數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施與故障分析學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施與故障數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施與故障(gzhng)分分析析第一頁，共53頁。2022-4-192第1頁/共53頁第二頁，共53頁。2022-4-193拉線式角編碼器拉線式角編碼器利用線輪，能將利用線輪，能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)(xunzhun)運(yùn)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。第2頁/共53頁第三頁，共53頁。2022-4-194第3頁/共53頁第四頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第4頁/共53頁第五頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第5頁/共53頁第六頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分一一.位置檢測(cè)故障形式位置檢測(cè)故障形式大多數(shù)情況下，當(dāng)位置控制

2、出現(xiàn)大多數(shù)情況下，當(dāng)位置控制出現(xiàn)(chxin)故障時(shí)，往往在故障時(shí)，往往在CRT上顯示報(bào)上顯示報(bào)警號(hào)及報(bào)警信息。警號(hào)及報(bào)警信息。輪廓誤差監(jiān)視報(bào)警輪廓誤差監(jiān)視報(bào)警:正在運(yùn)動(dòng)的軸實(shí)際位置誤差超過機(jī)床參正在運(yùn)動(dòng)的軸實(shí)際位置誤差超過機(jī)床參數(shù)所設(shè)定的允差值；數(shù)所設(shè)定的允差值；靜態(tài)誤差監(jiān)視靜態(tài)誤差監(jiān)視 報(bào)警報(bào)警:機(jī)床坐標(biāo)軸定位時(shí)的實(shí)際位置與給定位機(jī)床坐標(biāo)軸定位時(shí)的實(shí)際位置與給定位置之差超過機(jī)床參數(shù)設(shè)定的允差值；置之差超過機(jī)床參數(shù)設(shè)定的允差值；測(cè)量裝置監(jiān)控報(bào)警測(cè)量裝置監(jiān)控報(bào)警:位置測(cè)量硬件有故障。位置測(cè)量硬件有故障。 第6頁/共53頁第七頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分二二.位置檢測(cè)元件的維護(hù)位

3、置檢測(cè)元件的維護(hù)(wih)1.光柵光柵 光柵有兩種形式：一是透射光柵，光柵有兩種形式：一是透射光柵，即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔密集線紋；二是反射光柵，即在長(zhǎng)條形金密集線紋；二是反射光柵，即在長(zhǎng)條形金屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的密集線紋。光柵輸出信號(hào)有：兩個(gè)相位信密集線紋。光柵輸出信號(hào)有：兩個(gè)相位信號(hào)輸出，用于辨向；一個(gè)零標(biāo)志信號(hào)，用號(hào)輸出，用于辨向；一個(gè)零標(biāo)志信號(hào)，用于機(jī)床回參考點(diǎn)的控制。于機(jī)床回參考點(diǎn)的控制。對(duì)光柵尺的維護(hù)對(duì)光柵尺的維護(hù)(wih)要注意以要注意以下幾點(diǎn)：下幾點(diǎn)： 第7頁/共53頁第八頁，

4、共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第8頁/共53頁第九頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分二二.位置檢測(cè)元件的維護(hù)位置檢測(cè)元件的維護(hù)2.光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器是在一個(gè)圓盤的邊光電脈沖編碼器是在一個(gè)圓盤的邊緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別裝有光源和光敏元件。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光裝有光源和光敏元件。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光線的明暗變化，經(jīng)光敏元件變成電信號(hào)的線的明暗變化，經(jīng)光敏元件變成電信號(hào)的強(qiáng)弱，從而得到強(qiáng)弱，從而得到(d do)脈沖信號(hào)。編碼脈沖信號(hào)。編碼器的輸出信號(hào)有：兩個(gè)相位信號(hào)輸出，用器的輸出信號(hào)有：兩個(gè)相位信號(hào)輸出，用于辨向

5、；一個(gè)零標(biāo)志信號(hào)（又稱一轉(zhuǎn)信號(hào)）于辨向；一個(gè)零標(biāo)志信號(hào)（又稱一轉(zhuǎn)信號(hào)）用于機(jī)床返回參考點(diǎn)的控制。另外，還有用于機(jī)床返回參考點(diǎn)的控制。另外，還有+5V電源和接地端。電源和接地端。編碼器的維護(hù)主要注意兩個(gè)問題。編碼器的維護(hù)主要注意兩個(gè)問題。 第9頁/共53頁第十頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第10頁/共53頁第十一頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第11頁/共53頁第十二頁，共53頁。安裝時(shí)，必須保持定尺和滑尺相對(duì)平行，且定尺固定螺栓不得超過尺面，調(diào)整間隙在0.090.15mm為宜。不要損壞定尺表面耐切削液涂層和滑尺表面一層帶絕緣層的鋁箔，否則，會(huì)腐蝕厚度較小的電解銅箔。接

6、線時(shí)要分清(fn qng)滑尺的正弦繞組和余弦繞組，其阻值基本相同，這兩個(gè)繞組必須分別接入勵(lì)磁電壓。2022年4月19日2時(shí)08分第12頁/共53頁第十三頁，共53頁。阻值卻不同，一般定子電阻阻值稍大，有時(shí)補(bǔ)償繞組自行短接或接入一個(gè)阻抗。由于結(jié)構(gòu)上與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)相似，因此，碳刷磨損(m sn)到一定程度后要更換。2022年4月19日2時(shí)08分第13頁/共53頁第十四頁，共53頁。不能用力拆裝和撞擊磁性標(biāo)尺和磁頭，否則會(huì)使磁性減弱或使磁場(chǎng)紊亂。接線時(shí)要分清磁頭上激磁繞組和輸出繞組，前者繞在磁路(c l)截面尺寸較小的橫臂上，后者繞在磁路(c l)截面尺寸較大的豎桿上。2022年4月19日2

7、時(shí)08分第14頁/共53頁第十五頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分三三.位置檢測(cè)裝置的故障診斷位置檢測(cè)裝置的故障診斷1.輸出信號(hào)輸出信號(hào) 增量式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置或直線測(cè)量裝置的輸增量式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置或直線測(cè)量裝置的輸出信號(hào)有兩種形式：一是電壓或電流正弦出信號(hào)有兩種形式：一是電壓或電流正弦信號(hào)，其中信號(hào)，其中EXE為脈沖整形插值器；二是為脈沖整形插值器；二是TTL電平信號(hào)。機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過程中，從掃電平信號(hào)。機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過程中，從掃描描(somio)單元輸出三組信號(hào)：兩組增單元輸出三組信號(hào)：兩組增量信號(hào)由四個(gè)光電池產(chǎn)生，把兩個(gè)相差量信號(hào)由四個(gè)光電池產(chǎn)生，把兩個(gè)相差180度的光電池接在一起，它們的推

8、挽就形成度的光電池接在一起，它們的推挽就形成了相位差了相位差90度、幅值為度、幅值為11A左右的左右的Ie1和和Ie1兩組近似正弦波，一組基準(zhǔn)信號(hào)也由兩兩組近似正弦波，一組基準(zhǔn)信號(hào)也由兩個(gè)相差個(gè)相差180度的光電池接成推挽形式，輸出度的光電池接成推挽形式，輸出為一尖峰信號(hào)為一尖峰信號(hào)Ie0，其有效分量約為，其有效分量約為5.5uA，此信號(hào)只有經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)志時(shí)才產(chǎn)生。所，此信號(hào)只有經(jīng)過基準(zhǔn)標(biāo)志時(shí)才產(chǎn)生。所謂基準(zhǔn)標(biāo)志，是在光柵尺身外殼上裝有一謂基準(zhǔn)標(biāo)志，是在光柵尺身外殼上裝有一塊磁鐵，在掃描塊磁鐵，在掃描(somio)單元上裝有一單元上裝有一只干簧管，在接近磁鐵時(shí)，干簧管接通，只干簧管，在接近磁鐵時(shí)

9、，干簧管接通，基準(zhǔn)信號(hào)才能輸出。基準(zhǔn)信號(hào)才能輸出。 第15頁/共53頁第十六頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分2.EXE信號(hào)處理信號(hào)處理 脈沖增量信號(hào)脈沖增量信號(hào)Ie1、Iel和和Ie0進(jìn)行放大、整形、倍頻和報(bào)警處理，進(jìn)行放大、整形、倍頻和報(bào)警處理，輸出至輸出至CNC進(jìn)行位置控制。進(jìn)行位置控制。EXE由基本電路和細(xì)分電路組成。由基本電路和細(xì)分電路組成。整形插值器（整形插值器（EXE）的作用是將光柵尺或編碼器輸出的）的作用是將光柵尺或編碼器輸出的通道放大器。當(dāng)光柵檢測(cè)產(chǎn)生正弦通道放大器。當(dāng)光柵檢測(cè)產(chǎn)生正弦(zhngxin)波電流信號(hào)波電流信號(hào)Ie1、Ie1和和Ie0后，經(jīng)通道放大器，輸

10、出一定幅值的正弦后，經(jīng)通道放大器，輸出一定幅值的正弦(zhngxin)電流電壓。電流電壓。整形電路。在對(duì)整形電路。在對(duì)Ie1、Ie1和和Ie0放大的基礎(chǔ)上，經(jīng)整形電路轉(zhuǎn)放大的基礎(chǔ)上，經(jīng)整形電路轉(zhuǎn)換成與之相對(duì)應(yīng)的三路方波信號(hào)換成與之相對(duì)應(yīng)的三路方波信號(hào)Ua1、Ua2及及Ua0，其，其TTL高高電平大于或等于電平大于或等于2.5V，低電平小于或等于，低電平小于或等于0.5V。報(bào)警電路。當(dāng)光柵由于輸入電纜斷裂、光柵污染或燈泡損壞等原報(bào)警電路。當(dāng)光柵由于輸入電纜斷裂、光柵污染或燈泡損壞等原因，造成通道放大器輸出信號(hào)為零，這時(shí)報(bào)警信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路因，造成通道放大器輸出信號(hào)為零，這時(shí)報(bào)警信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)后

11、，由連接器驅(qū)動(dòng)后，由連接器J2輸出至輸出至CNC系統(tǒng)。系統(tǒng)。 細(xì)分電路細(xì)分電路 第16頁/共53頁第十七頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分三三.位置檢測(cè)裝置的故障診斷位置檢測(cè)裝置的故障診斷3.故障診斷故障診斷 當(dāng)出現(xiàn)位置環(huán)開環(huán)報(bào)警時(shí)，將當(dāng)出現(xiàn)位置環(huán)開環(huán)報(bào)警時(shí)，將J2連接連接器脫開，在器脫開，在CNC系統(tǒng)的一側(cè)，把系統(tǒng)的一側(cè)，把J2連連接器上的接器上的+5V線同報(bào)警線線同報(bào)警線ALM連在一連在一起，合上數(shù)控系統(tǒng)電源，根據(jù)起，合上數(shù)控系統(tǒng)電源，根據(jù)(gnj)報(bào)警是否再現(xiàn)，便可迅速判斷出故障報(bào)警是否再現(xiàn)，便可迅速判斷出故障的部位是在測(cè)量裝置還是在的部位是在測(cè)量裝置還是在CNC系統(tǒng)系統(tǒng)的接口

12、板上。若問題出現(xiàn)在測(cè)量裝置的接口板上。若問題出現(xiàn)在測(cè)量裝置，則可測(cè)，則可測(cè)J1連接器上有無信號(hào)輸入，連接器上有無信號(hào)輸入，這樣便可將故障定位在光柵尺或這樣便可將故障定位在光柵尺或EXE脈沖整形電路上。脈沖整形電路上。 第17頁/共53頁第十八頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第18頁/共53頁第十九頁，共53頁。因?qū)嶋H需求必須自行加長(zhǎng)時(shí)，須使用(shyng)銅箔包覆的線材，以有效降低干擾現(xiàn)象發(fā)生。2022年4月19日2時(shí)08分第19頁/共53頁第二十頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第20頁/共53頁第二十一頁，共53頁。(bo j ng)25060報(bào)警(bo jng)號(hào)：

13、25070報(bào)警(bo jng)號(hào)：250802022年4月19日2時(shí)08分第21頁/共53頁第二十二頁，共53頁。機(jī)床運(yùn)動(dòng)報(bào)警代碼：42故障原因：只用電池供電時(shí)，編碼器超過規(guī)定轉(zhuǎn)速應(yīng)對(duì)措施：檢查編碼器電壓，或者(huzh)檢查接線報(bào)警代碼：44故障原因：編碼器檢測(cè)到單圈計(jì)算器錯(cuò)誤應(yīng)對(duì)措施：可能電機(jī)故障，建議更換電機(jī)2022年4月19日2時(shí)08分第22頁/共53頁第二十三頁，共53頁。(ji tn)瞬間運(yùn)動(dòng)報(bào)警代碼：48故障原因：沒有檢測(cè)到Z相脈沖信號(hào)，編碼器可能故障應(yīng)對(duì)措施：可能電機(jī)故障，建議更換電機(jī)報(bào)警代碼：49故障原因：編碼器CS信號(hào)邏輯異常，編碼器可能故障應(yīng)對(duì)措施：可能電機(jī)故障，建議更換

14、電機(jī)2022年4月19日2時(shí)08分第23頁/共53頁第二十四頁，共53頁。第24頁/共53頁第二十五頁，共53頁。第25頁/共53頁第二十六頁，共53頁。第26頁/共53頁第二十七頁，共53頁。第27頁/共53頁第二十八頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第28頁/共53頁第二十九頁，共53頁。第29頁/共53頁第三十頁，共53頁。(gungshn)一層霧狀物第30頁/共53頁第三十一頁，共53頁。2022年4月19日2時(shí)08分第31頁/共53頁第三十二頁，共53頁。2022-4-1933 絕對(duì)式碼盤與增量絕對(duì)式碼盤與增量(zn lin)式碼盤有何式碼盤有何區(qū)別？區(qū)別？10碼道光電絕對(duì)

15、碼道光電絕對(duì)(judu)式式碼盤碼盤 絕對(duì)式編碼器按照角絕對(duì)式編碼器按照角度直接進(jìn)行編碼，可直度直接進(jìn)行編碼，可直接把被測(cè)轉(zhuǎn)角用數(shù)字代接把被測(cè)轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來。根據(jù)內(nèi)部碼表示出來。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測(cè)方式有接觸結(jié)構(gòu)和檢測(cè)方式有接觸式、光電式等形式。式、光電式等形式。 透光區(qū)透光區(qū)不透光區(qū)不透光區(qū)零位標(biāo)志零位標(biāo)志第32頁/共53頁第三十三頁，共53頁。2022-4-19344 4位二進(jìn)制碼盤位二進(jìn)制碼盤 +5V +5V輸入輸入(shr) (shr) 公共碼道公共碼道 最小分辨最小分辨(fnbin)角度為角度為 =360/2n 第33頁/共53頁第三十四頁，共53頁。2022-4-1935高位

16、高位(o wi)低位低位第34頁/共53頁第三十五頁，共53頁。2022-4-1936第35頁/共53頁第三十六頁，共53頁。2022-4-1937第36頁/共53頁第三十七頁，共53頁。2022-4-1938轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸(zhunzhu)(zhunzhu)盤碼及狹縫盤碼及狹縫(xi fn)(xi fn)光敏元件光敏元件光欄板及辨向用的光欄板及辨向用的A、B狹縫狹縫LEDABC零位標(biāo)志零位標(biāo)志ABC第37頁/共53頁第三十八頁，共53頁。2022-4-1939第38頁/共53頁第三十九頁，共53頁。2022-4-1940 光電編碼器的光欄板上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯(cuò)開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對(duì)應(yīng)

17、的光敏元件(yunjin)所產(chǎn)生的信號(hào)A、 B彼此相差90相位，用于辯向。當(dāng)編碼正轉(zhuǎn)時(shí)，A信號(hào)超前B信號(hào)90；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時(shí)，B信號(hào)超前A信號(hào)90。(請(qǐng)畫出反轉(zhuǎn)時(shí)信號(hào)B的波形） 在上一頁圖的碼盤里圈，還有一根狹縫C，每轉(zhuǎn)能產(chǎn)生一個(gè)脈沖，該脈沖信號(hào)又稱“一轉(zhuǎn)信號(hào)”或零標(biāo)志脈沖，作為(zuwi)測(cè)量的起始基準(zhǔn)。第39頁/共53頁第四十頁，共53頁。2022-4-1941 角編碼器除了能直接角編碼器除了能直接(zhji)(zhji)測(cè)量角位移或間接測(cè)量直線位移外，可用于數(shù)字測(cè)速、工位編碼、伺服電機(jī)控制等。測(cè)量角位移或間接測(cè)量直線位移外，可用于數(shù)字測(cè)速、工位編碼、伺服電機(jī)控制等。 第40頁/共53頁第四

18、十一頁，共53頁。2022-4-1942T 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生(chnshng) N 個(gè)脈沖，在T 時(shí)間段內(nèi)有 m1 個(gè)脈沖產(chǎn)生(chnshng)，則轉(zhuǎn)速（r/min)為 ：n = 60m1/（NT） m1第41頁/共53頁第四十二頁，共53頁。2022-4-1943T 有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r， 在5s時(shí)間(shjin)內(nèi)測(cè)得65536個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速（r/min)為 ： n = 60 65536 /（1024 5） r/min = 768 r/min m1第42頁/共53頁第四十三頁，共53頁。2022-4-1944時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖fc 編碼器輸出編碼器輸出(shch)脈沖脈

19、沖 m2 編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生 N 個(gè)脈沖個(gè)脈沖(michng)，用已知頻率，用已知頻率fc作為時(shí)鐘，填充到編碼器輸出的兩個(gè)相鄰脈沖作為時(shí)鐘，填充到編碼器輸出的兩個(gè)相鄰脈沖(michng)之間的脈沖之間的脈沖(michng)數(shù)為數(shù)為m2 ，則轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)速(r/min)為為 n = 60fc / （Nm2 ） 第43頁/共53頁第四十四頁，共53頁。2022-4-1945時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖fc 編碼器輸出編碼器輸出(shch)脈沖脈沖 m2 n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000） =19.53 r/min有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，測(cè)得兩個(gè)相鄰，測(cè)得兩個(gè)相鄰(xin ln)脈沖之間的脈沖數(shù)為脈沖之間的脈沖數(shù)為3000，時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘頻率fc為為1MHz ，則轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)速（r/min)為為 ：第44頁/共53頁第四十五頁，共53頁。2022-4-1946安裝安裝(nzhung)套套 1. 1.編碼器的套式安裝編碼器的套式安裝(nzhung)(nzhung)第45頁/共53頁第四十六頁，共53頁。2022-4-1947安裝安裝(nzhung)軸軸第46頁/共53頁第四十七頁，共53頁。2022-4-194811絕對(duì)式