Als essentieel onderdeel van sommige automatiseringsapparatuur hebben de betrouwbaarheid en stabiliteit van het bewegingsbesturingssysteem een directe invloed op de prestaties van de apparatuur. Een van de belangrijkste factoren die deze betrouwbaarheid en stabiliteit beïnvloeden, is de storingsbestendigheid. Daarom is het effectief oplossen van het storingsprobleem een kwestie die niet genegeerd mag worden bij het ontwerp van een bewegingsbesturingssysteem.
1. Interferentieverschijnsel
In de toepassing worden vaak de volgende belangrijke interferentieverschijnselen waargenomen:
1. Wanneer het besturingssysteem geen commando geeft, draait de motor onregelmatig.
2. Wanneer de servomotor stopt met bewegen en de bewegingscontroller de positie van de motor uitleest, springt de waarde die door de foto-elektrische encoder aan het uiteinde van de motor wordt teruggekoppeld willekeurig.
3. Wanneer de servomotor draait, komt de door de encoder uitgelezen waarde niet overeen met de waarde van het gegeven commando, en de foutwaarde is willekeurig en onregelmatig.
4. Wanneer de servomotor draait, is het verschil tussen de uitgelezen encoderwaarde en de gegeven commandowaarde een stabiele waarde of verandert het periodiek.
5. De apparatuur die dezelfde stroomvoorziening deelt met het AC-servosysteem (zoals een beeldscherm, enz.) werkt niet naar behoren.
2. Analyse van de storingsbron
Er zijn twee hoofdtypen kanalen die de toegang tot het bewegingsbesturingssysteem verstoren:
1. Interferentie in het signaaltransmissiekanaal: interferentie treedt op via het signaalinvoerkanaal en het signaaluitvoerkanaal dat op het systeem is aangesloten;
2. Interferentie in het voedingssysteem.
Het signaaltransmissiekanaal is de manier waarop het besturingssysteem of de driver feedbacksignalen ontvangt en stuursignalen verzendt. Omdat de pulsgolf vertraagd en vervormd raakt op de transmissielijn, en er sprake is van demping en kanaalinterferentie, is langdurige interferentie de belangrijkste factor tijdens het transmissieproces.
Elke voeding en transmissielijn heeft interne weerstanden. Het zijn deze interne weerstanden die de ruisinterferentie van de voeding veroorzaken. Zonder interne weerstand zou er, ongeacht het type ruis, geen storingsspanning ontstaan door kortsluiting in de voeding. De AC-servostuurinrichting zelf is ook een sterke bron van interferentie en kan via de voeding andere apparatuur storen.
Bewegingsbesturingssysteem
Drie, maatregelen tegen interferentie
1. Anti-interferentieontwerp van het voedingssysteem
(1) Voer de stroomvoorziening in groepen uit, bijvoorbeeld door de aandrijfstroom van de motor te scheiden van de regelstroom om interferentie tussen apparaten te voorkomen.
(2) Het gebruik van ruisfilters kan ook de interferentie van AC-servoaandrijvingen met andere apparatuur effectief onderdrukken. Deze maatregel kan de bovengenoemde interferentieverschijnselen effectief tegengaan.
(3) Er wordt gebruik gemaakt van een scheidingstransformator. Aangezien hoogfrequente ruis voornamelijk niet door de wederzijdse inductiekoppeling van de primaire en secundaire spoelen, maar door de koppeling van de parasitaire capaciteiten van de primaire en secundaire spoelen wordt doorgegeven, worden de primaire en secundaire zijden van de scheidingstransformator geïsoleerd door afschermingslagen om hun verdeelde capaciteit te verminderen en zo het vermogen om common-mode interferentie te weerstaan te verbeteren.
2. Anti-interferentieontwerp van het signaaltransmissiekanaal
(1) Isolatiemaatregelen voor foto-elektrische koppeling
Bij transmissie over lange afstanden kunnen fotokoppelaars de verbinding tussen het besturingssysteem en het ingangskanaal, het uitgangskanaal en de in- en uitgangskanalen van de servoaandrijving verbreken. Zonder foto-elektrische isolatie in het circuit kan een extern pieksignaal het systeem binnendringen of direct de servoaandrijving bereiken, wat tot interferentie leidt.
Het belangrijkste voordeel van foto-elektrische koppeling is dat het effectief spanningspieken en diverse soorten ruisinterferentie kan onderdrukken.
Daardoor wordt de signaal-ruisverhouding in het signaaloverdrachtsproces aanzienlijk verbeterd. De belangrijkste reden hiervoor is: hoewel de interferentieruis een grote spanningsamplitude heeft, is de energie ervan klein en kan deze slechts een zwakke stroom genereren. De lichtemitterende diode in het ingangsgedeelte van de optocoupler werkt onder stroom, en de algemene geleidingsstroom bedraagt 10-15 mA. Zelfs bij interferentie met een hoge amplitude wordt deze dus onderdrukt, omdat er onvoldoende stroom beschikbaar is.
(2) Getwiste-paar afgeschermde draad en lange-draad transmissie
Het signaal wordt tijdens de transmissie beïnvloed door storingsfactoren zoals elektrische velden, magnetische velden en aardingsimpedantie. Het gebruik van geaarde afschermingsdraden kan de storing door elektrische velden verminderen.
Vergeleken met coaxkabel heeft twisted-pair-kabel een lagere frequentieband, maar een hoge golfimpedantie en een sterke weerstand tegen common-mode-ruis, waardoor elektromagnetische interferentie tussen de kabels elkaar kan opheffen.
Bovendien wordt bij transmissie over lange afstanden doorgaans gebruikgemaakt van differentiële signaaloverdracht om de storingsbestendigheid te verbeteren. Het gebruik van afgeschermde twisted-pair-kabels voor transmissie over lange afstanden kan de tweede-, derde- en vierde-orde-interferentie effectief onderdrukken.
(3) Grond
Aarding kan de ruisspanning elimineren die ontstaat wanneer er stroom door de aardingsdraad loopt. Naast het aarden van het servosysteem moet ook de signaalafschermingsdraad geaard worden om elektrostatische inductie en elektromagnetische interferentie te voorkomen. Als deze niet goed geaard is, kan dit laatste interferentieverschijnsel optreden.
Geplaatst op: 06-03-2021