Cómo prevenir interferencias entre computadoras y cajas eléctricas CNC

Con la aplicación generalizada de máquinas herramienta CNC en la industria de procesamiento de mi país, el mantenimiento y la aplicación de máquinas herramienta CNC están surgiendo gradualmente en la industria de maquinaria de mi país. Sin embargo, debido a diversas razones, los usuarios a veces no tienen forma de lidiar con las alarmas, o incluso explicar dónde ocurre la falla. Esto también hace que el personal de mantenimiento a menudo se sienta confundido después de escuchar la descripción de la falla. De hecho, muchas alarmas de fallo son causadas por interferencias eléctricas. Según mi propia experiencia, este artículo utiliza el sistema FANUC como ejemplo para explicar algunas medidas antiinterferencias.

1. Introducción a las interferencias y antiinterferencias

1. Los siguientes tipos de ruido provocan interferencias en los equipos electrónicos de la red eléctrica:

1) Conducidos ruido

Por ejemplo, el ruido generado por el servoamplificador puede causar interferencias en los equipos electrónicos conectados a la misma fuente de alimentación a través de la conducción del cable, como se muestra en la siguiente figura.

2) Ruido (radio) irradiado

Por ejemplo, el ruido generado por el servoamplificador puede provocar interferencias en los equipos electrónicos circundantes a través de la radiación del cable de alimentación. Los cables de alimentación actúan como antenas transmisoras que emiten señales de interferencia de ruido en todas direcciones, como se muestra en la siguiente figura.

3) Ruido inducido (inducción)

Interferencia causada por inducción o acoplamiento capacitivo cuando los cables del equipo están demasiado cerca, como se muestra en la siguiente figura.

2. Medidas antiinterferencias:

Los ruidos mencionados anteriormente, si los gabinetes eléctricos y el cableado no se manejan adecuadamente durante la fabricación de la máquina herramienta, causarán un funcionamiento inestable del sistema debido a interferencias. . Según la práctica y la experiencia, a continuación se presentan algunas medidas antiinterferentes básicas que los fabricantes de máquinas herramienta deben tomar.

1) El sistema de control, incluido el servoamplificador y la unidad de accionamiento del husillo, debe instalarse en un armario eléctrico metálico sellado.

2) Preste atención al cableado y al cableado: las líneas de señal y las líneas de alimentación deben enrutarse por separado, y el enrutamiento de los cables debe estar cerca de la pared metálica del gabinete eléctrico.

3) Las líneas de señal deben estar blindadas: las señales de comando y las líneas de señal de retroalimentación (como las señales del codificador) deben estar blindadas. Los cables blindados deben conectarse a tierra por separado.

4) El controlador, amplificador y servomotor deben conectarse a tierra por separado.

5) Se deben agregar filtros y amortiguadores de sobretensiones a las líneas de entrada a la red eléctrica.

6) Se debe agregar un amortiguador de sobretensiones al controlador de la bobina electromagnética de un contactor, relé u otro aparato eléctrico. 7) Los contactores del circuito principal de motores como transportadores de virutas, bombas hidráulicas, bombas de lubricación de rieles guía, etc. deben estar equipados con amortiguadores de sobretensiones del circuito principal.

2. Algunas formas de resistir las interferencias en el trabajo.

1． Fuente de alimentación del controlador CNC

Por compatibilidad, la fuente de alimentación del controlador CNC FANUC actual es siempre DC 24V. Generalmente se utiliza una fuente de alimentación regulada de 24V comprada en el mercado.

Al elegir esta fuente de alimentación, preste atención a:

1) Capacidad

La capacidad debe ser suficiente, con un cierto margen (aproximadamente +20% ). Si la capacidad es insuficiente, es posible que el sistema no funcione o funcione incorrectamente.

2) Tasa de cambio de sin carga a carga completa

Cuando está cargado, el voltaje de la fuente de alimentación debe caer y la tasa de cambio no debe ser superior al 2%.

3) Deformación de la tensión de salida

La tensión de salida no puede ser discontinua. Los componentes/dispositivos del controlador CNC funcionan a alta velocidad y las fluctuaciones instantáneas de voltaje pueden provocar errores en su funcionamiento. Se requiere que la interrupción instantánea del voltaje de entrada no exceda el valor permitido.

Preste atención a la fuente de alimentación cuando utilice:

1) No conecte los puntos de E/S a la fuente de alimentación. Los puntos de E/S de la parte de control de potencia fuerte. de la máquina herramienta debe utilizar otra fuente de alimentación.

2) Preste atención a la secuencia de encendido y apagado cuando la use, especialmente si la máquina herramienta tiene un controlador de eje de gravedad, debe asegurarse de que el motor impulsor del eje de gravedad consuma completamente energía. Sólo entonces se puede desconectar la alimentación del servo.

2． El circuito de entrada de energía de la máquina herramienta

se muestra en la siguiente figura.

Transformador: Cuando se utilizan servomotores y motores de husillo de tipo 200 V, como se muestra en la figura anterior, se requiere un transformador para la línea de entrada de energía. Debido al aislamiento del transformador, la capacidad antiinterferencias mejora hasta cierto punto. En nuestro país se recomienda utilizar este tipo según la situación de la red eléctrica.

Filtro de red eléctrica: el filtro de ruido en la imagen La siguiente imagen es un diagrama de circuito de un filtro realmente usado. Utilice un filtro para filtrar:

1) Ruido irradiado por los cables.

2) Ruido conducido debido a capacitancia parásita (parásita).

Absorbedor de sobretensión: Para evitar interferencias causadas por sobrecorriente causada por rayos u otros equipos eléctricos cercanos, se debe conectar un amortiguador de sobretensión a la línea entrante. Como se muestra en la figura, el amortiguador de sobretensiones tiene dos caminos: entre las líneas de la red eléctrica y entre cada línea y tierra. El cableado del amortiguador de sobretensiones debe ser lo más corto posible y el área de la sección transversal del cable debe ser suficiente, aproximadamente 2 mm2.

Reactor de CA: Se debe conectar un reactor de CA detrás del contactor principal (MCC) (como se muestra en la figura anterior).

Disyuntor: El disyuntor utilizado en la ubicación de la imagen debe tener función de protección contra fugas. Cuando se utilizan servomotores y motores de husillo de 400 V, no se necesita el transformador. Pero el uso de un transformador mejorará la confiabilidad operativa. Cuando no se utiliza un transformador, se debe agregar un filtro de red al circuito.

3． Conexión a tierra

Como se muestra en la figura anterior, el sistema de puesta a tierra de las máquinas herramienta CNC se puede dividir en: tierra de señal, tierra del chasis y tierra del sistema.

1) Tierra de señal (SG): Es el nivel de referencia (0V) proporcionado a la señal de control.

2) Tierra del chasis (FG): Es una capa protectora que aísla el ruido interno y externo para un funcionamiento confiable y resistencia a interferencias. El chasis, las cubiertas, las placas de montaje y los blindajes de los cables de interfaz de cada unidad deben conectarse entre sí.

3) Tierra Sistemática (SG): Es una tierra de protección. Conecte la tierra del chasis de cada dispositivo a tierra para proteger al personal y al equipo de descargas eléctricas cuando hay fugas o cortocircuitos, y también para permitir que el ruido de interferencia fluya hacia la tierra.

La imagen de arriba es el diagrama de conexión a tierra del servoamplificador del sistema fanuc.

Tenga cuidado al realizar la conexión a tierra:

1) La tierra de la señal (0V) y la tierra del chasis (FG) de una unidad están conectadas en un solo punto.

2) La tierra del chasis del sistema de señal y la tierra del chasis de la sección de potencia deben estar separadas para evitar que el ruido de la sección de potencia interfiera con la señal.

3) Como se muestra en la figura anterior, el punto de tierra del CAX1 del módulo de potencia debe estar conectado a la tierra del chasis.

4) El cable de tierra debe ser lo suficientemente grueso, al menos tan grueso como el cable de alimentación.

5) La resistencia a tierra (tierra del sistema) debe ser inferior a 100Ω.

4． Cableado, enrutamiento y blindaje

Los cables se pueden dividir en líneas de señal de corriente fuerte (potencia) y líneas de señal de corriente débil. Las líneas de señal de corriente fuerte incluyen: líneas de entrada de amplificador, líneas de alimentación de motor, bobinas de contactor, bobinas de relé u otras líneas de señal de potencia en el gabinete eléctrico de la máquina herramienta. Estas señales son de 24 V o más, CC o CA. Las señales de corriente débiles incluyen: líneas de señal de control y líneas de señal de respuesta entre el NC y el amplificador, líneas de retroalimentación, líneas de señal de varios sensores, etc. Estas señales son de 5 V o menos. Si los dos cables están demasiado cerca uno del otro al enrutarlos, como se mencionó anteriormente, la señal de corriente fuerte causará interferencia a la señal de corriente débil, por lo que los requisitos son:

1) Los cables deben enrutarse por separado : deben estar atados y separados a cierta distancia.

2) Las líneas de señal de corriente débil deben estar blindadas y la capa de blindaje debe estar conectada a tierra. Debe haber una placa de conexión a tierra en el gabinete eléctrico y los cables blindados de cada unidad están conectados a tierra a través de la placa de conexión a tierra, como se muestra en la siguiente figura. Además, como se muestra en la figura, la placa de tierra para corriente fuerte (potencia) debe estar separada de la placa de tierra para corriente débil por una cierta distancia. No utilice una placa de tierra directamente con otros sistemas (como controladores PLC, equipos de materiales, equipos de prueba externos, etc.).

3) Las líneas de señal de un mismo amplificador deben conectarse a la misma placa de tierra, como se muestra en la siguiente figura.

4) Los cables deben mantenerse lo más cortos posible para evitar pérdidas de energía y reducir las interferencias.

5) El cableado debe estar cerca de la pared metálica del armario eléctrico. El cableado no debe rozar las piezas móviles y no debe desgastarse.

6) Los cables deben estar conectados firmemente, de lo contrario causará: caída de voltaje, debilitamiento de la potencia de la señal, interferencia de chispas debido a la alta resistencia de contacto.

7) La funda exterior metálica del cable blindado debe sujetarse firmemente con una abrazadera para cables y conectarse a la placa de tierra.

5. Amortiguador de sobretensiones

Cuando se utilizan componentes inductivos (como bobinas de contactores, relés, etc.) en el circuito, se utilizan dispositivos de eliminación de ruido como amortiguadores de sobretensiones (resistencias, circuitos de condensadores) o diodos (conexión inversa) para eliminar interferencias con el mundo exterior cuando el circuito está funcionando. La siguiente figura muestra el cableado utilizando resistencias y condensadores. Este circuito se usa en circuitos de CA y los diodos se usan en circuitos de CC.

6. Diseño del armario eléctrico

1) El armario eléctrico debe ser metálico y estar sellado. Debido a que el gabinete eléctrico de metal sellado puede aislar la radiación electromagnética, los dispositivos dentro del gabinete protector están protegidos contra interferencias.

Por supuesto, también puede aislar las ondas electromagnéticas generadas por el equipo interno durante el funcionamiento para evitar interferencias con el equipo externo. Un gabinete eléctrico conectado a tierra también puede conducir corriente de fuga a tierra y conectar a tierra el campo electrostático, asegurando así que el gabinete tenga potencial cero y protegiendo la seguridad de las personas y los equipos contra descargas eléctricas.

Lo más importante en la fabricación de armarios eléctricos es mantener una buena conductividad (conductividad eléctrica, conductividad magnética) y rendimiento de blindaje de campos electromagnéticos, por lo que los requisitos son:

2) El Las costuras deben estar soldadas, sin espacios.

3) Cuanto más pequeña sea la incisión o abertura, mejor. La cubierta y la puerta deben estar cerca del gabinete y usar juntas de sellado conductoras.

4) Al conectar a conductores externos, se debe raspar y pintar la superficie.

Piense en los puntos anteriores cuando realice trabajos de mantenimiento reales y diseño y construcción eléctricos. Aquí solo tomamos el sistema FANUC como ejemplo. Los requisitos de cada fabricante de máquinas herramienta son ligeramente diferentes, por lo que debe seguir estrictamente los requisitos de blindaje y conexión a tierra del fabricante del sistema para la conexión a tierra durante el trabajo. Otra idea importante es que los clientes deben prestar atención a las condiciones de conexión a tierra del sitio durante el servicio en el sitio y juzgar las fallas de las máquinas herramienta en función de la situación real. Preste atención a si hay equipos de procesamiento eléctrico en el mismo taller y preste atención a las fuentes de interferencia y si el método de conexión a tierra entre los vehículos es correcto. Cuando encuentre una alarma inexplicable, primero puede eliminar la causa de la interferencia y luego realizar las reparaciones. Espero que mis conocimientos sean útiles para la mayoría de los colegas de mantenimiento de máquinas herramienta CNC.