數控系統(tǒng)抗干擾措施與故障分析學習教案

1、會計學1數控系統(tǒng)抗干擾措施與故障數控系統(tǒng)抗干擾措施與故障(gzhng)分分析析第一頁，共53頁。2022-4-192第1頁/共53頁第二頁，共53頁。2022-4-193拉線式角編碼器拉線式角編碼器利用線輪，能將利用線輪，能將直線運動轉換成直線運動轉換成旋轉旋轉(xunzhun)運運動。動。第2頁/共53頁第三頁，共53頁。2022-4-194第3頁/共53頁第四頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第4頁/共53頁第五頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第5頁/共53頁第六頁，共53頁。2022年4月19日2時08分一一.位置檢測故障形式位置檢測故障形式大多數情況下，當位置控制

2、出現大多數情況下，當位置控制出現(chxin)故障時，往往在故障時，往往在CRT上顯示報上顯示報警號及報警信息。警號及報警信息。輪廓誤差監(jiān)視報警輪廓誤差監(jiān)視報警:正在運動的軸實際位置誤差超過機床參正在運動的軸實際位置誤差超過機床參數所設定的允差值；數所設定的允差值；靜態(tài)誤差監(jiān)視靜態(tài)誤差監(jiān)視 報警報警:機床坐標軸定位時的實際位置與給定位機床坐標軸定位時的實際位置與給定位置之差超過機床參數設定的允差值；置之差超過機床參數設定的允差值；測量裝置監(jiān)控報警測量裝置監(jiān)控報警:位置測量硬件有故障。位置測量硬件有故障。 第6頁/共53頁第七頁，共53頁。2022年4月19日2時08分二二.位置檢測元件的維護位

3、置檢測元件的維護(wih)1.光柵光柵 光柵有兩種形式：一是透射光柵，光柵有兩種形式：一是透射光柵，即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔密集線紋；二是反射光柵，即在長條形金密集線紋；二是反射光柵，即在長條形金屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的密集線紋。光柵輸出信號有：兩個相位信密集線紋。光柵輸出信號有：兩個相位信號輸出，用于辨向；一個零標志信號，用號輸出，用于辨向；一個零標志信號，用于機床回參考點的控制。于機床回參考點的控制。對光柵尺的維護對光柵尺的維護(wih)要注意以要注意以下幾點：下幾點： 第7頁/共53頁第八頁，

4、共53頁。2022年4月19日2時08分第8頁/共53頁第九頁，共53頁。2022年4月19日2時08分二二.位置檢測元件的維護位置檢測元件的維護2.光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器是在一個圓盤的邊光電脈沖編碼器是在一個圓盤的邊緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別裝有光源和光敏元件。當圓盤轉動時，光裝有光源和光敏元件。當圓盤轉動時，光線的明暗變化，經光敏元件變成電信號的線的明暗變化，經光敏元件變成電信號的強弱，從而得到強弱，從而得到(d do)脈沖信號。編碼脈沖信號。編碼器的輸出信號有：兩個相位信號輸出，用器的輸出信號有：兩個相位信號輸出，用于辨向

5、；一個零標志信號（又稱一轉信號）于辨向；一個零標志信號（又稱一轉信號）用于機床返回參考點的控制。另外，還有用于機床返回參考點的控制。另外，還有+5V電源和接地端。電源和接地端。編碼器的維護主要注意兩個問題。編碼器的維護主要注意兩個問題。 第9頁/共53頁第十頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第10頁/共53頁第十一頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第11頁/共53頁第十二頁，共53頁。安裝時，必須保持定尺和滑尺相對平行，且定尺固定螺栓不得超過尺面，調整間隙在0.090.15mm為宜。不要損壞定尺表面耐切削液涂層和滑尺表面一層帶絕緣層的鋁箔，否則，會腐蝕厚度較小的電解銅箔。接

6、線時要分清(fn qng)滑尺的正弦繞組和余弦繞組，其阻值基本相同，這兩個繞組必須分別接入勵磁電壓。2022年4月19日2時08分第12頁/共53頁第十三頁，共53頁。阻值卻不同，一般定子電阻阻值稍大，有時補償繞組自行短接或接入一個阻抗。由于結構上與繞線轉子異步電動機相似，因此，碳刷磨損(m sn)到一定程度后要更換。2022年4月19日2時08分第13頁/共53頁第十四頁，共53頁。不能用力拆裝和撞擊磁性標尺和磁頭，否則會使磁性減弱或使磁場紊亂。接線時要分清磁頭上激磁繞組和輸出繞組，前者繞在磁路(c l)截面尺寸較小的橫臂上，后者繞在磁路(c l)截面尺寸較大的豎桿上。2022年4月19日2

7、時08分第14頁/共53頁第十五頁，共53頁。2022年4月19日2時08分三三.位置檢測裝置的故障診斷位置檢測裝置的故障診斷1.輸出信號輸出信號 增量式旋轉測量裝置或直線測量裝置的輸增量式旋轉測量裝置或直線測量裝置的輸出信號有兩種形式：一是電壓或電流正弦出信號有兩種形式：一是電壓或電流正弦信號，其中信號，其中EXE為脈沖整形插值器；二是為脈沖整形插值器；二是TTL電平信號。機床在運動過程中，從掃電平信號。機床在運動過程中，從掃描描(somio)單元輸出三組信號：兩組增單元輸出三組信號：兩組增量信號由四個光電池產生，把兩個相差量信號由四個光電池產生，把兩個相差180度的光電池接在一起，它們的推

8、挽就形成度的光電池接在一起，它們的推挽就形成了相位差了相位差90度、幅值為度、幅值為11A左右的左右的Ie1和和Ie1兩組近似正弦波，一組基準信號也由兩兩組近似正弦波，一組基準信號也由兩個相差個相差180度的光電池接成推挽形式，輸出度的光電池接成推挽形式，輸出為一尖峰信號為一尖峰信號Ie0，其有效分量約為，其有效分量約為5.5uA，此信號只有經過基準標志時才產生。所，此信號只有經過基準標志時才產生。所謂基準標志，是在光柵尺身外殼上裝有一謂基準標志，是在光柵尺身外殼上裝有一塊磁鐵，在掃描塊磁鐵，在掃描(somio)單元上裝有一單元上裝有一只干簧管，在接近磁鐵時，干簧管接通，只干簧管，在接近磁鐵時

9、，干簧管接通，基準信號才能輸出?；鶞市盘柌拍茌敵?。 第15頁/共53頁第十六頁，共53頁。2022年4月19日2時08分2.EXE信號處理信號處理 脈沖增量信號脈沖增量信號Ie1、Iel和和Ie0進行放大、整形、倍頻和報警處理，進行放大、整形、倍頻和報警處理，輸出至輸出至CNC進行位置控制。進行位置控制。EXE由基本電路和細分電路組成。由基本電路和細分電路組成。整形插值器（整形插值器（EXE）的作用是將光柵尺或編碼器輸出的）的作用是將光柵尺或編碼器輸出的通道放大器。當光柵檢測產生正弦通道放大器。當光柵檢測產生正弦(zhngxin)波電流信號波電流信號Ie1、Ie1和和Ie0后，經通道放大器，輸

10、出一定幅值的正弦后，經通道放大器，輸出一定幅值的正弦(zhngxin)電流電壓。電流電壓。整形電路。在對整形電路。在對Ie1、Ie1和和Ie0放大的基礎上，經整形電路轉放大的基礎上，經整形電路轉換成與之相對應的三路方波信號換成與之相對應的三路方波信號Ua1、Ua2及及Ua0，其，其TTL高高電平大于或等于電平大于或等于2.5V，低電平小于或等于，低電平小于或等于0.5V。報警電路。當光柵由于輸入電纜斷裂、光柵污染或燈泡損壞等原報警電路。當光柵由于輸入電纜斷裂、光柵污染或燈泡損壞等原因，造成通道放大器輸出信號為零，這時報警信號經驅動電路因，造成通道放大器輸出信號為零，這時報警信號經驅動電路驅動后

11、，由連接器驅動后，由連接器J2輸出至輸出至CNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。 細分電路細分電路 第16頁/共53頁第十七頁，共53頁。2022年4月19日2時08分三三.位置檢測裝置的故障診斷位置檢測裝置的故障診斷3.故障診斷故障診斷 當出現位置環(huán)開環(huán)報警時，將當出現位置環(huán)開環(huán)報警時，將J2連接連接器脫開，在器脫開，在CNC系統(tǒng)的一側，把系統(tǒng)的一側，把J2連連接器上的接器上的+5V線同報警線線同報警線ALM連在一連在一起，合上數控系統(tǒng)電源，根據起，合上數控系統(tǒng)電源，根據(gnj)報警是否再現，便可迅速判斷出故障報警是否再現，便可迅速判斷出故障的部位是在測量裝置還是在的部位是在測量裝置還是在CNC系統(tǒng)系統(tǒng)的接口

12、板上。若問題出現在測量裝置的接口板上。若問題出現在測量裝置，則可測，則可測J1連接器上有無信號輸入，連接器上有無信號輸入，這樣便可將故障定位在光柵尺或這樣便可將故障定位在光柵尺或EXE脈沖整形電路上。脈沖整形電路上。 第17頁/共53頁第十八頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第18頁/共53頁第十九頁，共53頁。因實際需求必須自行加長時，須使用(shyng)銅箔包覆的線材，以有效降低干擾現象發(fā)生。2022年4月19日2時08分第19頁/共53頁第二十頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第20頁/共53頁第二十一頁，共53頁。(bo j ng)25060報警(bo jng)號：

13、25070報警(bo jng)號：250802022年4月19日2時08分第21頁/共53頁第二十二頁，共53頁。機床運動報警代碼：42故障原因：只用電池供電時，編碼器超過規(guī)定轉速應對措施：檢查編碼器電壓，或者(huzh)檢查接線報警代碼：44故障原因：編碼器檢測到單圈計算器錯誤應對措施：可能電機故障，建議更換電機2022年4月19日2時08分第22頁/共53頁第二十三頁，共53頁。(ji tn)瞬間運動報警代碼：48故障原因：沒有檢測到Z相脈沖信號，編碼器可能故障應對措施：可能電機故障，建議更換電機報警代碼：49故障原因：編碼器CS信號邏輯異常，編碼器可能故障應對措施：可能電機故障，建議更換

14、電機2022年4月19日2時08分第23頁/共53頁第二十四頁，共53頁。第24頁/共53頁第二十五頁，共53頁。第25頁/共53頁第二十六頁，共53頁。第26頁/共53頁第二十七頁，共53頁。第27頁/共53頁第二十八頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第28頁/共53頁第二十九頁，共53頁。第29頁/共53頁第三十頁，共53頁。(gungshn)一層霧狀物第30頁/共53頁第三十一頁，共53頁。2022年4月19日2時08分第31頁/共53頁第三十二頁，共53頁。2022-4-1933 絕對式碼盤與增量絕對式碼盤與增量(zn lin)式碼盤有何式碼盤有何區(qū)別？區(qū)別？10碼道光電絕對

15、碼道光電絕對(judu)式式碼盤碼盤 絕對式編碼器按照角絕對式編碼器按照角度直接進行編碼，可直度直接進行編碼，可直接把被測轉角用數字代接把被測轉角用數字代碼表示出來。根據內部碼表示出來。根據內部結構和檢測方式有接觸結構和檢測方式有接觸式、光電式等形式。式、光電式等形式。 透光區(qū)透光區(qū)不透光區(qū)不透光區(qū)零位標志零位標志第32頁/共53頁第三十三頁，共53頁。2022-4-19344 4位二進制碼盤位二進制碼盤 +5V +5V輸入輸入(shr) (shr) 公共碼道公共碼道 最小分辨最小分辨(fnbin)角度為角度為 =360/2n 第33頁/共53頁第三十四頁，共53頁。2022-4-1935高位

16、高位(o wi)低位低位第34頁/共53頁第三十五頁，共53頁。2022-4-1936第35頁/共53頁第三十六頁，共53頁。2022-4-1937第36頁/共53頁第三十七頁，共53頁。2022-4-1938轉軸轉軸(zhunzhu)(zhunzhu)盤碼及狹縫盤碼及狹縫(xi fn)(xi fn)光敏元件光敏元件光欄板及辨向用的光欄板及辨向用的A、B狹縫狹縫LEDABC零位標志零位標志ABC第37頁/共53頁第三十八頁，共53頁。2022-4-1939第38頁/共53頁第三十九頁，共53頁。2022-4-1940 光電編碼器的光欄板上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對應

17、的光敏元件(yunjin)所產生的信號A、 B彼此相差90相位，用于辯向。當編碼正轉時，A信號超前B信號90；當碼盤反轉時，B信號超前A信號90。(請畫出反轉時信號B的波形） 在上一頁圖的碼盤里圈，還有一根狹縫C，每轉能產生一個脈沖，該脈沖信號又稱“一轉信號”或零標志脈沖，作為(zuwi)測量的起始基準。第39頁/共53頁第四十頁，共53頁。2022-4-1941 角編碼器除了能直接角編碼器除了能直接(zhji)(zhji)測量角位移或間接測量直線位移外，可用于數字測速、工位編碼、伺服電機控制等。測量角位移或間接測量直線位移外，可用于數字測速、工位編碼、伺服電機控制等。 第40頁/共53頁第四

18、十一頁，共53頁。2022-4-1942T 編碼器每轉產生(chnshng) N 個脈沖，在T 時間段內有 m1 個脈沖產生(chnshng)，則轉速（r/min)為 ：n = 60m1/（NT） m1第41頁/共53頁第四十二頁，共53頁。2022-4-1943T 有一增量式光電編碼器，其參數為1024p/r， 在5s時間(shjin)內測得65536個脈沖，則轉速（r/min)為 ： n = 60 65536 /（1024 5） r/min = 768 r/min m1第42頁/共53頁第四十三頁，共53頁。2022-4-1944時鐘脈沖時鐘脈沖fc 編碼器輸出編碼器輸出(shch)脈沖脈

19、沖 m2 編碼器每轉產生編碼器每轉產生 N 個脈沖個脈沖(michng)，用已知頻率，用已知頻率fc作為時鐘，填充到編碼器輸出的兩個相鄰脈沖作為時鐘，填充到編碼器輸出的兩個相鄰脈沖(michng)之間的脈沖之間的脈沖(michng)數為數為m2 ，則轉速，則轉速(r/min)為為 n = 60fc / （Nm2 ） 第43頁/共53頁第四十四頁，共53頁。2022-4-1945時鐘脈沖時鐘脈沖fc 編碼器輸出編碼器輸出(shch)脈沖脈沖 m2 n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000） =19.53 r/min有一增量式光電編碼器，其參數為有一增量式光電編碼器，其參數為1024p/r，測得兩個相鄰，測得兩個相鄰(xin ln)脈沖之間的脈沖數為脈沖之間的脈沖數為3000，時鐘頻率，時鐘頻率fc為為1MHz ，則轉速，則轉速（r/min)為為 ：第44頁/共53頁第四十五頁，共53頁。2022-4-1946安裝安裝(nzhung)套套 1. 1.編碼器的套式安裝編碼器的套式安裝(nzhung)(nzhung)第45頁/共53頁第四十六頁，共53頁。2022-4-1947安裝安裝(nzhung)軸軸第46頁/共53頁第四十七頁，共53頁。2022-4-194811絕對式