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针对伺服系统的电磁兼容性问题本文以某公司设计的一款以伺服系统为主的医疗机器人的EMC干扰类型、风险评估以及抵制方法等几个方面进行阐述。
数据缓冲:由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高,故在控制器中必须设置一缓冲器。在输出时,用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据,然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给I/O设备;在输入时,缓冲器则用于暂存从I/O设备送来的数据,待接收到一批数据后,再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。
差错控制:设备控制器还兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误,通常是将差错检测码置位,并向 CPU报告,于是CPU将本次传送来的数据作废,并重新进行一次传送。这样便可保证数据输入的正确性。
数据交换:这是指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者,是通过数据总线,由CPU并行地把数据写入控制器,或从控制器中并行地读出数据;对于后者,是设备将数据输入到控制器,或从控制器传送给设备。为此,在控制器中须设置数据寄存器。
状态说明:标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供CPU了解。例如,仅当该设备处于发送就绪状态时,CPU才能启动控制器从设备中读出数据。为此,在控制器中应设置一状态寄存器,用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄存器的内容读入后,便可了解该设备的状态。
接收和识别命令:CPU可以向控制器发送多种不同的命令,设备控制器应能接收并识别这些命令。为此,在控制器中应具有相应的控制寄存器,用来存放接收的命令和参数,并对所接收的命令进行译码。例如,磁盘控制器可以接收CPU发来的Read、Write、Format等15条不同的命令,而且有些命令还带有参数;相应地,在磁盘控制器中有多个寄存器和命令译码器等。
地址识别:就像内存中的每一个单元都有一个地址一样,系统中的每一个设备也都有一个地址,而设备控制器又必须能够识别它所控制的每个设备的地址。此外,为使CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据,这些寄存器都应具有的地址。
来自空间的辐射干扰分布极为复杂,通常都是电磁感应的形式在空间传播的。这类干扰像空气一样也无处不在,如机时,电视机的图像会产生雪花点。飞机飞行中禁止使用等也是基于避免辐射干扰的考虑。
那么,对于医疗标准YY0505里这类干扰主要是以辐射抗扰度为主,风险在于辐射干扰存在时可能会引起PC工作的不正常,例如,PC机损坏,液晶显示器显示异常,机械手臂的动作不受控等。机械手臂作为医疗机器人的主要功能不能有任何异常,尤其不受控的动作是不允许的。
2.来自系统内部配线间的辐射干扰
这类干扰的途径多为自控系统中的变频器和伺服驱动器产生的噪SE070B100BSE070B100BSE070B100B音,经由电源电缆、信号电缆或者错误的接地电缆等,辐射到系统中的其它电缆,从而影响到机械设备的稳定运行。
根据框图,我们可以分析到低压直流配线与AC220V配线间的辐射干扰,主板接口线、位置编码器线、CAN通信线、直流电源线、电机线、编码线等线间相互干扰等。都可能会干扰PC和机械手臂的正常工作。
3.来自系统外部的传导干扰
● 所使用的电网中可能会由于主要的电力系统开关瞬态及雷电瞬态产生的浪涌干扰;浪涌的能力相对较大,极有可能把没有防护的机器人的电源部分打坏。