Jako kluczowy element niektórych urządzeń automatyki, niezawodność i stabilność systemu sterowania ruchem bezpośrednio wpływają na wydajność urządzenia, a jednym z głównych czynników wpływających na jego niezawodność i stabilność jest problem przeciwdziałania zakłóceniom. Dlatego też, skuteczne rozwiązanie problemu zakłóceń jest kwestią, której nie można pominąć podczas projektowania systemu sterowania ruchem.
1. Zjawisko interferencji
W zastosowaniach często spotykane są następujące główne zjawiska interferencyjne:
1. Jeżeli układ sterowania nie wyda polecenia, silnik obraca się nieregularnie.
2. Gdy serwomotor przestaje się poruszać, a sterownik ruchu odczytuje położenie silnika, wartość sprzężona zwrotnie z enkodera fotoelektrycznego na końcu silnika skacze losowo.
3. Podczas pracy serwomotoru wartość odczytana z enkodera nie zgadza się z wartością wydanego polecenia, a wartość błędu jest losowa i nieregularna.
4. Podczas pracy serwomotoru różnica między odczytaną wartością enkodera a wydaną wartością polecenia jest wartością stabilną lub zmienia się okresowo.
5. Sprzęt korzystający z tego samego źródła zasilania co system serwo prądu przemiennego (np. wyświetlacz itp.) nie działa prawidłowo.
2. Analiza źródeł zakłóceń
Istnieją dwa główne typy kanałów, które zakłócają wejście do systemu sterowania ruchem:
1. Zakłócenie kanału transmisji sygnału, zakłócenia wchodzą przez kanał wejściowy sygnału i kanał wyjściowy podłączony do systemu;
2. zakłócenia w systemie zasilania.
Kanał transmisji sygnału to sposób, w jaki system sterowania lub sterownik odbiera sygnały zwrotne i wysyła sygnały sterujące, ponieważ fala impulsowa będzie opóźniona i zniekształcona na linii transmisyjnej, tłumieniu i zakłóceniu kanału. W procesie transmisji głównym czynnikiem są długotrwałe zakłócenia.
W każdym zasilaczu i liniach przesyłowych występują rezystancje wewnętrzne. To właśnie one powodują zakłócenia w zasilaniu. Jeśli nie ma rezystancji wewnętrznej, niezależnie od rodzaju zakłóceń absorbowanych przez zwarcie zasilacza, w linii nie pojawi się napięcie zakłócające. Sam sterownik serwosilnika AC jest również silnym źródłem zakłóceń, które mogą zakłócać pracę innych urządzeń poprzez zasilanie.
System sterowania ruchem
Trzy środki przeciwzakłóceniowe
1. Projekt przeciwzakłóceniowy układu zasilania
(1) Zasilanie należy realizować w grupach, na przykład oddzielając zasilanie napędu silnika od zasilania sterowania, aby zapobiec zakłóceniom między urządzeniami.
(2) Zastosowanie filtrów przeciwzakłóceniowych może również skutecznie tłumić zakłócenia powodowane przez serwonapędy prądu przemiennego i inne urządzenia. Takie rozwiązanie może skutecznie tłumić wspomniane powyżej zjawiska interferencyjne.
(3) Zastosowano transformator izolacyjny. Biorąc pod uwagę, że szum o wysokiej częstotliwości przechodzi przez transformator głównie nie poprzez wzajemne sprzężenie indukcyjne uzwojeń pierwotnego i wtórnego, lecz poprzez sprzężenie pojemności pasożytniczych pierwotnego i wtórnego, strony pierwotna i wtórna transformatora izolacyjnego są izolowane warstwami ekranującymi w celu zmniejszenia ich pojemności rozproszonej i poprawy odporności na zakłócenia w trybie wspólnym.
2. Konstrukcja kanału transmisji sygnału odporna na zakłócenia
(1) Środki izolacji sprzężenia fotoelektrycznego
W procesie transmisji na duże odległości, zastosowanie transoptorów może spowodować przerwanie połączenia między systemem sterowania a kanałem wejściowym, kanałem wyjściowym oraz kanałami wejściowym i wyjściowym serwonapędu. Jeśli w obwodzie nie zostanie zastosowana izolacja fotoelektryczna, zewnętrzny sygnał interferencyjny przedostanie się do systemu lub bezpośrednio do serwonapędu, powodując zjawisko pierwszej interferencji.
Główną zaletą sprzężenia fotoelektrycznego jest to, że skutecznie tłumi ono przepięcia i różnego rodzaju zakłócenia,
W rezultacie stosunek sygnału do szumu w procesie transmisji sygnału ulega znacznej poprawie. Głównym powodem jest to, że chociaż szum interferencyjny ma dużą amplitudę napięcia, jego energia jest niewielka i może generować jedynie słaby prąd. Dioda elektroluminescencyjna w części wejściowej transoptora pracuje pod wpływem prądu, a ogólny prąd przewodzenia wynosi 10-15 mA, więc nawet w przypadku zakłóceń o dużej amplitudzie, są one tłumione, ponieważ nie mogą one dostarczyć wystarczającego prądu.
(2) Przewód ekranowany skrętką i transmisja długoprzewodowa
Na sygnał podczas transmisji będą oddziaływać czynniki zakłócające, takie jak pole elektryczne, pole magnetyczne i impedancja uziemienia. Zastosowanie uziemionego przewodu ekranującego może zredukować zakłócenia pola elektrycznego.
W porównaniu z kablem koncentrycznym kabel skrętkowy ma niższe pasmo częstotliwości, ale charakteryzuje się wysoką impedancją falową i dużą odpornością na szumy trybu wspólnego, co umożliwia wzajemne znoszenie się zakłóceń indukcji elektromagnetycznej.
Ponadto, w procesie transmisji na duże odległości, różnicowa transmisja sygnału jest zazwyczaj stosowana w celu poprawy odporności na zakłócenia. Zastosowanie ekranowanej skrętki do transmisji długodystansowej może skutecznie tłumić zjawisko interferencji drugiego, trzeciego i czwartego rzędu.
(3) Ziemia
Uziemienie może wyeliminować napięcie szumowe generowane podczas przepływu prądu przez przewód uziemiający. Oprócz uziemienia układu serwo, przewód ekranujący sygnał powinien być również uziemiony, aby zapobiec indukcji elektrostatycznej i zakłóceniom elektromagnetycznym. Brak prawidłowego uziemienia może prowadzić do wystąpienia drugiego zjawiska interferencji.
Czas publikacji: 06-03-2021