伺服干扰防范

伺服系统中干扰类型和途径（1）来自空间的--辐射干扰对付辐射干扰最为有效的措施就是金属屏蔽。（2）来自系统配线—传导干扰对付传导干扰的有效措施就是采用电源滤波器、隔离电源、屏蔽电缆、以及合理和可靠的接地来解决问题。理和可靠的接地来解决问题。下措施可以有效降低电磁干扰，提高系统的抗干扰性。（1）电气控制柜的设计和安装电柜设计必须使用金属材料，在电柜设计时，要根据EMC的区域原则，合理的布局。将不同的设备规划在不同的区域中，伺服放大器或者变频器尽量靠近安装在柜子的底部，使用接地金属隔离板将区域隔离，或者独立安装在金属电柜中，远离PLC和CNC等其它电磁干扰小的电气组件。在金属电柜中电气元器件的安装要根据其安装的要求留有一定得空间，以保证良好的通风和散热，不要阻挡风扇的正常流通。电柜中布线应强弱分开，信号线和动力线要分开走线，不要将380/220VAC和电柜中布线应强弱分开信号线和动力线要分开走线24VDC以下规格电缆共享同一个电缆槽。变频器和伺服驱动放大器单元到电机动力电缆应使用金属屏蔽层的电缆，电缆线应该尽量的短，以避免功率损耗，减少干扰。电缆的屏蔽层的电导至少是U/V/W相导线线芯电导的1/10。电机电缆和其它电缆长距离最小为500mm，应避免长距离平行走线，交叉走线，当控制电缆和电源电缆交叉，应保证90°交叉，同时必须用金属夹子将电缆屏蔽层固定在安装板上。电柜通风开孔要使用密集金属网格，切口越小越好。因为狭孔可能在电柜中传导辐射高频信号。电柜的柜门和电缆的进线口要可靠接地，避免电柜内部的干扰磁场通过屏蔽电缆泄漏出去。柜门要使用有传导性的密封垫，紧贴柜体。这些措施在放电加工设备尤为重要。AC接触器和DC继电器安装要远离I/O部件和信号电缆，并且要使用正确的RC抑制组件和飞轮二极管（续流二极管），减少线圈吸合时噪音污染。（2）电源部分考虑动力变压器选用---伺服系统在1.5KW以下，支持单相AC220V电源输入。但2KW～7.5KW，就需要AC380/AC220S三相动力变压器来提供动力电源。变压器的隔离在一定程度上也提高了设备的抗干扰能力，对于金属切削加工设备，如CNC车、铣床，我们都建议客户使用三相AC220V动力变压器，因为这样可以减小变压器的容量一般选择驱动器功率总和的少用户电网的波动对加工效果的影响。1.5~2倍。当变压器容量不足时，变压器会发热，会影响电机扭力的平稳输出。除提供伺服系统的动力变压器外，设备可能还需要使用单相AC220V提供上位机工作，如PLC，CNC等，我们建议客户增加一台独立的AC220V控制变压器的来提供控制电源，不要和驱动器动力部分使用同一个AC220V电源,因为伺服驱动器产生的噪音，有可能会影响CNC和PLC的工作。对于直流DC开关稳压电源可以提供I/O模组工作或者外部传感器的工作电源，使用这个电源时要考虑足够的容量，至少留有20%的余量。同时DC电源要有足够的抗冲击能力，以保证负载突变时，维持一个稳定的电压输出，要求变化率不能大于5%。直流DC开关稳压电源组件要可靠地接地。当使用大电流的DC24V电磁阀、离合器或者伺服电机电磁刹车线圈时，不能使用这个稳压电源，因为负载的冲击，有可能造成PLC和CNCI/O模组信号的误动作。当使用DC24V继电器时，要使用飞轮二极管以减少线圈吸合时噪音污染。（3）接地部分考虑合理和可靠的接地是解决传导性干扰最为有效地方法，但错误的接地不但不能减少干扰，反而成为干扰的“帮凶”。在国内，供电系统因为大部分使用的是TN-C三相四线制供电环境,PE线和N线合一，设备间噪音干扰大，所以处理起来也最为头痛！接地根据用途分类可以分为信号地、屏蔽地、保护地。GND：提供给控制信号的基准电平（0v）信号地GNDSG：是为了运行可靠，抵抗外部干扰而提供的将内部和外部噪音隔离的屏蔽地SG屏蔽层，各组件的机壳、金属外罩、安装板，以及电缆的屏蔽层连接在一起。PE：是将各设备机壳与大地相连，以保证有漏电发生时，可以保证人员系统地PE安全，同时也确保干扰噪音流入大地。电柜中所有的电气组件接地端子（变频器、PLC）都要使用短而粗的接地线可靠的连接到公共接地点或者接地母排PE上，严禁将接地端子随意的连接在电柜的金属外壳上。强电功率线屏蔽层处理---如驱动器输入电缆、电机U/V/W电缆、接触器线圈屏蔽电缆等，电压等级在24V以上的屏蔽电缆的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在强电接地板上。信号线屏蔽层处理---如电机的编码器信号线线、传感器信号线，变频器控制线、伺服控制线等，电压等级在24V以上的电缆，必须使用双绞屏蔽电缆！屏蔽电缆两端的金属屏蔽层要采用金属卡子卡在信号线接地板上，或者连接到插头的屏蔽卡子或接头的金属外壳部分！只有在特殊情况才做单边屏蔽！信号线回路和强电回路电缆不能够捆扎在一起，分开走线。如果靠的太近，强电信号就会对弱电信号进行干扰，两者可以成90°交叉，但严禁长距离平行走线安装。电柜中最小距离20cm以上，强电接地板和信号线接地板不能共享一块金属板接地，两者要保持一定距离，并且要使用短而粗的电缆连接到公共接地导线。信号电缆布线要远离变频器、变压器、伺服驱动器、接触器等可以产生严重磁场干扰的设备。双端屏蔽——一般情况下，如果源端和接收端设备两边都接地，屏蔽电缆两端都要接金属机壳，并确保大面积接触金属表面以便能承受高频干扰。如果仅仅在一端接地屏蔽，电缆上也可能出现干扰。单边屏蔽---在极少数情况下，也可以只进行一端屏蔽。例如，不带数字符件的纯模拟系统。在一端进行屏蔽仅仅提供了对低频的静电保护，有能力耦合吸收干扰和发射。单端屏蔽的屏蔽联接屏蔽点必须是联接部件的电气参考地。如果联接两边(源端和接收端)都处于浮地状态，则屏蔽必须接在接收端。如果源端和接收端两边都接地，则屏蔽必须两端都接地。（4）EMI电磁滤波器的使用当变频器或者伺服驱动器工作在一个对电磁干扰较为敏感的场合，那么你就必须考虑为它们选用EMI电磁滤波器，可以防止此类设备产生的干扰耦合到外部电源回路中，使驱动器电磁干扰影响降至最低。EMI的安装注意事项为了确保EMI滤波器（EMIFilter）能发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果，除了伺服驱动器，按照使用手册的内容安装及配线之外，还需注意以下几点：A伺服驱动器及EMI滤波器（EMIFilter）都必须要安装在同一块金属平面上。B伺服驱动器及EMI滤波器安装时，请尽量将伺服驱动器安装在EMI滤波器之上。C配线尽可能的缩短。D金属平面要有良好的接地。E伺服驱动器及EMI滤波器（EMIFilter）的金属外壳或接地必须很可靠的固定在金属平面上，而且两者间的接触面积要尽可能的大。选用电机线及安装注意事项：电机线的选用及安装正确与否，关系着EMI滤波器（EMIFilter）能否发挥最大的抑制伺服驱动器干扰效果。请注意以下几点：A使用有屏蔽铜网的电缆线（如有双层屏蔽层者更佳）。B在电机线两端的屏蔽铜网必须以最短距离及最大接触面积去接地。C电机线的屏蔽铜网与金属平面的连接方式需正确，应将电机线两端的屏蔽铜网使用U型金属配管支架与金属平面固定。DU型金属配管支架与金属平面固定处需将保护漆移除，确保接触良好。伺服驱动器的抗干扰主要式防止干扰脉冲的输入。（1）伺服驱动器的脉冲输入端口分为开路集电极方式和差分输入方式。由于开路集电极方式的抗干扰能力比差分输入方式的差的多，所以，选型的时候尽量选取含有差分输入方式的伺服驱动器。（2）为了尽量减少伺服驱动器在没有上位定位指令的时候将干扰信号输入，在程序设计中要在没有脉冲输入时，将伺服驱动器的“脉冲输入禁止”信号激活，这样能有效的减少干扰脉冲的输入。（3）伺服驱动器和伺服电机之间的连线要使用屏蔽线，线缆的拨开屏蔽层的部分不能大于75mm，屏蔽层要在伺服驱动器侧可靠接地。（4）如果条件允许，应采用伺服的速度控制模式和上位控制器构成闭环控制。三实例某公司生产了一种采用简易的数控钻床，控制系统为三菱公司的Fx系列的PLC，X、Y轴为伺服电机带动丝杠进行定位控制，Z轴为液压进给方式，主轴为变频器带动普通的三相异步电动机通过减速箱控制。在实际的调试中发现定位不准确。经检查发现，该机床的伺服电机在没有脉冲指令的时候仍然存在脉冲输入，且伺服驱动器收到的脉冲数和上位控制器PLC发出的脉冲数不相等，尤其是在变频器启动的瞬间，情况更为严重。所以判断此系统存在严重的干扰。经过以上的分析，拟在PLC的电源处增加一个输入滤波器，PLC与伺服驱动器的脉冲信号连线采用屏蔽双绞线连接，并且使这根线尽量的短；在伺服驱动器的电源处增加一个输入滤波器；在直流电磁阀处增加续流二极管，在交流接触器处增加浪涌吸收器；信号线和动力线分别敷设在不同的走线槽中并且间隔200cm；变频器的输入端增加一个输入滤波器，把变频器和电动机的连接线改用屏蔽电缆，并且在变频器侧良好接地；修改PLC的控制程序，使伺服驱动器上的“脉冲输入禁止”信号在上位控制器没有脉冲输出的时候就生效。经过改进，机床的性能完全符合要求。四结论要提高设备的可靠性,一方面要求PLC和伺服的生产厂家进一步提高产品的抗干扰能力;另一方面要求在工程设计、安装施工和使用维护中,多方配合才能完善解决干扰问题,有效地增强系统的抗干扰能力。