噪聲傳輸路徑及受擾設(shè)備3方面入手，提出了提高經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)抗干擾能力的一些方法，即抑制噪聲源、阻斷噪聲傳輸路徑、提高數(shù)控系統(tǒng)核心部分一一計(jì)算機(jī)的抗干擾能力。實(shí)踐證明，根據(jù)具體情況靈活使用這些方法能有效提高經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)的抗干擾能力：經(jīng)濟(jì)型車(chē)床；數(shù)控系統(tǒng)；電磁噪聲；抗干擾0引言經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)1的使用環(huán)境較為惡劣，來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部外部的電磁噪聲常常干擾數(shù)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至造成惡性事故，并且要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)，付出很大代價(jià)才能排除干擾因此，數(shù)控系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)尤顯重要。

 

　　一般情況下，形成電磁干擾有3個(gè)條件p：向外發(fā)送噪聲的噪聲源；傳輸電磁噪聲的路徑；承受電磁干擾的受擾設(shè)備。為了保證數(shù)控系統(tǒng)在使用電磁環(huán)境中免受干擾，必須從設(shè)計(jì)階段就采取相應(yīng)措施：抑制噪聲源，直接消除干擾原因；阻斷噪聲的傳送路徑；提高數(shù)控系統(tǒng)核心部分一一計(jì)算機(jī)的抗干擾能力。

 

　　1抑制噪聲源干擾數(shù)控系統(tǒng)的噪聲可分為外部噪聲和內(nèi)部噪聲。對(duì)于外部噪聲，不可能將它直接消除，只有盡量避開(kāi)它，而對(duì)于內(nèi)部噪聲則應(yīng)盡量消除下面討論消除內(nèi)部及外部噪聲的一些措施1.1消除切換感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的瞬變?cè)肼暻袚Q繼電器、接觸器及電機(jī)等感性負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的浪涌電壓，峰值可高達(dá)幾千伏，其脈沖功率足以損壞半導(dǎo)體器件。并且該涌浪電壓所含有的高次諧波將通過(guò)電源線、導(dǎo)線間的分布電容及絕緣電阻等侵入數(shù)控系統(tǒng)，干擾微型計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。這種瞬變?cè)肼暱捎貌⒙?lián)二極管或接入RC吸收回路等方法加以抑制如在控制機(jī)床主電機(jī)和電動(dòng)刀架電機(jī)的直流繼電器線圈上并聯(lián)二極管，在接觸器線圈及電機(jī)繞組上并聯(lián)RC吸收回路，實(shí)踐證明這種方法的抑制效果非常明顯另外，還可采用晶閘管過(guò)零開(kāi)關(guān)代替交流接觸器，這樣可較為徹底地消除瞬變?cè)肼?.2消除直流電源噪聲大部分經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的電源（+ 5V）是由三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的，電路簡(jiǎn)單可靠但是對(duì)從外部交流電網(wǎng)竄入的電源噪聲的抑制能力很弱，可采用所示的多級(jí)濾波電路加強(qiáng)濾波。中電容C2C4C6和電感Li用來(lái)抑制常模噪聲。

 

　　電路中有TTL器件時(shí)，其開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間為5- 10ns，在瞬變電流和公共阻抗的作用下，直流電源線上產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲，使電路的噪聲容限降低，導(dǎo)致邏輯電路和微處理器誤動(dòng)作減小開(kāi)關(guān)噪聲的有效方法是在每個(gè)集成電路的電源端與接地端之間接入一個(gè)0. 01~0.1F的限噪鉭電容或高頻無(wú)感濾波電容，在設(shè)計(jì)電路板時(shí)應(yīng)將此電容安裝在該集成電路的電源輸入側(cè)，并盡量縮短電容的配線1.3消除開(kāi)關(guān)電源的噪聲目前，開(kāi)關(guān)電源在數(shù)控系統(tǒng)中得到廣泛使用，但是開(kāi)關(guān)電源的噪聲大、噪聲頻譜寬及高頻輻射干擾嚴(yán)重，這些固有的缺點(diǎn)不能從根本上予以消除，只能使用隔離、濾波和屏蔽等措施來(lái)阻斷噪聲的傳輸，具體方法如下：減小開(kāi)關(guān)級(jí)晶體管與電源屏蔽殼之間的耦合電容，以減少噪聲的產(chǎn)生用電感線圈將開(kāi)關(guān)電源機(jī)殼與數(shù)控系統(tǒng)外殼相連，以減小共模噪聲。

 

　　在交流電源輸入端接入線路濾波器，不但能抑制共模噪聲和常模噪聲的產(chǎn)生，并且對(duì)外部電源噪聲也同樣有效，線路濾波器的電路如所示。其中共模扼流圈。和電容C2C3用以抑制共模噪聲，電感L2和電容G用以抑制常模噪聲。

 

　　在輸出端加接共模扼流圈，用以抑制共模噪聲，其電路如所示。中電容G應(yīng)選用鉭電容或高頻無(wú)感電容，用以抑制常模噪聲。

 

　　將開(kāi)關(guān)電源裝在金屬屏蔽盒內(nèi)，并與系統(tǒng)內(nèi)其它部分盡量隔開(kāi)安裝，可減少噪聲在系統(tǒng)內(nèi)部的輻射干擾2阻斷噪聲傳送路徑數(shù)控系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境一般較為惡劣，特別是附近大型電氣設(shè)備啟動(dòng)及停止時(shí)會(huì)在公用交流電網(wǎng)和控制回路上產(chǎn)生高頻瞬變?cè)肼暋＿@些噪聲主要通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的輸入電源、輸入信號(hào)線和輸出控制線路竄入系統(tǒng)內(nèi)部，因此必須采取濾波、隔離和屏蔽等措施將噪聲阻斷在系統(tǒng)外部對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的一些無(wú)法消除的噪聲也應(yīng)采取濾波、隔離和屏蔽等措施進(jìn)行處理21使用電源濾波器抑制輸入電源噪聲中共模扼流圈LiL2電容C3G對(duì)共模噪聲進(jìn)行衰減，電容CiC2G對(duì)常模噪聲進(jìn)行衰減另外，濾波器對(duì)噪聲的實(shí)際抑制效果還取決于使用方法，應(yīng)注意以下3點(diǎn)：濾波器要盡量靠近電源輸入插座安裝，進(jìn)線和出線使用雙絞線并靠近地電位布線，二者一定要分開(kāi)走線，不能平行走線，更不能捆扎在一起濾波器的接地電阻應(yīng)越小越好，*好直接安裝在系統(tǒng)機(jī)殼上離系統(tǒng)接地端子*近的位置，這樣能更好的抑制高頻共模噪聲。

 

　　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器外圍接口電路和計(jì)算機(jī)電路的電源可分別用3個(gè)濾波器供電，這樣不僅能抑制外部電源干擾，還能抑制各部分之間的相互干擾22使用屏蔽變壓器抑制輸入電源噪聲經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部電路大多需要由變壓器供電，普通的變壓器由于初級(jí)與次級(jí)之間的耦合電容較大，對(duì)共模噪聲的抑制作用較弱，而初級(jí)與次級(jí)之間插入屏蔽層的屏蔽變壓器則對(duì)共模噪聲有較強(qiáng)的抑制作用，其原理如所示中是初級(jí)共模噪聲電壓，C2是初級(jí)、次級(jí)與屏蔽層間的分布電容，C3是次級(jí)對(duì)地電容，屏蔽層接地阻抗為Z，這樣耦合到次級(jí)的共模噪聲電壓V2為一般情況下Z很小，所以V2較V，大為減小，但隨著頻率的升高，G的阻抗減小，Z增大，抑制噪聲的能力降低，所以屏蔽層的接地線應(yīng)短而粗。但是，由所示的單層屏蔽變壓器對(duì)常模噪聲的抑制能力較弱，可增加屏蔽繞組并與初級(jí)一端相連，通過(guò)初級(jí)線圈與屏蔽繞組間的分布電容來(lái)濾除常模噪聲。

 

　　23輸入輸出線路的隔離輸入、輸出線路也可能將噪聲帶入系統(tǒng)如控制電動(dòng)刀架的輸入輸出信號(hào)線就是刀架電機(jī)浪涌噪聲進(jìn)入系統(tǒng)的通道開(kāi)關(guān)量的輸入、輸出接口電路如所示其中光電耦合器對(duì)共模噪聲有很好的抑制效果，G則可抑制常模噪聲。

 

　　在車(chē)床實(shí)際加工中，為保證車(chē)螺紋時(shí)不亂牙，主軸每轉(zhuǎn)一圈，主軸編碼器必須輸出相同數(shù)目的脈沖送給系統(tǒng)然而當(dāng)系統(tǒng)外接交流變頻器或其它強(qiáng)干擾源時(shí)，編碼器的輸出脈沖將被嚴(yán)重干擾，甚至被“吃掉”所以編碼器脈沖的輸入接口應(yīng)使用差動(dòng)比較接收器來(lái)常抑制模噪聲，并且還要用高速光電耦合器進(jìn)行隔離，以便抑制共模噪聲，電路如所示。

 

　　機(jī)殼上應(yīng)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的接地端子，電源濾波器、屏蔽變壓器、計(jì)算機(jī)屏蔽罩等要分別使用短而粗的導(dǎo)線與接地端子直接相連，接地電阻越小對(duì)高頻噪聲的抑制能力越強(qiáng)3提高計(jì)算機(jī)的抗干擾能力數(shù)控系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)本身的抗干擾能力是由計(jì)算機(jī)的電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)共同決定的合理采用一些軟硬件措施，降低計(jì)算機(jī)的噪聲敏感度，一旦干擾發(fā)生時(shí)，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，盡量減小干擾造成的影響。

 

　　3.1優(yōu)化電路設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)大多采用MCS- 51系列單片機(jī)，并擴(kuò)展一些外圍接口電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，從抗干擾及節(jié)電的角度出發(fā)應(yīng)盡量選用CMOS系列的芯片，如80C3180C3227C51282C55等。

 

　　單片機(jī)和8255的輸入口應(yīng)加上拉電阻，特別是中斷入口應(yīng)加入積分和整形電路，輸出口加電流驅(qū)動(dòng)器，以增強(qiáng)輸入、輸出口的抗干擾能力。單片機(jī)的擴(kuò)展芯片過(guò)多時(shí)應(yīng)加總線驅(qū)動(dòng)器盡量選用大規(guī)模集成電路，減少使用元器件的數(shù)目，縮小印制電路板的面積設(shè)計(jì)電路板時(shí)應(yīng)合理布局，盡量不要將單片機(jī)與其擴(kuò)展芯片放在不同的印制電路板上，盡量加寬電源和接地布線，合理使用旁路電容，減小公共阻抗噪聲和開(kāi)關(guān)噪聲3.2軟件抗干擾措施抗干擾也是軟件設(shè)計(jì)的重要任務(wù)，只要計(jì)算機(jī)能正常運(yùn)行，軟件抗干擾措施將會(huì)收到很好的效果。

 

　　如對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行多次采樣，當(dāng)多次采樣結(jié)果相同時(shí)，認(rèn)為輸入有效；對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行多次掃描；在RAM區(qū)中設(shè)置標(biāo)志和加工程序的備份，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志被破壞后利用備份程序恢復(fù)加工程序1王文熙。機(jī)床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)M.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1992189-20ft 3徐家政。電網(wǎng)干擾和監(jiān)測(cè)。電子測(cè)量技術(shù)，1992（4）：23-27.（責(zé)任編輯張秋娟）24數(shù)控系統(tǒng)各部分之間相互干擾的抑制經(jīng)濟(jì)型車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)一般可分為計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)器、接口和電源等4部分2在空間上應(yīng)將它們盡量分開(kāi)，以減少相互間的干擾特別是計(jì)算機(jī)部分應(yīng)單獨(dú)安裝在全封閉的屏蔽罩內(nèi)，減少輻射干擾，接口電路應(yīng)盡量靠近系統(tǒng)輸入輸出插座安裝，以減少外部噪聲線在系統(tǒng)內(nèi)部的走線距離。

 

　　抑幫遵-外外殼接地不良造成的共模干擾和系統(tǒng)內(nèi)部電路間的相互干擾rightsreserved，http://www.cnki.net 1994-2（蔣建男安寧國(guó)人！al 2驅(qū)動(dòng)器接口電路與計(jì)算機(jī)間的連接線應(yīng)該采用雙絞線或屏蔽線并與電源線、電機(jī)線和其它噪聲線分開(kāi)走線計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)器和接口應(yīng)由不同的電源濾波器屏蔽變壓器供電計(jì)算機(jī)送往驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)也應(yīng)經(jīng)光電耦合器隔離25優(yōu)化接地設(shè)計(jì)正確的接地能更好的抑制噪聲的傳輸。對(duì)于小型數(shù)控系統(tǒng)其內(nèi)部電路應(yīng)采用浮地方式，即計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和外部接口這3者的接地相互隔離并且與機(jī)殼絕緣，其絕緣電阻越大越好，這種接地方式有利于