Problem med störningar i CNC-plasmabygge

[E85]

Hej, jag har stora bekymmer med störningar i mitt CNC-projekt.

Komponenter:
* Kinesisk 3-fas plasmamaskin med pilotbåge
* Nema 23 stegmotorer
* Bergans gamla drivkort med 3 axlar
* Raspberry PI med PICnc (machinekit)
* Skärmad kabel med ferritklämmor till home/limit-switchar och motorer
* Elskåp i plåt
* 6mm^2 jordkabel från bordet och elskåpet till gruppcentralen (tänkte att det kunde leda bort störningarna, men ingen skillnad)

Det som händer när jag triggar plasman (gör det manuellt via en extern switch) är att datorskärmen blinkar, limitswitcharna triggas, nödstoppen triggas (som bara är byglad i skåpet), PICnc resettas och motorerna lever ett eget liv.. Verkar alltså ha störningar överallt.

Ska fara och köpa Clas Ohlsons billiga nätfilter idag för att se ifall det gör någon märkbar skillnad.
Kan det hjälpa att köpa ett 3-fas nätfilter till plasma-aggregatet för att dämpa störningarna den sänder ut?
Nästa steg antar jag är att optoisolera allt. Det här styrkortet jag har kanske är omöjligt att få att fungera. Men det vore tråkigt att behöva köpa dyra Geckos och liknande med tanke på att det är ett budgetprojekt.

[H.Andersson]

Hej!
Jag kommer följa tråden med spänning!
Håller själv på med ett bygge liknande ditt, har dock inte skaffat själva plasman ännu.

En av de saker jag funderar på just nu är just störningsskydd, och hur man skärmar tillräckligt. Det man läser om DIY plasmabyggen är just problem orsakade härav!

Har ingen kunskap på området, hoppas du får bra input från EF-communityt!

//H

[NeoTech]

Så här ämnar jag o lösa just det problemet du har där med störningar..
http://fabrikor.eu/index.php?route=prod ... duct_id=61

Det är en toslink baserad stegmotor "förlängning"kan man väl kalla de för. Så att du inte får löpmeter av kabel som kan plocka upp störningar och de blir optiskt isolerade ist.

[PatrickOhlson]

Tack för den @neotech , sparas för framtiden

OT, Maribor o Slovenien rekommenderas varmt att besöka, trevligt o fantastisk mat:)

/p

[Pakko]

Jag har tjorvat MYCKET med störningar i mina plasma skärmaskiner. Läst på om jordning/skärmning och kämpat med att försöka få till det. Jag har testat med 2 olika kina plasmor, en med och en utan pilotbåge. Fick det aldrig att fungera bra. Jag hade aldrig så mycket störningar som du verkar ha utan det var "bara" stegmotorerna som levde sitt eget liv mest i starten av skärningen.

I båda mina maskiner så fick jag krypa till korset och köpa en dyrare plasmaskärare och då försvann störningsproblemen. I min nuvarande kör jag med en esab powercut 700

[NeoTech]

Ja på den noten, jag kör med en Hypertherm PMX85 - även den har en mkt bra störnings skyddad start o signal hantering med sin CPC kontakt där du kan plocka alla signaler man behöver isolerat.

[E85]

Jag kopplade ur limitswitch-kablarna från skåpet och alla andra kablar förutom motorkablar och ström, men det blinkar och har sig ändå. Jag tror att mycket kommer genom nätspänningen? Skulle en sån här på plasman kunna hjälpa tro?

[E85]

Försökte mäta lite ikväll och varje puls från plasman ser ut ungefär såhär. Det blir likadant oavsett var jag sätter proben. Verkar vara kring 20MHz? Men jag har ingen större erfarenhet av oscilloskop så möjligt att jag mätt fel.

[malman]

Min erfarenhet är att störnings problematik kan vara riktigt utmanande ibland...

Gäller att skaffa sig en förståelse om varifrån problemen kommer och vilka mekanismer som skapar problemen..

Med risk för att kanske ta upp saker som är självklara i dylika byggen (har ingen direkt erfarenhet av Plasma-CNC'er, och ej heller läst nåt speciellt om dessa), så finns vissa grundläggande saker när det gäller störningståliga system.
Lite snabbt sammanfattat (fritt ur hjärnan, så ha överseende med ev tankegrodor:)

Aktiv elektronik är känslig för bla ström-transienter, kraftig magnetisk och radiofrekvent strålning.

* Så en variant på åtgärd är då att skärma all elektronik i en metallisk kapsling.
* tillse att alla anslutningar går in i kapslingen via en gemensam metallyta (Intagsplåt/Motviktsplåt), där kabelskärmar och eventuella filter termineras med så korta ledare som möjligt till chassit. Vi vill inte skapa strömmar kors o tvärs över höljet på lådan, utan de skall vara samlade hyffsat nära varandra.
* Blanda aldrig ihop chassijord kabelskärmar mm med Signaljord. Dessa skall vara åtskiljda överallt, förutom möjligtvis EN (1st) väl vad sammankopplingspunkt.
* Se upp med jordströmmar som traverserar över ett kretskort eller apparat (jord anslutningar på externa kablage som lämnar lådan... så att de ej tillåts leda strömmar eller signaler med transienter tvärs över ett kretskort med klena ledarareor...
* om möjligt se till att kabelskärmar, med chassin osv endast ansluts i elektronikinkapslings ändan. Dvs att de ej har metallisk kontakt med något i andra ändan. Vi vill inte ha jordslingor kors o tvärs. Dvs flera vägar för tex stora jordströmmar. Det kan skapa lokala skillnader mellan delar av jordstrukturer pga motstånd i dessa kablage, och detta kan trycka in störningar från skärm till innerledare. Om man har en skärmad kopplingsbox i andra ändan kan den med fördel kopplas till kabelskärmen, sålänge den inte knyts mot annan del av jordstrukturerna. (Ibland får man dock stå ut med detta då det är i vissa fall är praktiskt omöjligt att nå i mål här..)
Se kabelskärmar mm som del i apparatkapslingen, och att innerledarna i kablagen principiellt finns inuti kapslingen. Dvs anslut inga andra jordledare till denna utpunkt, anslut alla olika delar av jordstrukturer direkt till plåten i chassit som utgör den centrala jordpunkten (Stjärn-jordning). Dvs att jordanslutningen har så låg resistans och impedans som möjligt mot den centrala jord referensen.

Om skärmning inte räcker får man ta till filtrering av alla signaler där de kommer in i kapslingen. Alla 'smutsiga'-ledare skall då ha så kort sträcka som möjligt till filtren, då de annars agerar som antenner i lådan.

Skall filtreringen vara effektiv bör filtreringen ske på alla kablar som ansluter in i lådan, annars har man i alla fall störsignaler inuti lådan. Skärmade kablage som terminerar i tex en endstop switch eller liknande borde inte behöva filtreras, sålänge skärmen täcker så mycket av kabeln som möjligt... Några cm på slutet borde inte ta upp så mycket störningar, men å andra sidan är dessa kanske närmast störkällan om nåt....

Vet inte om det kan vara som så att lindningarna i stegmotorer kan agera 'störnings-pickupper', då man kanske har stora magnetfält från ljusbågen runt dessa. I så fall får man nog försöka sätta filter även på dessa, dvs filter som leder över högfrekventa och transienta störningar till chassijord. Även dessa filter skall vara placerade i elektronik kapslingen. Allting handlar om att skydda finelektroniken från störningarna, motorer mm påverkas inte i sig, utan det är drivstegen och controllern som inte tål de ev överlagrade störningar på motoranslutnignarna.

I fallet styra plasma lär man behöva se till att galvaniskt isolera interfacet som styr plasma maskinen, annars lär man får störningar intryckta den vägen, iom att plasman drar mycket ström i sina matningsledningar, och genererar säkert en massa transienta strömmar på sin jordanslutning till vägguttaget (pga resistans i kablage mm). Ansluter man en galvaniskt kopplad styrkabel från plasmans elektronik, som lär studsa runt potentialmässigt i förhållande till styrelektroniken, skapar man en jordslinga som leder in massor med störningar i controller lådan. Så här krävs galvanisk isolering i någon form.. opto-kopplare eller liknande.

Nog svammlat... Hoppas det kan vara till någon hjälp....

Excuse the rambling....

[malman]

En bild brukar alltid roa...

Ytterligare en utmaning är att eliminera problemet med jordslingan som uppstår mellan Dator, Controllerskåp och jorden i deras gemensamma kraftmatning... här finns en klassisk jordslinga... Helst skulle man ha en galvanisk isolering häremellan... Möjligen räcker det med ett bra signalfilter.... beroende vilken typ av signalering det handlar om...

Edit: Borde kanske haft med jord-anslutningar från Chassit (kapslingen) till 'Mains voltage'- Protective Earth.... och en från PSU till Chassi... (och en stör pil från Plasman mot optokopplaren)

[Glattnos]

Jag har byggt en CNC-plasma och har också krånglat med olika lösningar. Jag har jordat och skärmat och krånglat utan att få till det på det viset.

Min erfarenhet är att det är HF-start på plasman som stör. De bästa lösningarna jag kommit fram till är:
1. Om man absolut vill använda en plasma med HF-start, välj en utan pilot-båge och dra istället en tunn kabel från maskinens jord-anslutning och till dysan på skärmunstycket. Då startar plasmans skärlåga mycket snabbare och därför minimeras tiden som den "HF:ar". Dock HF:ar den en kort stund ändå så man måste ändå ha ett störnings-säkert system. Att köra med Rasberry Pi funkade aldrig för mig, den tålde ingenting typ så jag bytte till Arduino Mini med GRBL. Observera att Mini inte har USB och det är det som gör att det funkar. Jag fick det aldrig att funka med en UNO. Jag körde sedan en USB-TTL omvandlare i datorns(Laptop ASUS) USB-port och drog TTL-kablarna till Arduinon. Denna setup fungerade utan problem och då hade jag inga särskilda jordningar eller skärmningar.

2. Det enkla sättet att komma undan problem är att skaffa en plasma med blowback-start istället för HF-start, observera att detta inte har att göra med om det är pilot-båge eller ej. Jag köpte Biltemas plasma-skärare som har Blowback och med den funkade allting eftersom den inte gav några störningar. Dock är den 1-fas och drog 21 A på full effekt så jag var inte nöjd med den heller.

3. Min nuvarande lösning är en ESAB Cutmaster 60, blowback, CNC-interface som går att koppla in sig på utan att köpa den dyra CNC-interface-kontakten från ESAB, billiga munstycken på eBay, 3-fas som drar 9A på faserna på full effekt och då skär man upp till 5 mm med hyffsad fart.

Så min slutsats är att man ska ha en plasma med blowback-start och pilot-båge om man bygger DIY-plasmaCNC. Industri CNC-maskiner har så gott som alltid HF-start men då tror jag att elektroniken i övrigt är lite robustare än vad DIY-fixare oftast har. USB, HDMI mm går inte bra ihop med HF-start.

Det var min erfarenhet av ämnet

[E85]

Kul med lite input. Mitt sista hopp är att testa med nätfilter och ett bättre 5V nätagg, sedan finns det väl kanske inte mycket mer att göra.

Glattnos, menar du att USB-portarna i sig tar in störningar på pi:en oavsett om något är inkopplad eller ej? Eller är det 5V-matningen du menar?
Jag kör SPI till PICnc-kortet och det är förmodligen inte bra heller då det väl ligger på 8Mhz eller liknande.

[ABBZ]

Hur skulle det fungera med att ha en skydds/skiljetrafo där du matar plasma aggregatet och bekämpa störningarna på plasmasidan?

[E85]

Har en 3-fas 400V maskin på 100A så jag antar det blir rätt dyrt. Har dock sett att vissa sätter en UPS till dator och styrkort för att få dom av nätet, det kan nog vara ett alternativ.

[Glattnos]

På Pi:en vet jag inte vad som stördes men förmodligen HDMI:n eftersom skärmen slocknade varje gång plasman startade. Men den rebootade även ibland.

Jag tror inte att det har med frekvensen att göra så mycket utan snarare signal-nivåerna. Har inte både USB och HDMI väldigt låga signal-nivåer jämfört med TTL och gammal seriel RS232? HF-starten är helt galen på en billig kina-plasma, det är i princip störningar som tänder ljusbågen. Jag körde hela cnc-sytemet på batteri för att testa, alltså inget var kopplat till nätspänning förutom plasman och det blev ingen skillnad utan störde lika mycket ändå. Jag tror det är vågorna i luften som inducerar små signalfel i finare data-signaler.

Det kan nog vara att lite dyrare plasmor med HF kan ha lite mer sofistikerad HF och därför inte stör lika mycket men jag vet inte. Jag tror ingen som bygger CNC-plasma ångrar om dom byter till en blowback-plasma istället. Det finns lixom mycket annat man vill fixa med på maskinen, jag ledsnade totalt på att leta störningar och tramsa med dåliga plasma-aggregat. Jag köpte först en kina-plasma(3100:-) och sen en Biltema(7500:-) och ångrade båda eftersom det krånglade så mycket. Efter mycket velande köpte jag då ESAB:en för 22 000:- Första gången jag körde med den kollade jag i instruktionsboken och ställde in starthöjd, skärhöjd och matning efter det som stod där, 1270 mm/min i 8 mm stål och jag tänkte "det går aldrig", tryckte på start och hann typ inte fatta vad som hände innan det föll ner en nästan perfekt utskuren katt på golvet O.O