Como componente fundamental de algunos equipos de automatización, la fiabilidad y estabilidad del sistema de control de movimiento afectan directamente al rendimiento del equipo. Uno de los principales factores que influyen en dicha fiabilidad y estabilidad es el problema de las interferencias. Por lo tanto, cómo resolver eficazmente este problema es un aspecto crucial en el diseño del sistema de control de movimiento.
1. Fenómeno de interferencia
En la aplicación, se suelen encontrar los siguientes fenómenos de interferencia principales:
1. Cuando el sistema de control no emite una orden, el motor gira de forma irregular.
2. Cuando el servomotor deja de moverse y el controlador de movimiento lee la posición del motor, el valor retroalimentado por el codificador fotoeléctrico en el extremo del motor salta aleatoriamente.
3. Cuando el servomotor está en funcionamiento, el valor leído por el codificador no coincide con el valor del comando emitido, y el valor de error es aleatorio e irregular.
4. Cuando el servomotor está en funcionamiento, la diferencia entre el valor leído del codificador y el valor del comando emitido es un valor estable o cambia periódicamente.
5. El equipo que comparte la misma fuente de alimentación con el sistema servo de CA (como una pantalla, etc.) no funciona correctamente.
2. Análisis de la fuente de interferencia
Existen dos tipos principales de canales que interfieren con la entrada al sistema de control de movimiento:
1. Interferencia en el canal de transmisión de la señal: la interferencia entra a través del canal de entrada de la señal y el canal de salida conectados al sistema;
2. Interferencia en el sistema de alimentación eléctrica.
El canal de transmisión de señales es la vía por la que el sistema de control o el controlador reciben señales de retroalimentación y envían señales de control. Debido a que la onda de pulso se retrasa y distorsiona en la línea de transmisión, la atenuación y la interferencia del canal son factores importantes en el proceso de transmisión, siendo la interferencia a largo plazo el factor principal.
En cualquier fuente de alimentación y línea de transmisión existen resistencias internas. Estas resistencias son las que causan la interferencia de ruido en la fuente de alimentación. Si no existiera dicha resistencia, independientemente del tipo de ruido que absorba la fuente de alimentación en cortocircuito, no se generaría ninguna tensión de interferencia en la línea. El controlador del sistema servo de CA también constituye una importante fuente de interferencia, pudiendo afectar a otros equipos a través de la fuente de alimentación.
Sistema de control de movimiento
Tres medidas antiinterferencias
1. Diseño antiinterferencias del sistema de alimentación eléctrica
(1) Implementar la alimentación en grupos, por ejemplo, separar la alimentación de accionamiento del motor de la alimentación de control para evitar interferencias entre dispositivos.
(2) El uso de filtros de ruido también puede suprimir eficazmente la interferencia de los servomotores de CA a otros equipos. Esta medida puede suprimir eficazmente los fenómenos de interferencia mencionados anteriormente.
(3) Se adopta el transformador de aislamiento. Considerando que el ruido de alta frecuencia pasa a través del transformador principalmente no por el acoplamiento de inductancia mutua de las bobinas primaria y secundaria, sino por el acoplamiento de las capacitancias parásitas primaria y secundaria, los lados primario y secundario del transformador de aislamiento están aislados por capas de blindaje para reducir su capacitancia distribuida y mejorar la capacidad de resistir la interferencia de modo común.
2. Diseño antiinterferencias del canal de transmisión de señales
(1) Medidas de aislamiento por acoplamiento fotoeléctrico
Durante la transmisión a larga distancia, el uso de optoacopladores permite interrumpir la conexión entre el sistema de control y los canales de entrada y salida del servomotor. Si no se utiliza aislamiento fotoeléctrico en el circuito, la señal de interferencia externa de pico ingresará al sistema o directamente al servomotor, provocando el primer fenómeno de interferencia.
La principal ventaja del acoplamiento fotoeléctrico es que puede suprimir eficazmente los picos y diversas interferencias de ruido,
Por lo tanto, la relación señal-ruido en el proceso de transmisión de la señal mejora considerablemente. La razón principal es que, si bien el ruido de interferencia tiene una gran amplitud de voltaje, su energía es pequeña y solo puede generar una corriente débil. El diodo emisor de luz de la entrada del optoacoplador funciona bajo corriente, y la corriente de conducción habitual es de 10 a 15 mA, por lo que, incluso si hay una interferencia de alta amplitud, esta se suprime al no poder proporcionar suficiente corriente.
(2) Transmisión por cable blindado de par trenzado y cable largo
La señal se verá afectada por factores de interferencia como el campo eléctrico, el campo magnético y la impedancia de tierra durante la transmisión. El uso de un cable de blindaje conectado a tierra puede reducir la interferencia del campo eléctrico.
En comparación con el cable coaxial, el cable de par trenzado tiene una banda de frecuencia más baja, pero posee una alta impedancia de onda y una fuerte resistencia al ruido de modo común, lo que permite cancelar la interferencia de inducción electromagnética entre ambos.
Además, en la transmisión a larga distancia, se suele utilizar la transmisión de señal diferencial para mejorar la resistencia a las interferencias. El uso de cable blindado de par trenzado para la transmisión a larga distancia permite suprimir eficazmente los fenómenos de interferencia de segundo, tercer y cuarto orden.
(3) Suelo
La conexión a tierra elimina la tensión de ruido generada por el flujo de corriente a través del cable de tierra. Además de conectar el sistema de servocontrol a tierra, el cable de apantallamiento de la señal también debe conectarse a tierra para evitar la inducción electrostática y las interferencias electromagnéticas. Si no se conecta correctamente a tierra, puede producirse este último fenómeno de interferencia.
Fecha de publicación: 6 de marzo de 2021