摘  要：本文调查分析了引起数控系统烧损的主要原因并提出了实际调试安装使用数控系统的接地要求和安全措施
      关键词：数控系统烧损类型  接地   源型 漏型

      某客户使用某品牌的数控系统，陆续发生多例数控系统被烧毁事故，笔者对此进行了调查：

一、　数控系统烧损事故的类型

      烧损事故类型1  控制器显示器烧损
例1.客户数控系统控制柜使用双电源。其中PD25电源用于控制器和显示器供电，另外一MW DC24V电源为输入输出单元供电。客户报告上电后，当MW电源的0V端和FG端相连后，引起控制器烧损。
调查：　笔者到现场后，检查了控制柜的接地情况。控制柜的接地情况如下：
1.1　 数控系统各单元的FG端子都接有地线。电源端子的FG端子也接有地线。
1.2   控制柜底部有一接地排。从数控系统各单元包括伺服电机FG端子过来的所有的接地线都在该接地排上。该接地排太小，所以有两根接地线接在一个螺丝端子上的情况。
1.3   从接地排到接地装置之间用一根接地线相连。该接地线粗细与控制柜内用接地线相同。导线面积约4平方毫米。
1.4据客户称：接地装置是深埋1.6米的铜板。地面部分是角铁。接地线连接于角铁的螺栓上。
分析：客户的接地装置是不够规范的。
其一 ：接地排太小，致使从各单元FG端子过来的接地线不是分别连接到接地排上，而是直接连接在一起。这使得短路电流可能流向各单元。
其二 ：从接地排到接地棒的导线，其导线面积只有约4平方毫米。（而系统制造商的要求是大于14平方毫米。），这种情况至少属于接地不良。

      如图1所示，当接地装置不良，而多条机架FG接地线又连接在一起，当“输入输出回路”发生短路时，短路电流可能通过接地排的“C”点，流入“控制器回路”，而造成控制器烧损，该控制器最薄弱之处是从显卡到显示器的连接电缆F098,有短路电流时往往先烧毁该电缆。造成“白屏”现象。
      该客户还报告过一例，当外部某一接近开关损坏后造成控制器显示器烧损，实际上也是F098电缆被烧损。据分析仍然可能是“输入输出回路”发生短路，经过接地排传过来的短路电流造成了控制器一侧的损坏。
在现场观察到的现象如下：
      上电后，观察到显示屏先亮发白，无任何内容显示，然后从周边向中部逐渐发黑。初步判断控制器或显示屏被烧损。将控制器显示屏拆下，未观察到硬件有烧损的现象。检查保险未被烧毁，
      将控制器到显卡的电缆卸下，上电后显示屏不亮。
      将显卡到显示屏的电缆F098卸下, 上电后显示屏发亮但不发黑。这与连接上F098的电缆的状况有区别；
      判断是F098电缆有问题，（但从外观上观察F098电缆无异常），更换F098电缆后，系统恢复正常。

      事故类型２　在线加工时发生数控系统控制器烧损。
      用台式计算机进行DNC在线加工时发生数控系统控制器烧损。
      客户生产设备未有专用接地装置，其接地排上的地线仅与商用电源三相四线制中的“地线”或“零线”相连。发生事故时先烧损了台式计算机，继而烧损了数控系统的控制器。
      从事故现象分析：商用电源三相四线制中的“零线”可能断线，造成供給台式计算机的电源电压为相电压即380V，结果首先造成计算机烧损。由于计算机与数控系统进行RS232通信，同时也就烧毁了数控系统。用台式计算机进行DNC在线加工时，其电源必须接地，否则可能由于下列原因烧损控制器。
　　　　

      在计算机的电源输入回路中内置有EMI浪涌吸收器电路，本来这部分电路的作用是滤除市电中的交流电噪音，消除干扰， 但在没有接地的情况下使用交流电源，因为电容有漏电流，金属框体会出现大约是输入电压一半的对地电压（漏电压）。当输入电压为AC220V时，漏电压大约为AC110V。
      在通常情况下因为计算机的金属框体与SG相连接，这样在RS232C通讯线插头的SG点也会出现漏电压。如图2,这个漏电压因为是由于PC电源一次侧的电容引起的，所以就算是将计算机的电源切断，只要将电源电缆插入插座就会发生。
在发生漏电的情况下，将RS232C电缆与数控系统相连接时，数控系统一侧通信用IC，会因为高电压有烧毁的危险。
其对策很简单，就是在电源插座上必须接地线。

事故类型３　　I/O板的烧毁
      I/O板的烧损也比较常见。这多数是因为对I/O板的源型接法和漏型接法不理解而造成的。实际使用中由于漏型接法较多，现以漏型接法为例加以说明：

      在图3中，由于I/O板的型号规定，在其内部输出信号的公共端已经接0V, 负载的公共端外接DC24V.这是漏型接法。对于规定为漏型接法的I/O板，如果在其输出的公共端（图中的A1,A2）接入DC24V, 就形成短路，这是在调试初期经常遇见的情况。
      另外在负载一侧的二极管方向接错也会形成短路。
      某些负载被击穿也会形成短路，而一旦短路，就可能烧损I/O板上的芯片。

二、　总的分析和判断

数控系统一旦发生烧损事故，可以遵循下列原则进行判断分析：
数控系统的烧损必定是由于有大电流通过。这种大电流多为短路电流。也可能是外部干扰产生（如雷击）。而短路多数因为接线错误导致；常见的短路是误将电源的正极和负极短接在一起（此时电源上的工作正常绿灯不亮）
也有由外部金属铁屑落入电路板造成的短路２。发生短路造成数控系统烧损，控制柜的接地不良是重要原因。因为制造商要求控制系统所用电源的0V端必须与FG端（机架地）连接，再通过接地排连接到接地装置。如果接地不良则短路电流无法流入大地，短路电流就可能通过接地排的连接形成回路流入其他电路烧损设备。　
              

三、对策

对接地装置的要求：　
1. 每台数控机床必须单独接地，所有直流DC0V端必须与机架地（FG）端短接；
2. 控制器，显示器，以及系统所有单元的FG端子必须分别连接到控制柜的接地排上。但各连接线不要连接于同一螺栓上。
3. 从控制柜接地排到接地棒之间的接地线面积大于14平方毫米；
4. 接地棒推荐用厚6毫米，边长50毫米，长1.2米的角钢。也可以用直径30毫米，长1米的黄铜棒。
5. 接地棒的打入深度大于0.6米。
6. 灌注盐水可以提高土壤的导电率。用食盐处理土壤后,砂质粘土的电阻减小1/3～1/2,砂土的电阻减少3/5～3/4,砂的电阻可减小7/9～7/8,对于多岩土壤,用食盐溶液浸渍后,其导电率可增加70,花岗岩的导电率可增加1200倍。
7. 接地电阻小于4欧。
8. 控制柜的接地排绝对不能接到三相四线制电源中的零线上。
9. 对于计算机在线加工，向计算机供电的电源插座务必接地线。