Як основна частина деякого автоматизованого обладнання, надійність та стабільність системи керування рухом безпосередньо впливають на її продуктивність, і одним з основних факторів, що впливають на її надійність та стабільність, є проблема захисту від перешкод. Тому, як ефективно вирішити проблему перешкод, це проблема, яку не можна ігнорувати під час проектування системи керування рухом.
1. Явище інтерференції
У застосуванні часто зустрічаються такі основні явища перешкод:
1. Коли система керування не видає команду, двигун обертається нерівномірно.
2. Коли серводвигун зупиняється, а контролер руху зчитує положення двигуна, значення, що подається назад фотоелектричним енкодером на кінці двигуна, випадковим чином стрибає.
3. Під час роботи серводвигуна значення зчитування енкодера не відповідає значенню виданої команди, а значення помилки є випадковим та нерегулярним.
4. Коли серводвигун працює, різниця між значенням, що зчитується з енкодера, та значенням виданої команди є стабільним значенням або періодично змінюється.
5. Обладнання, яке використовує те саме джерело живлення, що й сервосистема змінного струму (наприклад, дисплей тощо), працює неправильно.
2. Аналіз джерел перешкод
Існує два основних типи каналів, які перешкоджають входу в систему керування рухом:
1, перешкоди каналу передачі сигналу, перешкоди потрапляють через вхідний канал сигналу та вихідний канал, підключені до системи;
2, перешкоди в системі живлення.
Канал передачі сигналу – це спосіб, за допомогою якого система керування або драйвер отримують сигнали зворотного зв'язку та надсилають сигнали керування, оскільки імпульсна хвиля затримується та спотворюється на лінії передачі, що призводить до затухання та перешкод у каналі, а в процесі передачі основним фактором є довготривалі перешкоди.
У будь-якому джерелі живлення та лінії передачі є внутрішні опори. Саме ці внутрішні опори спричиняють шумові перешкоди джерела живлення. Якщо внутрішнього опору немає, то незалежно від того, який шум поглинається коротким замиканням джерела живлення, напруга перешкод у лінії не встановлюватиметься. Драйвер сервосистеми змінного струму сам по собі також є сильним джерелом перешкод і може створювати перешкоди для іншого обладнання через джерело живлення.
Система керування рухом
Три заходи проти перешкод
1. Конструкція системи живлення з захистом від перешкод
(1) Забезпечте групове живлення, наприклад, розділіть живлення приводу двигуна від живлення керування, щоб запобігти взаємодії між пристроями.
(2) Використання шумових фільтрів також може ефективно придушити перешкоди, що виникають від сервоприводів змінного струму до іншого обладнання. Цей захід може ефективно придушити вищезгадані явища перешкод.
(3) Використано ізоляційний трансформатор. Враховуючи, що високочастотний шум проходить через трансформатор переважно не через взаємну індуктивність первинної та вторинної котушок, а через зв'язок паразитних ємностей первинної та вторинної обмоток, первинна та вторинна сторони ізоляційного трансформатора ізольовані екрануючими шарами для зменшення їх розподіленої ємності та покращення здатності протистояти синфазним перешкодам.
2. Конструкція каналу передачі сигналу з захистом від перешкод
(1) Заходи ізоляції фотоелектричного зв'язку
У процесі передачі на великі відстані використання оптопар може перервати зв'язок між системою керування та вхідним каналом, вихідним каналом, а також вхідним і вихідним каналами сервоприводу. Якщо фотоелектрична ізоляція не використовується в колі, зовнішній імпульсний сигнал перешкод потраплятиме в систему або безпосередньо в пристрій сервоприводу, спричиняючи перше явище перешкод.
Головною перевагою фотоелектричного зв'язку є те, що він може ефективно придушувати сплески та різні шумові перешкоди,
Таким чином, співвідношення сигнал/шум у процесі передачі сигналу значно покращується. Основна причина полягає в тому, що хоча перешкоди мають велику амплітуду напруги, їхня енергія мала і можуть формувати лише слабкий струм. Світлодіод вхідної частини оптопара працює в режимі струму, а загальний струм провідності становить 10-15 мА, тому навіть якщо є перешкоди з високою амплітудою, вони пригнічуються, оскільки не можуть забезпечити достатній струм.
(2) Екранована вита пара та передача даних довгими проводами
Під час передачі на сигнал впливатимуть такі фактори перешкод, як електричне поле, магнітне поле та імпеданс землі. Використання заземленого екрануючого дроту може зменшити перешкоди електричного поля.
Порівняно з коаксіальним кабелем, вита пара має нижчу смугу частот, але високий хвильовий імпеданс і сильну стійкість до синфазних шумів, що може компенсувати взаємні електромагнітні індукційні перешкоди.
Крім того, в процесі передачі на великі відстані, диференціальна передача сигналу зазвичай використовується для покращення характеристик захисту від перешкод. Використання екранованої витої пари для передачі по довгих проводах може ефективно придушити друге, третє та четверте явища перешкод.
(3) Земля
Заземлення може усунути шумову напругу, що виникає під час протікання струму через провід заземлення. Окрім підключення сервосистеми до землі, також слід заземлити екранувальний провід сигналу, щоб запобігти електростатичній індукції та електромагнітним перешкодам. Якщо він не заземлений належним чином, може виникнути друге явище перешкод.
Час публікації: 06 березня 2021 р.