第6章 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修.ppt

1、第6章 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn) 6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器 6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修 6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù) 6.5 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修實(shí)例,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),下一頁,返回,6.1.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)電氣系統(tǒng)的基本要求 1 要具有高可靠性 數(shù)控機(jī)床是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，本身要具有高可靠性。因此，在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和部件的選用上普遍應(yīng)用了可靠性技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)及冗余技術(shù)。所有部件選用的是最成熟的，而且符合有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并取得授權(quán)認(rèn)證的新型產(chǎn)品。,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),2 要緊跟新技術(shù)的發(fā)展 電氣系統(tǒng)要在保

2、證可靠性基礎(chǔ)上，還具有先進(jìn)性，如新型組合功能電器元件的使用、新型電子電器及電力電子功率器件的使用等等。 3 要具有穩(wěn)定性 要在電氣系統(tǒng)中采取一系列技術(shù)措施，使其適應(yīng)較寬的環(huán)境條件，如要能適應(yīng)交流供電系統(tǒng)電壓的波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的噪聲干擾有一定的抑制作用，同時(shí)還符合電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)內(nèi)部既不相互干擾，還能抵抗外部干擾，也不向外部輻射破壞性干擾。,上一頁,下一頁,返回,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),4 要具有安全性 電氣系統(tǒng)的連鎖要有效；電器裝置的絕緣要保證完好，防護(hù)要齊全，接地要牢靠，以使操作人員的安全有保證；電器部件的防護(hù)外殼要具有防塵、防水、防油污的功能；電柜的封閉性要好，防止外

3、部的液體濺入電柜內(nèi)部，防止切屑、導(dǎo)電塵埃的進(jìn)入；電柜內(nèi)的所有元件在正常供電電壓工作時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)被擊穿現(xiàn)象，并且有預(yù)防外部雷電突然襲擊的功能；經(jīng)常移動(dòng)的電纜要有護(hù)套或拖鏈防護(hù)，防止纜線磨斷或短路而造成系統(tǒng)故障；要有抑制內(nèi)部部件異常溫升的措施，特別是在夏季，要有強(qiáng)迫風(fēng)冷或致冷器冷卻；有防觸電、防碰傷設(shè)施。,上一頁,下一頁,返回,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),5 要具有方便的可維護(hù)性 易損部件要便于更換或替換，保護(hù)元、器件的保護(hù)動(dòng)作要靈敏，但也不能誤動(dòng)作；一旦出現(xiàn)故障排除后，功能要能恢復(fù)。 6 要具有良好的控制特性 所有被控制的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)要平穩(wěn)、快速響應(yīng)、特性硬、無沖擊、無震動(dòng)、無振蕩、無異常噪聲、

4、無異常溫升。,上一頁,下一頁,返回,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),7 運(yùn)行狀態(tài)要有明顯的信息顯示 電氣系統(tǒng)要用指示燈做操作顯示，電器元件要有狀態(tài)指示、故障指示，有明顯的安全操作標(biāo)識(shí)。 8 要具有操作的宜人性 電氣系統(tǒng)要體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，如操作部位與人體平均高度、距離相適應(yīng)，體現(xiàn)操作方便、舒適、便于觀察的特點(diǎn)，尤其要隨時(shí)摸得到急停按鈕，保證緊急情況下的快速操作動(dòng)作；機(jī)床電器顏色不僅符合標(biāo)準(zhǔn)，還要美觀、明顯。,上一頁,下一頁,返回,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),上一頁,下一頁,返回,6.1.2 電氣系統(tǒng)的故障特點(diǎn) 1 電氣系統(tǒng)故障的維修特點(diǎn)是故障原因明了，診斷也比較好做，但是故障率相對(duì)比較高。

5、2 電器元件有使用壽命限制，非正常使用下會(huì)大大降低壽命，如開關(guān)觸頭經(jīng)常過電流使用而燒損、粘連，提前造成開關(guān)損壞。,6.1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),3. 電氣系統(tǒng)容易受外界影響造成故障，如環(huán)境溫度過熱，電柜溫升過高致使有些電器損壞。甚至鼠害也會(huì)造成許多電氣故障。 4 操作人員非正常操作，能造成開關(guān)手柄損壞、限位開關(guān)被撞壞的人為故障。 5 電線、電纜磨損造成斷線或短路，蛇皮線管進(jìn)冷卻水、油液而長(zhǎng)期浸泡，橡膠電線膨脹、粘化，使絕緣性能下降造成短路、放炮。 6 冷卻泵、排屑器、電動(dòng)刀架等的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)水，軸承損壞而造成電動(dòng)機(jī)故障。,上一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,電器是在電能的生產(chǎn)、輸送、

6、分配和應(yīng)用中起著通斷、控制、保護(hù)、檢測(cè)和調(diào)節(jié)等作用的電氣設(shè)備。電器的用途廣泛，種類繁多，按工作方式可分為高壓電器和低壓電器，低壓電器通常是指工作在交流電壓1200 V、直流電壓1500V及以下的電器。低壓電器按其用途又可分為低壓配電電器和低壓控制電器。,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,6.2.1 低壓開關(guān) 開關(guān)是應(yīng)用最廣泛的手動(dòng)電器。其主要作用是接通或斷開長(zhǎng)期工作的電氣設(shè)備的電源。在電氣控制電路中，刀開關(guān)常用作電源引入開關(guān)，也可用作不經(jīng)常起動(dòng)、停止的小容量電動(dòng)機(jī)和局部照明電路的控制開關(guān)。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,1 膠殼刀開關(guān) 膠殼刀開關(guān)也稱開啟式負(fù)荷開

7、關(guān)，主要由操作手柄、動(dòng)觸刀、靜夾座、進(jìn)線座、出線座、熔絲等組成。常用的膠殼刀開關(guān)有HKl、HK2等系列，它們的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如 圖6-1所示。 HK系列刀開關(guān)不設(shè)專門的滅弧裝置，因此不宜帶負(fù)載操作。若帶一般小負(fù)載操作，動(dòng)作應(yīng)迅速，且不宜頻繁地分、合電路。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,2 鐵殼開關(guān) 鐵殼開關(guān)也稱封閉式負(fù)荷開關(guān)，由觸刀、熔斷器、操作機(jī)構(gòu)和鐵外殼等組成。常用的鐵殼開關(guān)有HH3、HH4、HHl0等系列，其結(jié)構(gòu)如 圖6-2所示，圖形及文字符號(hào)與膠殼刀開關(guān)相同。 HH系列鐵殼開關(guān)有滅弧裝置，它的操作機(jī)構(gòu)一是裝有速斷彈簧，縮短了開關(guān)的通斷時(shí)間，改善了滅弧性能；二是設(shè)有聯(lián)鎖

8、裝置，以保證開關(guān)合閘后不能打開開關(guān)蓋，而開關(guān)蓋打開后又不能合閘。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,3. 組合開關(guān) 組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，它實(shí)質(zhì)上是一種特殊的刀開關(guān)，用動(dòng)觸片的旋轉(zhuǎn)代替閘刀的推合和拉開。常用的組合開關(guān)有HZ5、HZl0、HZl5等系列，如圖6-3所示。 組合開關(guān)由裝在同一根軸上的單個(gè)或多個(gè)單極旋轉(zhuǎn)開關(guān)疊裝在一起組成。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，每層的動(dòng)觸片隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使多對(duì)觸點(diǎn)同時(shí)接通和斷開。 開關(guān)的型號(hào)和意義見 圖6-4。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,有一種組合開關(guān)，它不但能接通和斷開電源，而且還能改變電源輸入的相序，用來直接實(shí)現(xiàn)對(duì)小容量電動(dòng)機(jī)的

9、正反轉(zhuǎn)控制，這種組合開關(guān)稱為倒順開關(guān)，也稱為可逆轉(zhuǎn)換開關(guān)。常用的有HZ3系列，其外形結(jié)構(gòu)和符號(hào)如 圖6-5所示。 圖6-5（c）中虛線表示手柄操作的位置線，有“”表示手柄位于該位置時(shí)相對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)接通，無“”表示不通。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,4低壓斷路器 低壓斷路器又稱自動(dòng)斷路器、空氣斷路器或空氣開關(guān)，是用作低壓配電或電動(dòng)機(jī)的保護(hù)開關(guān)，它既有開關(guān)作用，又能實(shí)現(xiàn)短路、過載、欠壓等保護(hù)。 低壓斷路器的結(jié)構(gòu)有塑殼式、框架式等形式，其中塑殼式應(yīng)用較廣，其操作多為扳動(dòng)式和按鈕式。常用的塑殼式有DZ5、DZl0、DZ20等系列，圖6-6是DZ5-20型低壓斷路器的外形和結(jié)構(gòu)，其

10、工作原理示意圖如 圖6-7所示。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,上一頁,下一頁,返回,6.2.2 主令開關(guān) 在電路中用來控制其它電器動(dòng)作，以發(fā)送控制“指令”的電器稱為主令電器。主令電器的種類很多，常用的有按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和主令控制器等。,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,1 按鈕開關(guān) 按鈕開關(guān)簡(jiǎn)稱按鈕，它是用來短時(shí)間接通或斷開小電流控制電路的手動(dòng)電器。按鈕開關(guān)由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)等組成，它的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如 圖6-8所示。 按鈕開關(guān)在電氣控制電路中被廣泛應(yīng)用，而且同一控制電路中往往有幾個(gè)按鈕，為了標(biāo)明各按鈕的作用，通常將按鈕帽做成不同的顏色以示區(qū)

11、別，避免誤操作。一般用紅色表示停止，綠色或黑色表示起動(dòng)、工作，其它還有黃、白、藍(lán)等顏色，供不同場(chǎng)合選用。按鈕開關(guān)的種類繁多，常用的按鈕開關(guān)有LAl8、LAl9、LA20及LA25等系列，圖6-9是部分常見按鈕開關(guān)的外形。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,2 行程開關(guān) 在生產(chǎn)機(jī)械中，需要有一種開關(guān)來控制某些機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)行程或位置，這種開關(guān)稱行程開關(guān)，又稱限位開關(guān)。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,行程開關(guān)的種類雖然很多，但其結(jié)構(gòu)大體相同，可分為三部分：操作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼。下面以 圖6-11所示的按鈕式行程開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖來說明它的工作原理。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)

12、械的擋塊碰壓到頂桿，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合；當(dāng)擋塊離開頂桿時(shí)，動(dòng)斷、動(dòng)合觸點(diǎn)恢復(fù)原狀。圖6-12是常見的三種行程開關(guān)的外形。其中按鈕式和單輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)為自動(dòng)復(fù)位式。雙輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)由于沒有復(fù)位彈簧，當(dāng)擋塊離開后不能自動(dòng)復(fù)位，必須由擋塊從反方向碰壓后才能復(fù)位。常用的行程開關(guān)有LXl9、LX31、LX32、JLXKl等型號(hào)。行程開關(guān)的符號(hào)如 圖6-13所示。行程開關(guān)的型號(hào)和意義見 圖6-14。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,3 接近開關(guān) 接近開關(guān)是一種無觸點(diǎn)的開關(guān)，它的功能是當(dāng)物體與之接近到一定距離時(shí)，就發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，以控制繼電器或邏輯元件。它克服了有觸點(diǎn)行程開關(guān)

13、操作頻率低、使用壽命較短、可靠性較差等缺點(diǎn)，目前已在自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。它的用途除作行程控制和限位保護(hù)外，還可應(yīng)用于檢測(cè)、計(jì)數(shù)、定位等方面。 接近開關(guān)的種類較多，有高頻振蕩型、電磁感應(yīng)型、電容型、永磁型及磁敏元件型、光電型、超聲波型等。常用的高頻振蕩型接近開關(guān)有LXJ6、LXJ7、LXJ3和LJ5A等系列。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,上一頁,下一頁,返回,6.2.3 熔斷器 熔斷器是一種最簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器，它在低壓配電和電氣控制系統(tǒng)中主要作短路保護(hù)。 1 熔斷器的構(gòu)造及性能 熔斷器主要由熔體和放置熔體的熔管或熔座兩部分組成。熔體由易熔合金（如鉛錫合金等）制成

14、絲狀或片狀，熔體的熔點(diǎn)一般在2000C3000C左右。,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,熔斷器接入電路時(shí)，熔體串聯(lián)在電路中。電路正常工作時(shí)，熔體發(fā)熱的溫度低于熔化溫度，故長(zhǎng)期不熔斷。一旦發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔體溫度急劇上升而熔斷，切斷電路，從而保護(hù)了電路和設(shè)備。熔斷器對(duì)過載反應(yīng)不很靈敏，當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生輕度過載時(shí)，熔斷器將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間才熔斷，有時(shí)甚至不熔斷。因此，熔斷器一般不宜作過載保護(hù)。 熔斷器的種類很多，結(jié)構(gòu)也不同，有插入式、螺旋式、有填料封閉管式、快速熔斷器等。在電氣控制電路中，常使用插入式和螺旋式兩種。常用的有RClA系列和RLl系列等，其外形結(jié)構(gòu)和符號(hào)如 圖6-15所示。熔斷器的型號(hào)和

15、意義見 圖6-16。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,2 熔斷器的選用 正確選用熔斷器和熔體，才能既保證電路正常工作，又起到應(yīng)有的保護(hù)作用。 1）熔斷器的額定電壓應(yīng)等于或大于被保護(hù)電路的工作電壓。 2）熔斷器的額定電流應(yīng)等于或大于所裝熔體的額定電流。 3）熔體的額定電流根據(jù)不同的負(fù)載有以下幾種選擇：,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,（1）照明、電爐等阻性負(fù)載，額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載的工作電流。 （2）對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，為了防止電動(dòng)機(jī)較大起動(dòng)電流的短時(shí)沖擊，則取 IRN=（1.52.5）IN 式中，IRN熔體的額定電流 IN 電動(dòng)機(jī)的額定電流 （3）對(duì)多臺(tái)

16、不同時(shí)起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，則有 IRN=（1.52.5）INmax+ IN 式中，INmax最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流 IN 其余電動(dòng)機(jī)額定電流的總和,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,上一頁,下一頁,返回,6.2.4 交流接觸器 接觸器是用來頻繁接通和斷開電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載的一種自動(dòng)電器。它不僅具有手動(dòng)電器所不能實(shí)現(xiàn)的遙控功能，還具有低壓釋放保護(hù)功能，而且操作頻率高，是電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的電器。按其工作電流的種類，可分為交流接觸器和直流接觸器兩種，這里主要介紹交流接觸器。,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,1 交流接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理 交流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝

17、置等部件組成。圖6-17是交流接觸器的外形及結(jié)構(gòu)，圖形及文字符號(hào)如 圖6-18所示。交流接觸器的觸點(diǎn)有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)之分。主觸點(diǎn)是三對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)，用來通斷電流較大的主電路；輔助觸點(diǎn)有兩對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)，用來通斷電流較小的控制電路。交流接觸器的型號(hào)和意義見 圖6-19。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,2 交流接觸器的選用 由于控制對(duì)象、使用場(chǎng)合、動(dòng)作頻繁程度等各方面的條件不一定相同，這就需要正確選擇交流接觸器，使其技術(shù)數(shù)據(jù)滿足電路的要求，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)等因素。 1）交流接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的額定電壓。 2）交流接觸器主觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載的

18、額定電流。對(duì)中小型容量的交流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)額定電壓為380 V時(shí)，其額定電流值一般可按2倍的額定功率來計(jì)算。例380 V、7.5 kW的三相籠型電動(dòng)機(jī)，其額定電流約為15 A。在電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合下，接觸器的容量應(yīng)增大一倍。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,3）交流接觸器線圈的額定電壓應(yīng)與控制電路的電壓相同。 4）交流接觸器的觸點(diǎn)數(shù)量和類型應(yīng)滿足控制電路的要求。 常用的交流接觸器有CJ10、CJ20、CJXl、CJX2、CJl2等系列，以及近年來從國(guó)外引進(jìn)的一些產(chǎn)品，如德國(guó)BBC公司的B系列、SIEMENS公司的3TB、3TD系列等。,上一頁,下一頁,返回,

19、6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,上一頁,下一頁,返回,6.2.5 繼電器 1 中間繼電器 在電氣控制中，經(jīng)常需要把某一信號(hào)進(jìn)行傳遞、放大或變成多路信號(hào)，中間繼電器就是這樣一種具有中間轉(zhuǎn)換作用的自動(dòng)電器。 中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種小容量的交流接觸器，它的結(jié)構(gòu)與交流接觸器相似，工作原理完全相同，但它的觸點(diǎn)沒有主、輔之分。每對(duì)觸點(diǎn)允許通過的電流大小是相同的，其額定電流為5 A。常用的中間繼電器有JZ7、JZ8等系列，圖6-20是中間繼電器的外形結(jié)構(gòu)和符號(hào)。,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,2 熱繼電器 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中往往會(huì)遇到負(fù)載過大或發(fā)生一相斷路等現(xiàn)象，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流就會(huì)超過額定電流。若過載不是很大，

20、過載時(shí)間較長(zhǎng)，而熔斷器的熔體不能熔斷，這就會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的壽命，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)，因此就需要過載保護(hù)。熱繼電器就是對(duì)電動(dòng)機(jī)或其它負(fù)載進(jìn)行這樣一種保護(hù)的自動(dòng)電器。 熱繼電器主要由熱元件、動(dòng)作機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)、電流整定裝置和復(fù)位機(jī)構(gòu)等組成。圖6-21是常見的兩相熱繼電器的外形和結(jié)構(gòu)，圖6-22是熱繼電器的圖形及文字符號(hào)。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,熱繼電器從結(jié)構(gòu)上分兩相和三相兩種，三相熱繼電器又分為帶斷相保護(hù)裝置和不帶斷相保護(hù)裝置兩種，它們對(duì)電動(dòng)機(jī)都能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。但兩相或三相結(jié)構(gòu)不帶斷相保護(hù)的熱繼電器，僅對(duì)星形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)能起到斷相保護(hù)，對(duì)三角形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)一般要選用三相結(jié)構(gòu)帶斷

21、相保護(hù)的熱繼電器，才能起到斷相保護(hù)。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,3 時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是按時(shí)間順序?qū)﹄娐愤M(jìn)行控制的自動(dòng)電器。它的種類較多，常用的有電磁式、電動(dòng)式、空氣阻尼式和晶體管式等。由于空氣阻尼式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延時(shí)范圍較大（0.4180 s），在交流電路中應(yīng)用廣泛。因此，下面僅介紹常用的空氣阻尼式時(shí)間繼電器。 空氣阻尼式繼電器的結(jié)構(gòu)如 圖6-23所示，它主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)等部分組成。觸點(diǎn)系統(tǒng)由兩對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)（一對(duì)動(dòng)合、一對(duì)動(dòng)斷）和兩對(duì)延時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)（一對(duì)動(dòng)合、一對(duì)動(dòng)斷）組成。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,空氣阻尼式

22、時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。通電延時(shí)（或斷電）型時(shí)間繼電器，當(dāng)線圈通電（或斷電）后，瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)立即動(dòng)作，而延時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)由于延時(shí)機(jī)構(gòu)的作用，需經(jīng)過一定時(shí)間才動(dòng)作，延時(shí)的時(shí)間可以調(diào)節(jié)。 常用的空氣阻尼式時(shí)間繼電器有JS7、JSl6、JS23系列。時(shí)間繼電器的符號(hào)如 圖6-24所示。,上一頁,下一頁,返回,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,上一頁,下一頁,返回,4 速度繼電器 速度繼電器是反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的自動(dòng)電器。它是依據(jù)轉(zhuǎn)速的快慢及方向的變化為指令信號(hào)，通過觸點(diǎn)分合來控制其它電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度控制。 JYl型速度繼電器外形及結(jié)構(gòu)如 圖6-25所示，它主要由定子、轉(zhuǎn)子和觸點(diǎn)系

23、統(tǒng)等部分組成。定子是一個(gè)由硅鋼片疊成的籠型空心圓環(huán)，并裝有籠型短路繞組。轉(zhuǎn)子是用永久磁鐵制成，它和被控制的電動(dòng)機(jī)軸連在一起。觸點(diǎn)系統(tǒng)有兩組動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)。,6.2 數(shù)控機(jī)床常用低壓電器,上一頁,返回,電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，與電動(dòng)機(jī)同軸的速度繼電器的轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)動(dòng)，在空間產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子內(nèi)短路繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，使定子順著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而偏轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)擺桿推動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)彈簧片，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。由于彈簧片的作用，所以只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于一定值時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作；當(dāng)轉(zhuǎn)速小于一定值時(shí)，觸點(diǎn)復(fù)位。 一般速度繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作的轉(zhuǎn)速在130 r/min左右，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100 r/min時(shí)，

24、觸點(diǎn)即復(fù)位。常用的速度繼電器有JYl和JFZ0型兩種。速度繼電器的符號(hào)如 圖6-26所示。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,6.3.1 數(shù)控機(jī)床中的常見開關(guān)及故障診斷 1 膠殼刀開關(guān) 常見故障為：開關(guān)動(dòng)作時(shí)的拉弧，燒損或氧化靜插座，造成接觸不良。 2 鐵殼開關(guān) 常見故障為： （1）熔絲熔斷、接觸或聯(lián)接不良； （2）觸刀燒毀或接觸不良； （3）機(jī)構(gòu)生銹或松動(dòng)、手柄失靈； （4）外殼接地不良、進(jìn)線絕緣不良造成碰殼漏電。,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,3 組合/轉(zhuǎn)換開關(guān) 常見故障為： （1）機(jī)構(gòu)損壞、磨損、松動(dòng)造成動(dòng)作失效； （2）觸頭彈性失效或塵污接觸不良造成三

25、觸頭不能同時(shí)接通/斷開； （3）久用污染形成導(dǎo)電層、膠木燒焦，絕緣破壞，造成短路。 4 按鈕開關(guān) 常見故障為： （1）按下啟動(dòng)按鈕有觸電感覺，原因?yàn)閷?dǎo)線與按鈕防護(hù)金屬外殼短路； （2）停止按鈕失靈，原因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤、線頭松動(dòng)；,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（3）按下停止按鈕，再按啟動(dòng)按鈕，被控電器不動(dòng)作，原因?yàn)閺?fù)位彈簧失效導(dǎo)致動(dòng)斷觸頭間短路。 5 位置/行程/限位開關(guān) 常見故障為： （1）機(jī)構(gòu)失靈/損壞斷線或離擋塊太遠(yuǎn)； （2）開關(guān)復(fù)位，但動(dòng)斷觸頭不能閉合（觸頭偏斜或脫落，觸桿移位被卡或彈簧失效）； （3）開關(guān)的杠桿已偏轉(zhuǎn)，但觸頭不動(dòng)（開關(guān)安裝欠妥，觸頭被卡）

26、； （4）可導(dǎo)致撞車； （5）開關(guān)松動(dòng)與移位（外因）。 因此，數(shù)控機(jī)床開關(guān)出現(xiàn)故障的主要原因是：,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（1）觸點(diǎn)接觸不良、接線的連接不良或動(dòng)斷觸頭短路，造成電路不通或被控電器不動(dòng)作。 （2）機(jī)構(gòu)不良（彈簧失效或卡住）與損壞，安裝欠妥、松動(dòng)或移位，造成開關(guān)不動(dòng)作或者誤動(dòng)作。 （3）污染、接地不良與絕緣不良會(huì)造成漏電與開關(guān)短路。 所以，開關(guān)是驗(yàn)收中不可缺少的項(xiàng)目，又是定期維修與更換的項(xiàng)目之一。一般地，開關(guān)的機(jī)械壽命為500010000次。電壽命帶負(fù)載的操作次數(shù)為5001000次。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與

27、維修,上一頁,下一頁,返回,6.3.2 低壓斷路器常見故障現(xiàn)象及診斷 表6-1為低壓斷路器常見故障現(xiàn)象及診斷。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一頁,下一頁,返回,6.3.3 接觸器常見故障現(xiàn)象及診斷 對(duì)接觸器的維護(hù)要求一般為： （1）定期檢查交流接觸器的零件，要求可動(dòng)部位靈活，緊固件無松動(dòng)； （2）保持觸點(diǎn)表面的清潔，不允許粘有油污。當(dāng)觸點(diǎn)表面因電弧燒燭而附有金屬小珠粒時(shí)，應(yīng)及時(shí)去掉。觸點(diǎn)若已磨損，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，以消除過大的超程。若觸點(diǎn)厚度只剩下1/3時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。銀和銀合金觸點(diǎn)表面因電弧作用而生成的黑色氧化膜不必銼去，因?yàn)檫@種氧化膜的接觸電阻很低，不會(huì)造成接觸不良，銼掉反而會(huì)縮

28、短觸點(diǎn)壽命；,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（3）接觸器不允許在去掉滅弧罩的情況下使用，因?yàn)檫@樣很可能發(fā)生短路事故； （4）若接觸器已不能修復(fù)，應(yīng)予以更換。更換前應(yīng)檢查接觸器的銘牌和線圈標(biāo)牌上標(biāo)出的參數(shù)。換上去的接觸器的有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)符合技術(shù)要求。有些接觸器還需檢查和調(diào)整觸點(diǎn)的開距、超程、壓力等，使各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作同步。 表6-2為接觸器常見故障現(xiàn)象及診斷。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一頁,下一頁,返回,6.3.4 繼電器常見故障現(xiàn)象及診斷 1 熱繼電器 對(duì)于熱繼電器，產(chǎn)生不動(dòng)作與誤動(dòng)作的原因可從控制輸入、機(jī)構(gòu)與參數(shù)、負(fù)載效應(yīng)等幾方面來分析。如電動(dòng)

29、機(jī)已嚴(yán)重過載，則熱繼電器不動(dòng)作的原因?yàn)椋?6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（1）電動(dòng)機(jī)的額定電流選擇太大，造成受載電流過大； （2）整定電流調(diào)節(jié)太大，造成動(dòng)作滯后； （3）動(dòng)作機(jī)構(gòu)卡死，導(dǎo)板脫出； （4）熱元件燒毀或脫焊。影響因素有： 操作頻率過高； 負(fù)載側(cè)短路； 阻抗太大使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致過流；,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（5）控制電路不通。影響因素有： 自動(dòng)復(fù)位的熱繼電器中調(diào)節(jié)螺釘未調(diào)在自動(dòng)復(fù)位位置上； 手動(dòng)復(fù)位的熱繼電器在動(dòng)作后未復(fù)位； 動(dòng)斷開關(guān)接觸不良，如觸頭表面有污垢； 彈性失效。熱繼電器誤動(dòng)作的可能原因，與熱元件的溫度不正常有

30、關(guān)。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一頁,下一頁,返回,2 速度繼電器 速度繼電器安裝接線時(shí)，其正反向觸頭不可接錯(cuò)，否則就不能起到反向制動(dòng)時(shí)的接通或斷開反向電源的作用。 在反接制動(dòng)時(shí)，速度繼電器的常見故障為： （1）不能制動(dòng)。這是由于器內(nèi)膠木擺桿斷裂、動(dòng)合觸頭（氧 化）接觸不良、彈性動(dòng)觸頭斷裂或失去彈性等失效。 （2）制動(dòng)不正常。一般為彈性動(dòng)觸片調(diào)整不當(dāng)?？烧{(diào)整螺釘向 上，減小彈性。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,3 時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器的失控主要表現(xiàn)在延時(shí)特性的失控（延時(shí)過長(zhǎng)或過短）。 1）延時(shí)觸頭不動(dòng)作，可能原因?yàn)椋?（1）電源電壓低于線圈

31、額定電壓； （2）電磁鐵線圈斷線；,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（3）棘爪無彈性不能剎住棘輪； （4）游絲斷裂； （5）如是控制同步電動(dòng)機(jī)，則可能是電動(dòng)機(jī)線圈斷線； （6）觸頭接觸不良或熔焊。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,2）延時(shí)時(shí)間縮短或沒有延時(shí)作用（相當(dāng)于RC太?。赡茉?yàn)椋?（1）若是空氣阻尼式的，則一般是氣室漏氣。 （2）若是電磁式的，則一般為非磁性墊片磨損。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,3）延時(shí)時(shí)間變長(zhǎng)（相當(dāng)于時(shí)間常數(shù)RC太大)，可能成因： （1）若是空氣阻尼式的，則是氣室

32、內(nèi)有灰塵使氣道堵塞。 （2）若是電動(dòng)式的，則是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑不良。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,4 中間繼電器 中間繼電器，實(shí)質(zhì)上是一種電磁式繼電器，在數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中用得很多。以它們的通斷來控制信號(hào)向控制元件的傳遞，控制各種電磁線圈的電源通斷，并起欠壓保護(hù)作用。由于它的觸頭容量較小，一般不能應(yīng)用于主回路中。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一頁,下一頁,返回,6.3.5 熔斷器常見故障現(xiàn)象及診斷 1 交流電源無輸出 故障原因可能為： 1）熔體安裝時(shí)受損傷，或是熔斷器本身的質(zhì)量問題； 2）熔斷器規(guī)格選用不當(dāng)，熔體允許電流規(guī)

33、格太??； 3）熔體兩端或接線端接觸不良，或者是熔斷器安裝不良或其夾座的接觸不良造成熔絲實(shí)際未斷但電路不通的故障。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,2 開關(guān)電路失電 故障原因可能為： 1）若熔斷器管內(nèi)呈白霧狀，則可能是半橋中的個(gè)別開關(guān)管不良或擊穿造成的局部短路，一般不易檢查出來。 2）若熔斷器管壁發(fā)黑，則必定對(duì)應(yīng)有高壓濾波電容擊穿或整流管擊穿造成的嚴(yán)重短路故障。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一頁,下一頁,返回,6.3.6 電磁抱閘制動(dòng)、電磁閥和電磁離合器 1 電磁抱閘制動(dòng) 1） 工作原理 電磁抱閘制動(dòng)，經(jīng)常用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸的制動(dòng)中。圖6-27所

34、示的電磁制動(dòng)控制線路可用來說明這種制動(dòng)的工作原理。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,當(dāng)按下啟動(dòng)鍵SB2后，經(jīng)熔斷器與熱繼電器，接觸器KMl線圈先得電而使其觸頭閉合，電磁抱閘YB電磁鐵線圈得電，銜鐵被鐵芯吸合，與銜鐵連接的杠桿反抗彈簧力而提起，使其上的閘瓦松開閘輪，完成制動(dòng)釋放。然后接觸器KM2線圈得電，電動(dòng)機(jī)M得電啟動(dòng)。反之，按下停止鍵SBl后，接觸器KMl線圈失電使觸頭斷開，KM2線圈失電，電動(dòng)機(jī)斷電；同時(shí)，電磁抱閘YB電磁鐵線圈失電，鐵芯失磁釋放銜鐵，反力彈簧力作用下杠桿帶回閘瓦，抱住電機(jī)軸上的制動(dòng)輪，完成抱閘動(dòng)作（見 圖6-28）。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系

35、統(tǒng)的故障診斷與維修,2）常見故障現(xiàn)象及診斷 （1）軸不能啟動(dòng) 應(yīng)該考慮到制動(dòng)沒有釋放。其外因可能是各勵(lì)磁線圈的失電或欠壓。其內(nèi)因可能是各勵(lì)磁線圈斷路或短路、熔斷器熔斷、熱繼電器的失效誤動(dòng)作、接觸器或按鈕開關(guān)的失效不動(dòng)作、機(jī)構(gòu)銹死與彈簧失效使閘輪不可松開等等。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,（2） 當(dāng)軸不能制動(dòng)或制動(dòng)滯后 除考慮軸不能啟動(dòng)時(shí)的故障原因外，還需考慮閘瓦與閘輪磨損問題，有油污侵入或間隙過大等。另外，勵(lì)磁線圈的短路故障還會(huì)引起系統(tǒng)掉電。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,2 電磁閥 1） 類型和組成 按電源要求不同，電磁閥

36、有交流與直流兩種。電磁閥主要是由閥芯(閥門)、電磁鐵與反力彈簧組成。 2） 工作原理 電磁閥的工作原理是，電磁鐵的勵(lì)磁線圈得電，電磁力吸合銜鐵，推動(dòng)閥芯反抗彈簧彈力，在閥體內(nèi)滑動(dòng)；電磁鐵的勵(lì)磁線圈失電，彈簧恢復(fù)力推動(dòng)閥芯作反向滑動(dòng)。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,3）常見故障現(xiàn)象及診斷 閥芯的磨損與潤(rùn)滑不良、電磁鐵的勵(lì)磁線圈短路或斷路、彈簧的彈性失效，將成為電磁閥失效的內(nèi)因。配合使用的接觸器或繼電器失效、工作電壓供電不良與頻繁使用、日常維護(hù)不當(dāng)是外因。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,3 電磁離合器 1） 類型 電磁離合器，也稱

37、為電磁聯(lián)軸器。具有爪式與摩擦片式兩種型式。摩擦片式離合器，是用表面摩擦方式，來傳遞或隔離兩根軸的轉(zhuǎn)矩。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,2）工作原理 摩擦片式離合器的工作原理是直流電磁鐵原理，是接觸器或繼電器動(dòng)作，接通直流電源供電，經(jīng)電刷通入到裝于主動(dòng)軸側(cè)的勵(lì)磁線圈，磁軛得磁，吸引（在一定間距內(nèi)）從動(dòng)軸側(cè)的盤形銜鐵克服彈簧阻力向主動(dòng)軸的磁軛靠攏，并壓緊在主動(dòng)軸端面貼有的摩擦片環(huán)上，完成主從動(dòng)軸間的聯(lián)合；直流電源斷電，主從兩軸即分離。制動(dòng)力或傳遞力矩大小，是通過可變電阻控制勵(lì)磁線圈電流的大小來實(shí)現(xiàn)的。與可變電阻并聯(lián)的電容（“加速電容”)可起到加速作用。,上一頁,下

38、一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,3）常見故障現(xiàn)象及診斷 電磁離合器可能出現(xiàn)的故障是不能加速制動(dòng)與不能制動(dòng)。摩擦片式離合器，一般應(yīng)用于主軸制動(dòng)中，作為制動(dòng)離合器。分析摩擦片式離合器的工作原理與組成器件的特點(diǎn)，也就清楚了其常見故障原因。這些組件應(yīng)該是定期維修的內(nèi)容。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一頁,下一頁,返回,6.3.7 數(shù)控機(jī)床的交流主電路系統(tǒng) 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)供電電源是三相交流380V，頻率50Hz，這是數(shù)控機(jī)床普遍要使用的電源。三相交流電引入數(shù)控機(jī)床電氣柜內(nèi)，經(jīng)總開關(guān)后成的母線R、S、T，其分支有的經(jīng)保護(hù)開關(guān)和接觸器控制交流異步電動(dòng)

39、機(jī)，給液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等提供動(dòng)力；通常在數(shù)控機(jī)床電氣柜內(nèi)，上部是數(shù)控系統(tǒng)，左中部是主軸變頻器，其余是電氣系統(tǒng)。圖6-29為電氣系統(tǒng)的基本原理圖。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,交流主電路系統(tǒng)通常使用的電器元件有隔離開關(guān)、保護(hù)開關(guān)、空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、熱繼電器、伺服變壓器、控制變壓器、接線端子排等，起到分合、控制、切換、隔離、短路保護(hù)、過載保護(hù)及失壓保護(hù)等作用。 有些企業(yè)因?yàn)楣╇婋妷浩颓也环€(wěn)定，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)將造成潛在危害，因此要在機(jī)床外側(cè)配置符合容量要求的交流穩(wěn)壓設(shè)備，以確保設(shè)備的運(yùn)行安全。,上一頁,下一頁,返回,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,上一

40、頁,下一頁,返回,6.3.8 數(shù)控機(jī)床輔助功能控制系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出輔助功能控制命令，經(jīng)可編程序控制器（PLC）進(jìn)行邏輯控制，由輔助控制系統(tǒng)對(duì)主電路電器進(jìn)行控制；數(shù)控系統(tǒng)接受輔助功能控制命令，是經(jīng)過操作盤進(jìn)行操作。在這個(gè)系統(tǒng)中使用的電器元件主要有各種按鍵、按鈕、波段開關(guān)、帶操作手柄的開關(guān)、電源開關(guān)、保護(hù)開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器、指示器、指示燈等。也有一些無觸頭的開關(guān)，如接近開關(guān)、光電開關(guān)、霍爾開關(guān)、固態(tài)繼電器等。這些元件的額定電流不超過10A。操作盤原理電路如 圖6-30所示。,6.3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修,機(jī)床輔助功能控制系統(tǒng)的故障中，主要是有觸頭開關(guān)的觸頭氧化或開關(guān)疲勞

41、損壞。而無觸頭開關(guān)壽命長(zhǎng)，故障率較低，使用較可靠。但也有少量是在使用中特性蛻變或者由于引線短路而造成的燒損故障。,上一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),6.4.1 抗干擾技術(shù)基礎(chǔ) 1 干擾的基本概念 電磁干擾一般是指系統(tǒng)在工作過程中出現(xiàn)的一些與有用信號(hào)無關(guān)的，并且對(duì)系統(tǒng)性能或信號(hào)傳輸有害的電氣變化現(xiàn)象。這些有害的電氣變化現(xiàn)象使得有用信號(hào)的數(shù)據(jù)發(fā)生瞬態(tài)變化，增大誤差，出現(xiàn)假象，甚至使整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常信號(hào)而引起故障。例如幾毫伏的噪聲可能淹沒傳感器輸出的模擬信號(hào)，構(gòu)成嚴(yán)重干擾，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),2 干擾的分類 干擾根據(jù)其現(xiàn)象和信號(hào)特征有不同的分類方

42、法。 1）按干擾性質(zhì)分 （1）自然干擾 主要由雷電、太陽異常電磁輻射及來自宇宙的電磁輻射等自然現(xiàn)象形成的干擾。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（2）人為干擾 分有意干擾和無意干擾。有意干擾指由人有意制造的電磁干擾信號(hào)。人為無意干擾很多：如工業(yè)用電、高頻及微波設(shè)備等引起的干擾。 （3）固有干擾 主要是電子元器件固有噪聲引起的干擾。包括信號(hào)線之間的相互串?dāng)_，長(zhǎng)線傳輸時(shí)由于阻抗不匹配而引起的反射噪聲、負(fù)載突變而引起的瞬變?cè)肼曇约梆侂娤到y(tǒng)的浪涌噪聲干擾等。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),2）按干擾的耦合模式分 （1）靜電干擾 電場(chǎng)通過電容耦合的干擾，包括電路

43、周圍物件上積聚的電荷直接對(duì)電路的泄放，大載流導(dǎo)體產(chǎn)生的電場(chǎng)通過寄生電容對(duì)受擾裝置產(chǎn)生的耦合干擾等。 （2）磁場(chǎng)耦合干擾 大電流周圍磁場(chǎng)對(duì)裝置回路耦合形成的干擾。動(dòng)力線、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電源變壓器和繼電器等都會(huì)產(chǎn)生這種磁場(chǎng)。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（3） 漏電耦合干擾 絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾。多發(fā)生于工作條件比較惡劣的環(huán)境或器件性能退化、器件本身老化的情況下。 （4） 共阻抗感應(yīng)干擾 電路各部分公共導(dǎo)線阻抗、地阻抗和電源內(nèi)阻壓降相互耦合形成的干擾。這是機(jī)電一體化系統(tǒng)普遍存在的一種干擾。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（5） 電磁輻射干

44、擾 由各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置、各種電火花以及電臺(tái)電視臺(tái)等產(chǎn)生的高頻電磁波，向周圍空間輻射，形成電磁輻射干擾。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),3 干擾的傳播途徑 上述這些干擾，并非每一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)都會(huì)遇到。干擾的產(chǎn)生和引起，既與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和制造有關(guān)，也與工作環(huán)境有關(guān)。產(chǎn)生電磁干擾必須同時(shí)具備干擾源、干擾傳播途徑和干擾接收器三個(gè)條件。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),在電磁環(huán)境中，我們把發(fā)出電磁干擾的設(shè)備、系統(tǒng)等稱為干擾源，把受影響的設(shè)備、系統(tǒng)等稱為干擾對(duì)象或干擾接收器。從干擾源把干擾能量遞送到干擾對(duì)象（即傳播途徑）有兩種方式：一是傳導(dǎo)方式，

45、干擾信號(hào)通過各種線路傳入；一是輻射方式，干擾信號(hào)通過空間感應(yīng)傳入。因此，從接收器的角度看，耦合分為兩類：傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),4 干擾的抑制和防護(hù) 電磁干擾的抑制方法有許多種。屏蔽、隔離、濾波、接地和設(shè)備的合理布局等都是控制或消除干擾的基本方法和有效措施。此外，利用軟件抗干擾技術(shù)，也能收到良好效果。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),1） 屏蔽 屏蔽是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。按需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏

46、蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),屏蔽的例子很多，例如，在電子儀器內(nèi)部，最大的工頻磁場(chǎng)來自電源變壓器，對(duì)變壓器進(jìn)行屏蔽是抑制其干擾的有效措施，如 圖6-31所示。在變壓器繞組線包的外面包一層銅皮作為漏磁短路環(huán)。當(dāng)漏磁通穿過短路環(huán)時(shí)，在銅環(huán)中感生渦流，因此會(huì)產(chǎn)生反磁通以抵消部分漏磁通，使變壓器外的磁通減弱。對(duì)變壓器或扼流圈的側(cè)面也需屏蔽，一般采用包一層鐵皮來作屏蔽盒。包的層數(shù)越多，短路環(huán)越厚，屏蔽效果越好。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),2） 隔離 把干擾源與接收系統(tǒng)隔離開來，使之盡可能不發(fā)生電聯(lián)系，從而切斷干擾的耦合通道，達(dá)到抑制干擾的

47、目的，這種方法稱為隔離。例如，為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行，常將其強(qiáng)電部分與弱電部分、交流部分和直流部分等隔離開來。隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（1） 光電隔離 光電隔離是以光作媒介在隔離的兩端間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)模玫钠骷枪怦詈掀?。如圖6-32所示。 光電耦合器的輸入端配置發(fā)光源，輸出端配置受光器，在傳輸信號(hào)時(shí)，借助于光作媒介質(zhì)后進(jìn)行耦合而不是通電，因此具有較強(qiáng)的隔離和抗干擾的能力。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（2） 變壓器隔離 隔離變壓器是最常用的隔離部件，用來阻斷干擾信號(hào)的傳導(dǎo)通路，并抑制干擾信號(hào)

48、的強(qiáng)度。如 圖6-33所示為一種多層隔離變壓器。在變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)線圈處設(shè)有靜電隔離層Sl和S2，還有三層屏蔽密封體。S1和S2的作用是防止通過一次側(cè)和二次側(cè)繞組的耦合相互干擾。變壓器的三層屏蔽層，其內(nèi)外兩層用鐵，起磁屏蔽的作用，中間用銅，與鐵心相連并直接接地，起靜電屏蔽作用。這三層屏蔽層是為了防止外界電磁場(chǎng)通過變壓器對(duì)電路形成干擾。這種隔離變壓器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（3） 繼電器隔離 繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械聯(lián)系而沒有直接電聯(lián)系，因此可利用繼電器線圈接受信號(hào)，而利用其觸點(diǎn)發(fā)送和傳輸信號(hào)，如 圖6-34所示，從而可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電和弱電的隔

49、離。繼電器觸點(diǎn)較多，且其觸點(diǎn)能承受較大的負(fù)載電流，因而應(yīng)用廣泛。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),3） 濾波 濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種重要方法。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號(hào)的頻譜寬得多，因此，當(dāng)接收器接收有用信號(hào)時(shí)，也會(huì)接收到那些不希望有的干擾。這時(shí)，可以采用濾波的方法，只讓所需要的頻率成分通過，而將干擾頻率成分加以抑制、剔除。常用濾波器有反射濾波器和損耗濾波器兩大類。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),反射濾波器是利用電感、電容等電抗元件或它們的網(wǎng)絡(luò)組成的濾波器。它們把不需要的頻率成分的能量反射掉，只讓所需要的頻率成分通過。根據(jù)其頻率

50、特性又可以分為低通、高通、帶通、帶阻等濾波器。低通濾波器只讓低頻成分通過，而高于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。高通濾波器只通過高頻成分，而低于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。帶通濾波器只讓某一頻帶范圍內(nèi)的頻率成分通過，而低于下截止和高于上截止頻率的成分均受抑制，不讓通過。帶阻濾波器只抑制某一頻率范圍內(nèi)的頻率成分，不讓其通過，而低于下截止和高于上截止頻率的頻率成分則可通過。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),例如，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，常用低通濾波器抑制由交流電網(wǎng)侵入的高頻干擾。圖6-35所示為計(jì)算機(jī)電源采用的一種LC低通濾波器的接線圖。含有瞬間高頻干擾的220

51、V工頻電源通過截止頻率為50Hz的濾波器，其高頻信號(hào)被衰減，只有50Hz的工頻信號(hào)通過濾波器到達(dá)電源變壓器，保證正常供電。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),圖6-36所示為一種雙T形帶阻濾波器，可用來消除工頻串模干擾。圖中輸入信號(hào)U1經(jīng)過兩條通路送到輸出端。當(dāng)信號(hào)頻率較低時(shí)，C1、C2和C3阻抗較大，信號(hào)主要通過R1、R2傳送到輸出端，當(dāng)信號(hào)頻率較高時(shí)，C1、C2和C3容抗很小，接近短路，所以信號(hào)主要通過C1、C2傳送到輸出端。只要參數(shù)選擇得當(dāng)，就可以使濾波器在某個(gè)中間頻率0時(shí)，由C1、C2和R3支路傳送到輸出端的信號(hào)U2與由R1、R2和C3支路傳送到輸出端的信號(hào) U2大小

52、相等、相位相反，互相抵消，于是總輸出為零。0為雙T濾波器的諧振頻率。在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，使050HZ，雙T濾波器就可濾除工頻干擾信號(hào)。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),4） 接地 將電路、設(shè)備機(jī)殼等與作為零電位的一個(gè)公共參考點(diǎn)（或面）實(shí)現(xiàn)低阻抗的連接，稱之為接地。 接地的目的有兩個(gè)。一是為了安全，例如把電子設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)座等與大地相接，當(dāng)設(shè)備中存在漏電時(shí)，不致影響人身安全，稱為安全接地。二是為了給系統(tǒng)提供一個(gè)基準(zhǔn)電位，例如脈沖數(shù)字電路的零電位點(diǎn)等；或?yàn)榱艘种聘蓴_，如屏蔽接地等，稱為工作接地。 機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的接地方式有以下幾種。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾

53、技術(shù),（1） 一點(diǎn)接地 信號(hào)地線的接地方式應(yīng)采用一點(diǎn)接地，而不采用多點(diǎn)接地。一點(diǎn)接地主要有兩種接法：即串聯(lián)接地（或稱共同接地）和并聯(lián)接地（或稱分別接地）。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),從防止噪聲角度看，如 圖6-37所示的串聯(lián)接地方式是最不適用的。由于接地電阻r1、r2和r3是串聯(lián)的，所以各電路間相互發(fā)生干擾，雖然這種接地方式很不合理，但由于比較簡(jiǎn)單，用的地方仍然很多。當(dāng)各電路的電平相差不大時(shí)還可勉強(qiáng)使用；但當(dāng)各電路的電平相差很大時(shí)就不能使用，因?yàn)楦唠娖綄?huì)產(chǎn)生很大的地電流并干擾到低電平電路中去。使用這種串聯(lián)一點(diǎn)接地方式時(shí)，還應(yīng)注意把低電平的電路放在距接地點(diǎn)最近的地方，

54、即圖6-37最接近于地電位的A點(diǎn)上。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),并聯(lián)接地方式如 圖6-38所示。這種方式在低頻時(shí)是最適用的，因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會(huì)因地電流而引起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是，需要連很多根地線，用起來比較麻煩。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（2） 多點(diǎn)接地 單點(diǎn)接地所需地線較多，在低頻時(shí)適用。若電路工作頻率較高，電感分量大，各地線間的互感耦合會(huì)增加干擾，因此常用多點(diǎn)接地。如 圖6-39所示，各接地點(diǎn)就近接于接地匯流排或底座、外殼等金屬構(gòu)件上。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù)

55、,（3） 復(fù)合接地 由于機(jī)電一體化系統(tǒng)的實(shí)際情況比較復(fù)雜，很難通過一種簡(jiǎn)單的接地方式來解決，因此常采用單點(diǎn)和多點(diǎn)組合成復(fù)合接地方式。一般來說，電路頻率在1MHz以下時(shí)采用單點(diǎn)接地方式，當(dāng)頻率高于10MHz時(shí)，應(yīng)采用多點(diǎn)接地方式；當(dāng)頻率在1MHz10MHz之間時(shí)，可采用復(fù)合接地。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（4） 浮地 浮地是指設(shè)備的整個(gè)地線系統(tǒng)和大地之間無導(dǎo)體連接，它是以懸浮的“地”作為參考電平。采用浮地的連接方式可使設(shè)備不受大地電流的影響，設(shè)備的參考電平（零電平）符合“水漲船高”的原則，隨高電壓的感應(yīng)而相應(yīng)提高，機(jī)內(nèi)器件不會(huì)因高壓感應(yīng)而擊穿。在飛機(jī)、軍艦和宇宙飛船的

56、電子設(shè)備上常采用浮地系統(tǒng)。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),浮地系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，當(dāng)附近有高壓設(shè)備時(shí)，通過寄生電流耦合而使外殼帶電，不安全。此外，大型設(shè)備或高頻設(shè)備由于分布參量影響大，很難做到真正的絕緣，因此大型高頻設(shè)備不宜采用浮地系統(tǒng)。 除以上幾種接地方式外，機(jī)電一體化系統(tǒng)的接地，還應(yīng)注意把交流接地點(diǎn)與直流接地點(diǎn)分開，避免由于地電阻把交流電力線引進(jìn)的干擾傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部；把模擬地與數(shù)字地分開，接在各自的地線匯流排上，避免大功率地線對(duì)模擬電路增加感應(yīng)干擾。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),5） 合理布局 對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行合理的布局，能有效地防止電磁干擾的危

57、害。合理布局的基本原則是使干擾源與干擾對(duì)象盡可能遠(yuǎn)離，輸入和輸出端口妥善分離，高電子電纜及脈沖引線與低電平電纜分別鋪設(shè)等。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),6） 軟件抗干擾技術(shù) （1）軟件濾波 用軟件來識(shí)別有用信號(hào)和干擾信號(hào)，并濾除干擾信號(hào)的方法，稱為軟件濾波。識(shí)別信號(hào)的原則有兩種：,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),時(shí)間原則 如果掌握了有用信號(hào)和干擾信號(hào)在時(shí)間上出現(xiàn)的規(guī)律性，在程序設(shè)計(jì)上就可以在接收有用信號(hào)的時(shí)區(qū)打開輸入口，而在可能出現(xiàn)干擾信號(hào)的時(shí)區(qū)封閉輸入口，從而濾掉干擾信號(hào)。 空間原則 在程序設(shè)計(jì)上為保證接收到的信號(hào)正確無誤，可將從不同位置、用不同檢

58、測(cè)方法、經(jīng)不同路線或不同輸入口接收到的同一信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)既定邏輯關(guān)系來判斷真?zhèn)?，從而濾掉干擾信號(hào)，這種方法也稱交互校核。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（2） 軟件“陷阱” 從軟件的運(yùn)行來看，瞬時(shí)電磁干擾可能會(huì)使CPU偏離預(yù)定的程序指針，進(jìn)入未使用的RAM區(qū)和ROM區(qū)，引起一些莫名其妙的現(xiàn)象，其中死循環(huán)和程序“飛掉”是常見的。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),（3） 軟件“看門狗”（WATCHDOG）技術(shù) WATCHDOG即監(jiān)控定時(shí)器，俗稱“看門狗”，是工業(yè)控制機(jī)普遍采用的一種軟件抗干擾措施。當(dāng)侵入的尖鋒電磁干擾使計(jì)算機(jī)“飛程序”時(shí)，WATCHDO

59、G能夠幫助系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),WATCHDOG實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可由CPU復(fù)位的定時(shí)器，其工作原理如圖6-40所示。兩個(gè)計(jì)時(shí)周期不同的定時(shí)器T1和T2，設(shè)兩定時(shí)器的時(shí)鐘源相同，但計(jì)時(shí)周期不同，例如，T1=1.0S，T2=1.1S，用T1定時(shí)器的溢出脈沖Pl同時(shí)對(duì)T1和T2定時(shí)器清零，那么只要T1工作正常，定時(shí)器T2就不可能計(jì)時(shí)溢出。若T1出現(xiàn)故障不再計(jì)時(shí)，定時(shí)器T2就會(huì)計(jì)時(shí)溢出，一旦有P2產(chǎn)生，則表明系統(tǒng)出了故障。這里的T2就是WATCHDOG，利用輸出脈沖P2并進(jìn)行巧妙的程序設(shè)計(jì)，可以檢測(cè)系統(tǒng)故障情況，而后使“飛掉”的程序重新恢復(fù)運(yùn)行。,上一頁,下一頁,返回,6.4 數(shù)控機(jī)床的抗干擾技術(shù),WATCHDOG的構(gòu)成如 圖6-41所示，它是一個(gè)和CPU構(gòu)成閉合回路的定時(shí)器。它的輸出端連到CPU的復(fù)位端或中斷輸入端，WATCHDOG的每次