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數控機床電氣控製線路上對電氣隔離的應用研究

2021-6-28 來源：江蘇省機電產品設備貿易有限公（gōng）司作（zuò）者：陶華嚴

摘要（yào）：數控機床電氣控製技術在多個行業領域（yù）都有廣（guǎng）泛的應用，在機械製（zhì）造行業運行的過程中，主（zhǔ）要靠（kào）數（shù）控機床電氣控製係（xì）統（tǒng）具體操作和運行，在信息技術高速發展的背景下（xià），數控機床電氣控製技術逐漸得到了創新型的發展，為加工製造行業提供更（gèng）多的便利，也逐漸實現了（le）電機械製造行業經濟效益的（de）提升。數控機床電氣控製係統在具體（tǐ）運行的過（guò）程中，由於環境、人為等多種因素的影響，容易出現線路幹擾問題，嚴重影響數控機床電氣控製係統（tǒng）的正常運行，電氣隔（gé）離技術能夠有效提（tí）升（shēng）數控機床電氣控製係（xì）統的（de）運（yùn）行效率，將幹擾信號有效分離（lí），促進數控機床電氣控製係統的合理化應用。文章將對數控機床電氣控製係統進行（háng）簡要概述，並對數控機床電氣控製線路（lù）在（zài）運行過程中容易受到（dào）的幹擾因素進行詳細分析，最後對數（shù）控機床電氣控製線（xiàn）路中電氣隔離抗幹擾技術的（de）應用進行深入探究，發（fā）揮電氣隔離（lí）技術的最大應用價（jià）值，促進（jìn）我國數控（kòng）機床電（diàn）氣控製（zhì）係統的高效運行，為機械製造行業帶來更多的經濟收益。

關鍵詞：數控機床電氣控製（zhì）線路；電氣隔離；應（yīng）用

數控機床中包含多個控製（zhì）係（xì）統，是（shì）一個綜合性較強（qiáng）的（de）一體化設備，在機械製（zhì）造行業的發展中不可或缺，其中的電氣（qì）控製係統在具體運行的過程中（zhōng），由於變電磁場以及人為因素的影響容易出現信號接收障礙，導致實際的電氣控製效果不（bú）佳，嚴重影響（xiǎng）數控機床設備的運行效果（guǒ）。為了實現數控機床電氣控製係統的自動化（huà）效果的提升，電氣隔離技術逐漸應用於電氣控（kòng）製線路的運行中，促進先進（jìn）的信息技術（shù）與電氣控製技術的融合發展，為機械加工製造行業的持續進步奠定堅實的基礎。下麵將對數控機床電氣控製線路上的電氣隔離技術的應用相關內容進（jìn）行仔細研究，通過分（fèn）析（xī）多種幹擾因素，采取對（duì）應措施提升數控機床電氣控製係統的運行質量，為機械製造行業（yè）的各項生產工作做好充分的準備工作。

1、數控機床電氣控（kòng）製（zhì）係統概述

數控機床電（diàn）氣控製係統包括多個組成部分，主要有數據輸入係統、數控係統、PLC 係統、電氣硬件電路等，每個部分都具備（bèi）不同的功能。其中（zhōng）數據輸入係統主要的作用是將數據信（xìn）息傳輸（shū）到整個電力控製係統中，然後利用數控係統進行信息的解讀和（hé）運算，並發出不同的控製信（xìn）號，控製不同設備進行生產操（cāo）作；PLC係統是整個數控機床電氣控製係統的控製中心，能夠（gòu）在接（jiē）受各種不（bú）同的控製信號後分類處理，並將不同操作設備的處理結果（guǒ）傳（chuán）輸到數控係統中，使得數控係統能夠及時發出下一階段的指令（lìng），促進數控機床電氣（qì）控製係統的加速運轉，PLC 係統中的各個配件具備一定的結構特征，與數控係統共同（tóng）實現了集中化的（de）管理，主軸啟動係統在接收到驅動信號之後（hòu），開始自動調節

速（sù）度（dù）和輸出頻率，並（bìng）利用 PLC 係統傳達給數（shù）控（kòng）係統，完成機電控製係（xì）統的運行；電氣硬件電路中包含多種（zhǒng）運行所必須的硬件，能夠有效控製電路電線的運行質量，多種不同的子係統共同促進數控機床電氣控製係（xì）統的安全、穩定運行。

2、數控機床電氣控製線路中常見的幹擾因素分析

數控機床電氣控製線路在具體運行的過程中，受到多種幹擾因素的影響，導致（zhì）電磁信號（hào）不（bú）穩定，不同信號在傳輸過程中具（jù）有不同的途徑，數（shù）控機床電氣控製係統中的幹擾元素根據傳播方式的不同（tóng）以及幹擾源頭的不同分（fèn）為內部幹擾元素和外部（bù）幹擾元素兩種。內部幹擾主要是指電氣控製係統中各個部件和子係統之間的相互影響，比較容易產生互相幹擾的有接觸器、電源以及開（kāi）關等（děng）設（shè）備，在係統內（nèi）部的輸入或輸出（chū）的過程中互相（xiàng）幹擾，導致數控機床電（diàn）氣控製線路的運行不穩定。比如電氣控製係統（tǒng）中的接觸器在運行過程中容易受（shòu）到內部開關或是線圈電（diàn）壓的影響出現問題，接觸器開關的（de）接觸部位（wèi）在開合的過程（chéng）中會產生不同（tóng）頻率的震蕩波，母線受到震蕩波的影（yǐng）響（xiǎng），電磁場對周圍造成輻射，進而影響其他部件的正常運行，所以數控機床電氣控製係統在選（xuǎn）擇開關的過程中，應該高度重視開關的（de）型號和功率，功率越大（dà）且載荷越大的開關更容易出現（xiàn）幹擾現象，影響整個電氣控製係（xì）統的正常運（yùn）行；接觸器線圈電壓過大（dà）也（yě）會導致整（zhěng）個係統受到幹擾（rǎo），接觸器的控製線圈在運行（háng）過程中產生的大電壓會通過（guò）繼電器釋放到整（zhěng）個係統（tǒng）中，係統中的電（diàn）信號在接（jiē）觸強電壓後會出現信號紊亂，造成對數控機（jī）床（chuáng）整個電氣係統的幹擾（rǎo）。外（wài）部幹擾因素主要是指環境因素（sù），如果電氣控（kòng）製係統的整體電磁場過強，外部電磁（cí）場環境中產生電磁耦合現象，導致整個係統的運行混亂，影響數控機床設備的正常生產。

3、數控機床電（diàn）氣控製線路上對電氣隔離技術的應用

3.1 數控機床電氣控製信號（hào）幹擾中電氣隔離技術的應用

要想實現數（shù）控機床電氣（qì）控製係統的穩定運行（háng），最（zuì）有效的方式就進行電氣控製電信號的隔離，使（shǐ）得數控機床的控製裝置與現（xiàn）場之間隻（zhī）有信號溝通，不存在電氣交流，比較（jiào）常見的電（diàn）信號（hào）隔離技術有光電耦合隔離技（jì）術、脈衝變壓器隔離技術以及（jí）繼電器隔離技術等。光電耦合隔離（lí）技術的應用原理是利用光為媒介進行信號的傳輸，實現電信號的有效隔離（lí），避免接地回路（lù）出現信號傳輸問題（tí），這種電氣隔離技術具有較高的使用時間，傳輸速度也非常快，比較適用於強弱電連接部位，作用較大（dà）的配件是光電耦合器，通過光（guāng）電耦合器實（shí）現輸入端與輸出端電氣的有效隔離，隔離電阻一般在 1012Ω 左右，具有較強的（de）隔離及效果，避免電氣控製線路運作過程中受到電磁場（chǎng）的幹擾，並（bìng）將（jiāng）感應到的

幹擾信號傳輸到係（xì）統中（zhōng），光電（diàn）耦合器還能實現電氣控製係統中的開（kāi）關電氣信號的隔離，在多個方麵都具有信號抗（kàng）幹擾能力；脈衝變壓器隔（gé）離技術是一種利用脈衝變壓器為（wéi）主要元件的一種隔離技術，該元件在發出脈衝信（xìn）號（hào）的過程（chéng）中，不能傳遞直流信號，這與 PLC 係統的運行需求保持一致，能夠促進數控（kòng）係統（tǒng）的高效運行，脈衝變壓器信號傳遞的（de）頻率最高可以達到十兆赫；繼（jì）電器隔離技術在具體應用的過程（chéng）中，由於線圈與接觸點之間沒有連接的跡象，利用這一特點可以利用繼電器線（xiàn）圈進行信號的輸入，利（lì）用接觸點進行信號（hào）的輸出，實現（xiàn）了（le）強弱電控製信號之間的有效隔離，避免電信（xìn）號帶（dài）來的幹擾，不同的電氣隔（gé）離技術（shù）具有不同的功效和優勢，在實際的應用過程中應該根據數控機床電氣控製係統的實際幹擾情況（kuàng）進行合理選擇。

3.2 數控機床（chuáng）電氣供電係統中電氣隔離（lí）技術的應用

數控機床電氣供電係統中電氣（qì）隔離技（jì）術根據性質的不同分為直流電源隔離技術和交流電源隔離技術兩種，供電係統中的幹擾元素是非（fēi）常重要的幹擾源，為了從根本上解決數控機（jī）床（chuáng）電氣控製線路的幹擾問題，需要對供電係統中的電源（yuán）實施濾波、隔離等處理，可以采用濾波器進行過濾，並利用穩（wěn）定器保持電壓的恒定，為了（le）有效隔離幹擾源，應該在穩定器的基礎上利用電容配件導尿管組（zǔ）成更強的濾波，合理控製電氣供電係統的電源電壓，避免出現噪音幹擾；電源變壓器對數控機床電（diàn）氣供電係（xì）統的運行具有決定性作用，隔離變壓器的應用（yòng）比較廣泛，隔離變壓器的實際容量應該盡（jìn）量（liàng）保持在原來需要容量的一點五倍，避免（miǎn）接地故障的發（fā）生，線（xiàn）圈上（shàng）的線匝可（kě）以（yǐ）設置保護（hù）層，然後再與地麵相連，從根源上實現供電係統的安全運行；數控機床電氣供電係統中的 PLC 控製係統，應該結（jié）合隔離

變（biàn）壓器與濾波器（qì）共同進行隔離操作，並使用雙層的變壓（yā）器連接線，削弱幹擾信號，從而達到較（jiào）好的隔離效果。

以交流電（diàn）源隔離技術為例，交流電源隔離技術在具體應用的過程中，由於交流電傳輸過程中的幹擾波（bō）頻率較高，所以需要在（zài）供電係統中的控製裝置以及（jí）電氣裝置中都實（shí）施幹擾（rǎo）波的削弱（ruò），避免交流電源的噪音過大，針對這種情況普通的變壓器是不能有效解決噪音幹擾的，這是（shì）由於普通的變壓器在應用的過程（chéng）中雖然能夠體現一次繞組和二次繞組之間的絕緣（yuán）效果，但是在噪音在繞組過程中通過電容的耦合（hé）還（hái）會出現較（jiào）大的噪音，采取電源（yuán）隔離變壓器能夠有效解決這（zhè）一問題，在兩次繞組（zǔ）之間添（tiān）加隔離層，避免噪音幹擾，提高供電係（xì）統

中各項設備的運行質量。

4、結語

綜上所述（shù），是本文對數控機床電氣控製線路上對電氣隔離的應（yīng）用相關內容的研究（jiū），隻有深入了解數控（kòng）機（jī）床（chuáng）電氣控製係統的組成和幹擾因素（sù），並利用電氣隔離技術實現電氣控製係（xì）統和供電係統運行安全性、穩定性的提升，加強對電磁幹擾的預（yù）防和管理，注（zhù）重電氣（qì）係統維護人員的安全意識的提（tí）升，才能更好地防護數控機床各項設備，實（shí）現數控機床生產和操作效（xiào）率的提（tí）升，為相關的機械製造企業的現代化發（fā）展提供有力的基礎。

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