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應(yīng)用背景

　　在伺服應(yīng)用中經(jīng)常遇到干擾問題，造成不可預(yù)知的誤動(dòng)作或者報(bào)警，使得伺服不能按照指定的方式正常運(yùn)行，甚至燒毀驅(qū)動(dòng)器，而且產(chǎn)生問題的原因排除起來也比較困難。經(jīng)過查閱相關(guān)資料，和工作中處理干擾問題的一些經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合近來在氬弧焊機(jī)中所遇到的干擾問題，探討一下如何處理干擾。

氬弧焊機(jī)產(chǎn)生的干擾源

　　氬弧焊機(jī)采用高頻引弧。引弧時(shí)，讓鎢極末端與焊接表面之間保持一定的小間隙，然后，接通高頻振蕩器脈沖引弧電路，使間隙擊穿放電而引燃電弧，高壓電擊穿后再由大電流導(dǎo)通穩(wěn)弧。鎢極氬弧焊機(jī)采用高頻引弧時(shí)，由于焊機(jī)利用頻率達(dá)幾十萬赫茲，電壓高達(dá)數(shù)千伏的高頻高壓擊穿空氣間隙形成電弧，因此高頻引弧是一個(gè)很強(qiáng)的諧波干擾源。弧焊逆變電源對(duì)電網(wǎng)來說，本質(zhì)上是一個(gè)大的整流電源，由于電力電子器件在換流過程中產(chǎn)生前后沿很陡的脈沖，從而引發(fā)了嚴(yán)重的諧波干擾。逆變電源的輸入電流是一種尖角波，使電網(wǎng)中含有大量高次諧波。電壓諧波和電流諧波之間存在嚴(yán)重相移，導(dǎo)致焊機(jī)的功率因數(shù)很低。

處理干擾的措施

　　在本案例中，氬弧焊機(jī)電源與伺服驅(qū)動(dòng)器供電電源分別供給。氬弧焊機(jī)電源用隔離變壓器隔離，伺服電源線外套一個(gè)扼流圈后送入有源功率濾波器，經(jīng)過濾波后，再送至開關(guān)電源。伺服驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力電源和控制電源用2個(gè)開關(guān)電源分別供電，且在接入驅(qū)動(dòng)器前分別套一個(gè)扼流圈。驅(qū)動(dòng)器電源與控制（編碼器）電源均連接了屏蔽線，并確保單端可靠接地。如附圖為系統(tǒng)接線圖。

應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的干擾源

　　來自空間的輻射干擾

　　空間輻射電磁場(chǎng)主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、雷電、無線電廣播和雷達(dá)等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾。其影響主要通過兩條路徑：一是直接對(duì)伺服內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾;

　　二是對(duì)伺服通信網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路感應(yīng)產(chǎn)生干擾。此種干擾發(fā)生幾率比較少，一般通過設(shè)置屏蔽電纜進(jìn)行保護(hù)。

　　來自系統(tǒng)外引線的干擾

　　這種干擾主要通過電源和信號(hào)線產(chǎn)生，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較為嚴(yán)重，主要有下面三類：

　　第一類是來自電源的干擾。實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成伺服控制系統(tǒng)故障的情況很多，一般通過加穩(wěn)壓器等設(shè)備解決。

       第二類是來自信號(hào)線引入的干擾。此干擾主要有兩種信息途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視;

　　二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這種干擾往往非常嚴(yán)重。由信號(hào)引入的干擾會(huì)引起電路板元件工作異常，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)和死機(jī)。控制系統(tǒng)因信號(hào)引入干擾造成內(nèi)部元器件損壞，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。此種干擾經(jīng)常發(fā)生于信號(hào)距離長的應(yīng)用案例上，常采用加中繼隔離的方法，來屏蔽掉感應(yīng)電壓，解決干擾問題。

　　第三類是來自接地系統(tǒng)混亂的干擾。眾所周知接的是提高電子設(shè)備抗干擾的有效手段之一，正確的接地既能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;

　　但是錯(cuò)誤的接地反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使系統(tǒng)無法正常工作。一般說來，控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等，如果接地系統(tǒng)混亂，對(duì)伺服系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層兩端a、b都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層。當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷電擊時(shí)，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生地地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響伺服電路的正常工作。解決此類干擾的關(guān)鍵就在于分清接地方式，為系統(tǒng)提供良好的接地性能。