时间:2017/11/23文章来源：山一数控分享到：

噪声传输路径及受扰设备3方面入手，提出了提高经济型车床数控系统抗干扰能力的一些方法，即抑制噪声源、阻断噪声传输路径、提高数控系统核心部分一一计算机的抗干扰能力。实践证明，根据具体情况灵活使用这些方法能有效提高经济型车床数控系统的抗干扰能力：经济型车床；数控系统；电磁噪声；抗干扰0引言经济型车床数控系统1的使用环境较为恶劣，来自数控系统内部外部的电磁噪声常常干扰数控系统的正常运行，甚至造成恶性事故，并且要经过多次反复，付出很大代价才能排除干扰因此，数控系统的抗干扰设计尤显重要。

一般情况下，形成电磁干扰有3个条件p：向外发送噪声的噪声源；传输电磁噪声的路径；承受电磁干扰的受扰设备。为了保证数控系统在使用电磁环境中免受干扰，必须从设计阶段就采取相应措施：抑制噪声源，直接消除干扰原因；阻断噪声的传送路径；提高数控系统核心部分一一计算机的抗干扰能力。

1抑制噪声源干扰数控系统的噪声可分为外部噪声和内部噪声。对于外部噪声，不可能将它直接消除，只有尽量避开它，而对于内部噪声则应尽量消除下面讨论消除内部及外部噪声的一些措施1.1消除切换感性负载时产生的瞬变噪声切换继电器、接触器及电机等感性负载时会产生很高的浪涌电压，峰值可高达几千伏，其脉冲功率足以损坏半导体器件。并且该涌浪电压所含有的高次谐波将通过电源线、导线间的分布电容及绝缘电阻等侵入数控系统，干扰微型计算机的正常运行。这种瞬变噪声可用并联二极管或接入RC吸收回路等方法加以抑制如在控制机床主电机和电动刀架电机的直流继电器线圈上并联二极管，在接触器线圈及电机绕组上并联RC吸收回路，实践证明这种方法的抑制效果非常明显另外，还可采用晶闸管过零开关代替交流接触器，这样可较为彻底地消除瞬变噪声1.2消除直流电源噪声大部分经济型车床数控系统计算机的电源（+ 5V）是由三端集成稳压器构成的，电路简单可靠但是对从外部交流电网窜入的电源噪声的抑制能力很弱，可采用所示的多级滤波电路加强滤波。中电容C2C4C6和电感Li用来抑制常模噪声。

电路中有TTL器件时，其开关动作时间为5- 10ns，在瞬变电流和公共阻抗的作用下，直流电源线上产生开关噪声，使电路的噪声容限降低，导致逻辑电路和微处理器误动作减小开关噪声的有效方法是在每个集成电路的电源端与接地端之间接入一个0. 01~0.1F的限噪钽电容或高频无感滤波电容，在设计电路板时应将此电容安装在该集成电路的电源输入侧，并尽量缩短电容的配线1.3消除开关电源的噪声目前，开关电源在数控系统中得到广泛使用，但是开关电源的噪声大、噪声频谱宽及高频辐射干扰严重，这些固有的缺点不能从根本上予以消除，只能使用隔离、滤波和屏蔽等措施来阻断噪声的传输，具体方法如下：减小开关级晶体管与电源屏蔽壳之间的耦合电容，以减少噪声的产生用电感线圈将开关电源机壳与数控系统外壳相连，以减小共模噪声。

在交流电源输入端接入线路滤波器，不但能抑制共模噪声和常模噪声的产生，并且对外部电源噪声也同样有效，线路滤波器的电路如所示。其中共模扼流圈。和电容C2C3用以抑制共模噪声，电感L2和电容G用以抑制常模噪声。

在输出端加接共模扼流圈，用以抑制共模噪声，其电路如所示。中电容G应选用钽电容或高频无感电容，用以抑制常模噪声。

将开关电源装在金属屏蔽盒内，并与系统内其它部分尽量隔开安装，可减少噪声在系统内部的辐射干扰2阻断噪声传送路径数控系统使用现场的电磁环境一般较为恶劣，特别是附近大型电气设备启动及停止时会在公用交流电网和控制回路上产生高频瞬变噪声。这些噪声主要通过数控系统的输入电源、输入信号线和输出控制线路窜入系统内部，因此必须采取滤波、隔离和屏蔽等措施将噪声阻断在系统外部对于系统内部的一些无法消除的噪声也应采取滤波、隔离和屏蔽等措施进行处理21使用电源滤波器抑制输入电源噪声中共模扼流圈LiL2电容C3G对共模噪声进行衰减，电容CiC2G对常模噪声进行衰减另外，滤波器对噪声的实际抑制效果还取决于使用方法，应注意以下3点：滤波器要尽量靠近电源输入插座安装，进线和出线使用双绞线并靠近地电位布线，二者一定要分开走线，不能平行走线，更不能捆扎在一起滤波器的接地电阻应越小越好，最好直接安装在系统机壳上离系统接地端子最近的位置，这样能更好的抑制高频共模噪声。

数控系统内部的步进电机驱动器外围接口电路和计算机电路的电源可分别用3个滤波器供电，这样不仅能抑制外部电源干扰，还能抑制各部分之间的相互干扰22使用屏蔽变压器抑制输入电源噪声经济型数控系统的内部电路大多需要由变压器供电，普通的变压器由于初级与次级之间的耦合电容较大，对共模噪声的抑制作用较弱，而初级与次级之间插入屏蔽层的屏蔽变压器则对共模噪声有较强的抑制作用，其原理如所示中是初级共模噪声电压，C2是初级、次级与屏蔽层间的分布电容，C3是次级对地电容，屏蔽层接地阻抗为Z，这样耦合到次级的共模噪声电压V2为一般情况下Z很小，所以V2较V，大为减小，但随着频率的升高，G的阻抗减小，Z增大，抑制噪声的能力降低，所以屏蔽层的接地线应短而粗。但是，由所示的单层屏蔽变压器对常模噪声的抑制能力较弱，可增加屏蔽绕组并与初级一端相连，通过初级线圈与屏蔽绕组间的分布电容来滤除常模噪声。

23输入输出线路的隔离输入、输出线路也可能将噪声带入系统如控制电动刀架的输入输出信号线就是刀架电机浪涌噪声进入系统的通道开关量的输入、输出接口电路如所示其中光电耦合器对共模噪声有很好的抑制效果，G则可抑制常模噪声。

在车床实际加工中，为保证车螺纹时不乱牙，主轴每转一圈，主轴编码器必须输出相同数目的脉冲送给系统然而当系统外接交流变频器或其它强干扰源时，编码器的输出脉冲将被严重干扰，甚至被“吃掉”所以编码器脉冲的输入接口应使用差动比较接收器来常抑制模噪声，并且还要用高速光电耦合器进行隔离，以便抑制共模噪声，电路如所示。

机壳上应设置专门的接地端子，电源滤波器、屏蔽变压器、计算机屏蔽罩等要分别使用短而粗的导线与接地端子直接相连，接地电阻越小对高频噪声的抑制能力越强3提高计算机的抗干扰能力数控系统中计算机本身的抗干扰能力是由计算机的电路设计和软件设计共同决定的合理采用一些软硬件措施，降低计算机的噪声敏感度，一旦干扰发生时，计算机能自动进行相应的处理，尽量减小干扰造成的影响。

3.1优化电路设计经济型数控系统大多采用MCS- 51系列单片机，并扩展一些外围接口电路来实现，从抗干扰及节电的角度出发应尽量选用CMOS系列的芯片，如80C3180C3227C51282C55等。

单片机和8255的输入口应加上拉电阻，特别是中断入口应加入积分和整形电路，输出口加电流驱动器，以增强输入、输出口的抗干扰能力。单片机的扩展芯片过多时应加总线驱动器尽量选用大规模集成电路，减少使用元器件的数目，缩小印制电路板的面积设计电路板时应合理布局，尽量不要将单片机与其扩展芯片放在不同的印制电路板上，尽量加宽电源和接地布线，合理使用旁路电容，减小公共阻抗噪声和开关噪声3.2软件抗干扰措施抗干扰也是软件设计的重要任务，只要计算机能正常运行，软件抗干扰措施将会收到很好的效果。

如对输入信号进行多次采样，当多次采样结果相同时，认为输入有效；对输出信号进行多次扫描；在RAM区中设置标志和加工程序的备份，发现标志被破坏后利用备份程序恢复加工程序1王文熙。机床数字调节技术M.北京：中国科学技术出版社，1992189-20ft 3徐家政。电网干扰和监测。电子测量技术，1992（4）：23-27.（责任编辑张秋娟）24数控系统各部分之间相互干扰的抑制经济型车床数控系统一般可分为计算机驱动器、接口和电源等4部分2在空间上应将它们尽量分开，以减少相互间的干扰特别是计算机部分应单独安装在全封闭的屏蔽罩内，减少辐射干扰，接口电路应尽量靠近系统输入输出插座安装，以减少外部噪声线在系统内部的走线距离。