Nghiên cứu điển hình: Can thiệp chế độ chung trong hệ thống chạy nóng

I. Xem xét một trường hợp điển hình: Độ lệch điều khiển nhiệt độ "tập thể" được kích hoạt do nhiễu hàn

1. Triệu chứng lỗi

Nhiều vùng gia nhiệt trong hệ thống chạy nóng đồng thời thể hiện sự dao động nhiệt độ định kỳ trong khoảng ±5–7 độ; việc điều chỉnh lặp đi lặp lại các thông số PID tỏ ra không hiệu quả.

Cặp nhiệt điện thường xuyên báo cáo lỗi "hở mạch", tuy nhiên-các phép đo điện trở đường dây tại chỗ cho thấy giá trị bình thường.

Hiện tượng nhiễu cho thấy mối tương quan chặt chẽ với các hoạt động hàn bằng robot trong xưởng: nhiễu tăng cường khi bắt đầu hàn và trở lại mức bình thường sau khi ngừng hàn.

Mô-đun giao tiếp RS485 định kỳ ngoại tuyến, làm gián đoạn việc thu thập dữ liệu cho hệ thống giám sát trung tâm.

2. Khắc phục sự cố sơ bộ

Việc thay thế cặp nhiệt điện, cáp tín hiệu và mô-đun điều khiển nhiệt độ không mang lại kết quả, do đó loại trừ lỗi phần cứng.

Quan sát cho thấy tần số nhiễu tập trung ở tần số 1,2 MHz và 4,8 MHz-trùng với tần số cộng hưởng của bộ nguồn chuyển mạch.

Các phép đo được thực hiện trên cáp tín hiệu và dây nối đất bằng kẹp dòng cho thấy dòng nhiễu có tần số, pha và biên độ giống hệt nhau; điều này xác nhận sự hiện diện của nhiễu chế độ chung.

3. Xác định nguyên nhân gốc rễ

Các phép đo chênh lệch điện thế nối đất giữa tủ điều khiển nhiệt độ, khuôn và khung máy ép phun cho thấy sự chênh lệch lên tới 1,8 V AC, từ đó tạo ra vòng nối đất.

Dòng điện cao được tạo ra trong quá trình hàn bằng rô-bốt đã tạo ra nhiễu ở chế độ chung có tần số-cao thông qua đường dây nối đất dùng chung, sau đó được ghép vào các vòng tín hiệu của hệ thống chạy nóng.

Cáp có vỏ bọc hiện có được nối đất ở *cả hai đầu*; do đó, bản thân lớp che chắn hoạt động như một "ăng-ten" cho các dòng điện ở chế độ chung, do đó khuếch đại nhiễu.

II. Giải pháp và thực hiện

1. Tái thiết hệ thống nối đất

Một thanh cái nối đất đẳng thế, độc lập được thiết lập để cung cấp kết nối nối đất một điểm,-thống nhất cho tủ điều khiển nhiệt độ, khuôn và khung máy; điều này làm giảm chênh lệch điện thế mặt đất xuống dưới 0,1 V.

Cáp đồng trần 10 mm² được sử dụng để nối đất, với đường cáp được rút ngắn xuống dưới 3 mét; điện trở đất đo được là 0,3 Ω. 2. Thay thế bằng Cáp đôi-được bảo vệ và Tối ưu hóa nối đất

Cáp tín hiệu đã được thay thế bằng cáp-có vỏ bọc đôi chuyên dụng:

Tấm chắn bên trong được kết nối với Signal Ground (SG).

Tấm chắn bên ngoài được kết nối với Chassis Ground (PG).

Lớp bảo vệ chỉ được nối đất ở một đầu-cụ thể là ở phía tủ điều khiển nhiệt độ-để ngăn chặn sự hình thành các vòng tiếp đất.

3. Cài đặt Bộ lọc chế độ{1}}chung và thiết bị cách ly

A π-type EMI filter (with a common-mode insertion loss of >45 dB ở 1 MHz) được lắp đặt ở đầu vào nguồn của bộ điều khiển nhiệt độ.

Một bộ khuếch đại cách ly đã được lắp đặt ở đầu vào cặp nhiệt điện để làm gián đoạn hoàn toàn đường dẫn dòng điện ở chế độ chung.

III. So sánh kết quả trước và sau khi sửa đổi

Tóm tắt kinh nghiệm: Việc giảm thiểu nhiễu-chế độ chung yêu cầu kết hợp ba yếu tố: "thiết kế có hệ thống", "đo lường chính xác" và "triển khai kỹ thuật thực tế". Chỉ dựa vào một biện pháp duy nhất thường không đủ để giải quyết hoàn toàn vấn đề.