的有效隔离,避免接地回路出现信号传输问题,这种电气隔离技术具有较高的使用时间,传输速度也非常快,比较适用于强弱电连接部位,作用较大的配件是光电耦合器,通过光电耦合器实现输入端与输出端电气的有效隔离,隔离电阻一般在 1012Ω 左右,具有较强的隔离及效果,避免电气控制线路运作过程中受到电磁场的干扰,并将感应到的
干扰信号传输到系统中,光电耦合器还能实现电气控制系统中的开关电气信号的隔离,在多个方面都具有信号抗干扰能力;脉冲变压器隔离技术是一种利用脉冲变压器为主要元件的一种隔离技术,该元件在发出脉冲信号的过程中,不能传递直流信号,这与 PLC 系统的运行需求保持一致,能够促进数控系统的高效运行,脉冲变压器信号传递的频率最高可以达到十兆赫;继电器隔离技术在具体应用的过程中,由于线圈与接触点之间没有连接的迹象,利用这一特点可以利用继电器线圈进行信号的输入,利用接触点进行信号的输出,实现了强弱电控制信号之间的有效隔离,避免电信号带来的干扰,不同的电气隔离技术具有不同的功效和优势,在实际的应用过程中应该根据数控机床电气控制系统的实际干扰情况进行合理选择。
  
     3.2  数控机床电气供电系统中电气隔离技术的应用
  
     数控机床电气供电系统中电气隔离技术根据性质的不同分为直流电源隔离技术和交流电源隔离技术两种,供电系统中的干扰元素是非常重要的干扰源,为了从根本上解决数控机床电气控制线路的干扰问题,需要对供电系统中的电源实施滤波、隔离等处理,可以采用滤波器进行过滤,并利用稳定器保持电压的恒定,为了有效隔离干扰源,应该在稳定器的基础上利用电容配件导尿管组成更强的滤波,合理控制电气供电系统的电源电压,避免出现噪音干扰;电源变压器对数控机床电气供电系统的运行具有决定性作用,隔离变压器的应用比较广泛,隔离变压器的实际容量应该尽量保持在原来需要容量的一点五倍,避免接地故障的发生,线圈上的线匝可以设置保护层,然后再与地面相连,从根源上实现供电系统的安全运行;数控机床电气供电系统中的 PLC 控制系统,应该结合隔离
变压器与滤波器共同进行隔离操作,并使用双层的变压器连接线,削弱干扰信号,从而达到较好的隔离效果。
  
      以交流电源隔离技术为例,交流电源隔离技术在具体应用的过程中,由于交流电传输过程中的干扰波频率较高,所以需要在供电系统中的控制装置以及电气装置中都实施干扰波的削弱,避免交流电源的噪音过大,针对这种情况普通的变压器是不能有效解决噪音干扰的,这是由于普通的变压器在应用的过程中虽然能够体现一次绕组和二次绕组之间的绝缘效果,但是在噪音在绕组过程中通过电容的耦合还会出现较大的噪音,采取电源隔离变压器能够有效解决这一问题,在两次绕组之间添加隔离层,避免噪音干扰,提高供电系统
中各项设备的运行质量。
  
      4、结语
  
     综上所述,是本文对数控机床电气控制线路上对电气隔离的应用相关内容的研究,只有深入了解数控机床电气控制系统的组成和干扰因素,并利用电气隔离技术实现电气控制系统和供电系统运行安全性、稳定性的提升,加强对电磁干扰的预防和管理,注重电气系统维护人员的安全意识的提升,才能更好地防护数控机床各项设备,实现数控机床生产和操作效率的提升,为相关的机械制造企业的现代化发展提供有力的基础。
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