基于开放式体系结构的数控机床可靠性及抗干扰设计

胡江平

(湖北工程职业学院，湖北 黄石 435000)

1 内部可靠性、抗干扰优化设计

1.1 可靠性优化设计

1.1.1 设计容错、冗余

通过增设容错元件、冗余阵列，可以增强体系的可靠性。其中的冷备份冗余系统，有11个工作单元，其余相同功能的单元并不会工作，仅当作后备单元。若工作单元出现失效问题，则后备系统便启动，以维持系统正常作业，但冷备份单元却并不可靠。而在热备份体系中，各备份单元一直都是待机态，能及时切换故障，具有很好的可靠性。

1.1.2 建立监视程序运行的体系

为了监视程序运行，需增设看门狗电路。正常作业时，定期给看门狗输送1个信号。若有段时间没有输送给看门狗信号，则看门狗会发出复位信号，把系统挂起来。

1.2 抗干扰优化设计

1.2.1 调整、保护内部电源

在计算机数控系统中，计算机电源一般通过多级滤波结合电压集成调整器来调整，以快速适应交流电压波动，能很好地保护过、欠电压。同时，还就控制轴、相应模块，单独予以供电，以免影响它们间的电压波动。

1.2.2 有效隔离

在计算机数控(CNC)系统、I/O回路中，除了滤波外还要进行隔离，以隔断输入/输出联系，抵御干扰信号。连接CNC的I/O端采用光电隔离，以分开I/O电路与地线，分别使用电源，并单向输送信息，以防干扰信号馈入输入端。连接电磁铁、电磁阀的地方采用继电器隔离，实现机械接触。

1.2.3 直流滤波

目前，在直流电路中，改变负载会导致电源噪声。例如，在数字电路的状态转变时，便会产生巨大的尖峰电流，瞬时发出噪声。……