モーションコントロールシステムは、一部の自動化機器の中核部分であり、その信頼性と安定性は機器の性能に直接影響します。そして、その信頼性と安定性に影響を与える主な要因の一つが、干渉対策の問題です。したがって、干渉問題をいかに効果的に解決するかは、モーションコントロールシステムの設計において無視できない課題です。
1. 干渉現象
実用上、以下のような主な干渉現象が頻繁に発生します。
1. 制御システムが指令を発しない場合、モーターは不規則に回転します。
2. サーボモーターが停止し、モーションコントローラーがモーターの位置を読み取ると、モーターの端にある光電エンコーダーからフィードバックされる値がランダムにジャンプします。
3. サーボモーターが動作しているとき、エンコーダの読み取り値が発行されたコマンドの値と一致しず、エラー値がランダムかつ不規則である。
4. サーボモータが動作しているとき、エンコーダの読み取り値と発行されたコマンド値の差は、安定した値であるか、周期的に変化します。
5. ACサーボシステムと同じ電源を共有する機器（ディスプレイなど）が正常に動作しない。
2. 干渉源の分析
モーションコントロールシステムへの侵入を妨げる主なチャネルは2種類あります。
1. 信号伝送チャネル干渉、干渉はシステムに接続された信号入力チャネルおよび出力チャネルを介して侵入します。
2．電源系統の干渉。
信号伝送チャネルは、制御システムやドライバがフィードバック信号を受信し、制御信号を送信するための手段ですが、伝送線路上でパルス波が遅延や歪み、減衰、チャネル干渉を受けるため、伝送プロセスでは長期的な干渉が主な要因となります。
あらゆる電源装置や伝送線路には内部抵抗が存在します。電源装置のノイズ干渉の原因は、この内部抵抗です。内部抵抗がなければ、電源装置が短絡しても、どのようなノイズが吸収されても、伝送線路に干渉電圧は発生しません。また、ACサーボシステムドライバ自体も強力な干渉源であり、電源装置を介して他の機器に干渉する可能性があります。
モーションコントロールシステム
３つ目は、干渉防止策である。
1. 電源システムの耐干渉設計
（１）電源をグループ分けして実装する。例えば、モーターの駆動電源と制御電源を分離して、機器間の干渉を防ぐ。
（２）ノイズフィルタを使用することで、ACサーボドライブが他の機器に及ぼす干渉を効果的に抑制することもできます。この対策は、上述の干渉現象を効果的に抑制することができます。
（３）絶縁トランスを採用する。高周波ノイズは主に一次コイルと二次コイルの相互インダクタンス結合ではなく、一次側と二次側の寄生容量の結合によってトランスを通過することを考慮し、絶縁トランスの一次側と二次側をシールド層で絶縁して分布容量を低減し、コモンモード干渉に対する耐性を向上させる。
2. 信号伝送路の耐干渉設計
（１）光電結合遮断対策
長距離伝送の過程では、フォトカプラを使用することで、制御システムと入力チャネル、出力チャネル、およびサーボドライブの入出力チャネル間の接続を遮断できます。回路に光電絶縁を使用しない場合、外部のスパイク干渉信号がシステムに侵入したり、サーボドライブ装置に直接侵入したりして、最初の干渉現象を引き起こします。
光電結合の主な利点は、スパイクやさまざまなノイズ干渉を効果的に抑制できることです。
したがって、信号伝送過程における信号対雑音比が大幅に向上します。主な理由は、干渉ノイズは電圧振幅が大きいものの、エネルギーが小さく、微弱な電流しか生成できないためです。フォトカプラの入力部にある発光ダイオードは電流状態で動作し、一般的な導通電流は10～15mAであるため、振幅の大きい干渉があっても、十分な電流を供給できないため抑制されます。
（２）ツイストペアシールド線および長線伝送
信号は伝送中に電界、磁界、接地インピーダンスなどの干渉要因の影響を受けます。接地されたシールド線を使用することで、電界による干渉を低減できます。
同軸ケーブルと比較して、ツイストペアケーブルは周波数帯域が低いものの、高い波動インピーダンスとコモンモードノイズに対する強い耐性を持ち、互いの電磁誘導干渉を打ち消すことができる。
さらに、長距離伝送においては、一般的に差動信号伝送を用いて耐干渉性能を向上させる。ツイストペアシールド線を用いた長距離伝送は、第2、第3、第4干渉現象を効果的に抑制することができる。
（３）地面
接地することで、接地線に電流が流れる際に発生するノイズ電圧を除去できます。サーボシステムを接地するだけでなく、信号シールド線も接地して静電気誘導や電磁干渉を防ぐ必要があります。適切に接地されていない場合、二次的な干渉現象が発生する可能性があります。
投稿日時：2021年3月6日