數控機床電氣控制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司 作者： 陶華嚴
摘要：數控機床電氣控制技術在多個行業領域都有廣泛的應用，在機械制造行業運行的過程中，主要靠數控機床電氣控制系統具體操作和運行，在信息技術高速發展的背景下，數控機床電氣控制技術逐漸得到了創新型的發展，為加工制造行業提供更多的便利，也逐漸實現了電機械制造行業經濟效益的提升。數控機床電氣控制系統在具體運行的過程中，由于環境、人為等多種因素的影響，容易出現線路干擾問題，嚴重影響數控機床電氣控制系統的正常運行，電氣隔離技術能夠有效提升數控機床電氣控制系統的運行效率，將干擾信號有效分離，促進數控機床電氣控制系統的合理化應用。文章將對數控機床電氣控制系統進行簡要概述，并對數控機床電氣控制線路在運行過程中容易受到的干擾因素進行詳細分析，最后對數控機床電氣控制線路中電氣隔離抗干擾技術的應用進行深入探究，發揮電氣隔離技術的最大應用價值，促進我國數控機床電氣控制系統的高效運行，為機械制造行業帶來更多的經濟收益。
關鍵詞：數控機床電氣控制線路；電氣隔離；應用
數控機床中包含多個控制系統，是一個綜合性較強的一體化設備，在機械制造行業的發展中不可或缺，其中的電氣控制系統在具體運行的過程中，由于變電磁場以及人為因素的影響容易出現信號接收障礙，導致實際的電氣控制效果不佳，嚴重影響數控機床設備的運行效果。為了實現數控機床電氣控制系統的自動化效果的提升，電氣隔離技術逐漸應用于電氣控制線路的運行中，促進先進的信息技術與電氣控制技術的融合發展，為機械加工制造行業的持續進步奠定堅實的基礎。下面將對數控機床電氣控制線路上的電氣隔離技術的應用相關內容進行仔細研究，通過分析多種干擾因素，采取對應措施提升數控機床電氣控制系統的運行質量，為機械制造行業的各項生產工作做好充分的準備工作。
1、 數控機床電氣控制系統概述
數控機床電氣控制系統包括多個組成部分，主要有數據輸入系統、數控系統、PLC 系統、電氣硬件電路等，每個部分都具備不同的功能。其中數據輸入系統主要的作用是將數據信息傳輸到整個電力控制系統中，然后利用數控系統進行信息的解讀和運算，并發出不同的控制信號，控制不同設備進行生產操作；PLC系統是整個數控機床電氣控制系統的控制中心，能夠在接受各種不同的控制信號后分類處理，并將不同操作設備的處理結果傳輸到數控系統中，使得數控系統能夠及時發出下一階段的指令，促進數控機床電氣控制系統的加速運轉，PLC 系統中的各個配件具備一定的結構特征，與數控系統共同實現了集中化的管理，主軸啟動系統在接收到驅動信號之后，開始自動調節
速度和輸出頻率，并利用 PLC 系統傳達給數控系統，完成機電控制系統的運行；電氣硬件電路中包含多種運行所必須的硬件，能夠有效控制電路電線的運行質量，多種不同的子系統共同促進數控機床電氣控制系統的安全、穩定運行。
2、數控機床電氣控制線路中常見的干擾因素分析
數控機床電氣控制線路在具體運行的過程中，受到多種干擾因素的影響，導致電磁信號不穩定，不同信號在傳輸過程中具有不同的途徑，數控機床電氣控制系統中的干擾元素根據傳播方式的不同以及干擾源頭的不同分為內部干擾元素和外部干擾元素兩種。內部干擾主要是指電氣控制系統中各個部件和子系統之間的相互影響，比較容易產生互相干擾的有接觸器、電源以及開關等設備，在系統內部的輸入或輸出的過程中互相干擾，導致數控機床電氣控制線路的運行不穩定。比如電氣控制系統中的接觸器在運行過程中容易受到內部開關或是線圈電壓的影響出現問題，接觸器開關的接觸部位在開合的過程中會產生不同頻率的震蕩波，母線受到震蕩波的影響，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制系統在選擇開關的過程中，應該高度重視開關的型號和功率，功率越大且載荷越大的開關更容易出現干擾現象，影響整個電氣控制系統的正常運行；接觸器線圈電壓過大也會導致整個系統受到干擾，接觸器的控制線圈在運行過程中產生的大電壓會通過繼電器釋放到整個系統中，系統中的電信號在接觸強電壓后會出現信號紊亂，造成對數控機床整個電氣系統的干擾。外部干擾因素主要是指環境因素，如果電氣控制系統的整體電磁場過強，外部電磁場環境中產生電磁耦合現象，導致整個系統的運行混亂，影響數控機床設備的正常生產。
3、 數控機床電氣控制線路上對電氣隔離技術的應用
3.1 數控機床電氣控制信號干擾中電氣隔離技術的應用
要想實現數控機床電氣控制系統的穩定運行，最有效的方式就進行電氣控制電信號的隔離，使得數控機床的控制裝置與現場之間只有信號溝通，不存在電氣交流，比較常見的電信號隔離技術有光電耦合隔離技術、脈沖變壓器隔離技術以及繼電器隔離技術等。光電耦合隔離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，避免接地回路出現信號傳輸問題，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，比較適用于強弱電連接部位，作用較大的配件是光電耦合器，通過光電耦合器實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，具有較強的隔離及效果，避免電氣控制線路運作過程中受到電磁場的干擾，并將感應到的
干擾信號傳輸到系統中，光電耦合器還能實現電氣控制系統中的開關電氣信號的隔離，在多個方面都具有信號抗干擾能力；脈沖變壓器隔離技術是一種利用脈沖變壓器為主要元件的一種隔離技術，該元件在發出脈沖信號的過程中，不能傳遞直流信號，這與 PLC 系統的運行需求保持一致，能夠促進數控系統的高效運行，脈沖變壓器信號傳遞的頻率最高可以達到十兆赫；繼電器隔離技術在具體應用的過程中，由于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圈進行信號的輸入，利用接觸點進行信號的輸出，實現了強弱電控制信號之間的有效隔離，避免電信號帶來的干擾，不同的電氣隔離技術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制系統的實際干擾情況進行合理選擇。
3.2 數控機床電氣供電系統中電氣隔離技術的應用
數控機床電氣供電系統中電氣隔離技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，供電系統中的干擾元素是非常重要的干擾源，為了從根本上解決數控機床電氣控制線路的干擾問題，需要對供電系統中的電源實施濾波、隔離等處理，可以采用濾波器進行過濾，并利用穩定器保持電壓的恒定，為了有效隔離干擾源，應該在穩定器的基礎上利用電容配件導尿管組成更強的濾波，合理控制電氣供電系統的電源電壓，避免出現噪音干擾；電源變壓器對數控機床電氣供電系統的運行具有決定性作用，隔離變壓器的應用比較廣泛，隔離變壓器的實際容量應該盡量保持在原來需要容量的一點五倍，避免接地故障的發生，線圈上的線匝可以設置保護層，然后再與地面相連，從根源上實現供電系統的安全運行；數控機床電氣供電系統中的 PLC 控制系統，應該結合隔離
變壓器與濾波器共同進行隔離操作，并使用雙層的變壓器連接線，削弱干擾信號，從而達到較好的隔離效果。
以交流電源隔離技術為例，交流電源隔離技術在具體應用的過程中，由于交流電傳輸過程中的干擾波頻率較高，所以需要在供電系統中的控制裝置以及電氣裝置中都實施干擾波的削弱，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干擾的，這是由于普通的變壓器在應用的過程中雖然能夠體現一次繞組和二次繞組之間的絕緣效果，但是在噪音在繞組過程中通過電容的耦合還會出現較大的噪音，采取電源隔離變壓器能夠有效解決這一問題，在兩次繞組之間添加隔離層，避免噪音干擾，提高供電系統
中各項設備的運行質量。
4、結語
綜上所述，是本文對數控機床電氣控制線路上對電氣隔離的應用相關內容的研究，只有深入了解數控機床電氣控制系統的組成和干擾因素，并利用電氣隔離技術實現電氣控制系統和供電系統運行安全性、穩定性的提升，加強對電磁干擾的預防和管理，注重電氣系統維護人員的安全意識的提升，才能更好地防護數控機床各項設備，實現數控機床生產和操作效率的提升，為相關的機械制造企業的現代化發展提供有力的基礎。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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