모션 제어 시스템은 일부 자동화 장비의 핵심 부품으로서, 장비 성능에 직접적인 영향을 미치는 신뢰성과 안정성을 보장해야 합니다. 특히, 신뢰성과 안정성에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나는 간섭 방지 문제입니다. 따라서 모션 제어 시스템 설계에서 간섭 문제를 효과적으로 해결하는 것은 결코 간과할 수 없는 중요한 과제입니다.
1. 간섭 현상
응용 프로그램에서 다음과 같은 주요 간섭 현상이 자주 발생합니다.
1. 제어 시스템에서 명령이 내려지지 않으면 모터가 불규칙적으로 회전합니다.
2. 서보 모터가 정지하고 모션 컨트롤러가 모터의 위치를 읽을 때, 모터 끝단의 광전식 엔코더에서 피드백되는 값이 불규칙적으로 변동합니다.
3. 서보 모터가 작동 중일 때 엔코더에서 읽은 값이 명령 값과 일치하지 않고, 오차 값이 임의적이고 불규칙적입니다.
4. 서보 모터가 작동 중일 때, 판독된 엔코더 값과 발행된 명령 값의 차이는 안정적인 값이거나 주기적으로 변화합니다.
5. AC 서보 시스템과 동일한 전원을 사용하는 장비(예: 디스플레이 등)가 제대로 작동하지 않습니다.
2. 간섭원 분석
모션 제어 시스템 진입을 방해하는 주요 채널 유형은 두 가지입니다.
1. 신호 전송 채널 간섭, 간섭은 시스템에 연결된 신호 입력 채널과 출력 채널을 통해 유입됩니다.
2. 전원 공급 시스템 간섭.
신호 전송 채널은 제어 시스템 또는 드라이버가 피드백 신호를 수신하고 제어 신호를 전송하는 경로입니다. 펄스파는 전송선로에서 지연되고 왜곡되며, 감쇠 및 채널 간섭이 발생하기 때문에 전송 과정에서 장기적인 간섭이 주요 요인입니다.
모든 전원 공급 장치와 송전선에는 내부 저항이 존재합니다. 바로 이 내부 저항 때문에 전원 공급 장치에서 잡음 간섭이 발생합니다. 내부 저항이 없다면 어떤 종류의 잡음이든 전원 공급 장치의 단락으로 흡수되어 회선에 간섭 전압이 발생하지 않습니다. 또한 AC 서보 시스템 드라이버 자체도 강력한 간섭원이며, 전원을 통해 다른 장비에 간섭을 일으킬 수 있습니다.
모션 제어 시스템
셋째, 간섭 방지 조치
1. 전원 공급 시스템의 간섭 방지 설계
(1) 전원 공급을 그룹으로 구현합니다. 예를 들어 모터의 구동 전원과 제어 전원을 분리하여 장치 간 간섭을 방지합니다.
(2) 노이즈 필터를 사용하면 AC 서보 드라이브가 다른 장비에 미치는 간섭을 효과적으로 억제할 수 있습니다. 이 조치는 상기 간섭 현상을 효과적으로 억제할 수 있습니다.
(3) 절연 변압기가 채택되었다. 고주파 노이즈가 변압기를 통과하는 주된 이유는 1차 코일과 2차 코일의 상호 인덕턴스 결합이 아니라 1차 코일과 2차 코일의 기생 커패시턴스의 결합이기 때문에 절연 변압기의 1차측과 2차측을 차폐층으로 절연하여 분포 커패시턴스를 감소시키고 공통 모드 간섭에 대한 저항력을 향상시킨다.
2. 신호 전송 채널의 간섭 방지 설계
(1) 광전 결합 절연 조치
장거리 전송 과정에서 포토커플러를 사용하면 제어 시스템과 서보 드라이브의 입력 채널, 출력 채널, 그리고 입력 및 출력 채널 간의 연결을 차단할 수 있습니다. 회로에 광전 절연을 사용하지 않으면 외부 스파이크 간섭 신호가 시스템에 유입되거나 서보 드라이브 장치에 직접 유입되어 1차 간섭 현상을 일으킬 수 있습니다.
광전 결합의 주요 장점은 스파이크 및 각종 잡음 간섭을 효과적으로 억제할 수 있다는 것입니다.
따라서 신호 전송 과정에서 신호 대 잡음비가 크게 향상됩니다. 주요 이유는 간섭 잡음의 전압 진폭은 크지만 에너지가 작아 약한 전류만 발생시키기 때문입니다. 포토커플러 입력부의 발광 다이오드는 전류가 흐르는 상태에서 작동하며, 일반적인 도통 전류는 10~15mA 정도이므로, 진폭이 큰 간섭이 발생하더라도 충분한 전류를 공급하지 못하기 때문에 억제됩니다.
(2) 꼬임쌍 차폐선 및 장선 전송
신호는 전송 중에 전기장, 자기장 및 접지 임피던스와 같은 간섭 요인의 영향을 받습니다. 접지된 차폐선을 사용하면 전기장으로 인한 간섭을 줄일 수 있습니다.
동축 케이블과 비교했을 때, 트위스트 페어 케이블은 낮은 주파수 대역을 가지지만, 높은 파동 임피던스와 공통 모드 잡음에 대한 강한 저항성을 지니므로 서로의 전자기 유도 간섭을 상쇄할 수 있습니다.
또한 장거리 전송 과정에서 간섭 방지 성능을 향상시키기 위해 일반적으로 차동 신호 전송 방식이 사용됩니다. 장거리 전송에 트위스트 페어 차폐선을 사용하면 2차, 3차, 4차 간섭 현상을 효과적으로 억제할 수 있습니다.
(3) 지면
접지는 접지선을 통해 전류가 흐를 때 발생하는 잡음 전압을 제거할 수 있습니다. 서보 시스템을 접지에 연결하는 것 외에도 정전기 유도 및 전자기 간섭을 방지하기 위해 신호 차폐선도 접지해야 합니다. 제대로 접지되지 않으면 두 번째 간섭 현상이 발생할 수 있습니다.
게시 시간: 2021년 3월 6일