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2009-10-06

提高现代注塑机控制系统抗干扰能力的方法研究

现代注塑机的抗干扰措施
  随着自动化技术的不断发展以及各种工艺的更新,现代注塑机控制技术进入一个新阶段,但由此产生的电磁干扰形式也越来越多,下面将针对具体控制方式阐述其抗干扰方法。
  1 局部伺服控制
  在原有传统注塑机的基础上,让熔胶动作脱离油路控制,用伺服熔胶系统来控制熔胶动作,可实现在开锁模过程中同步熔胶的功能,这样就缩短了生产周期、提高生产效率。但伺服控制器对外部产生强烈的电磁干扰,会引入到原来的注塑机控制系统中。其对控制系统的干扰主要是两部分:一是在熔胶过程中伺服驱动螺杆转动,伺服控制器对外的干扰主要集中在正在工作的电气设备上,而此时注塑机同时进行开锁模动作,因此受影响最大的是检测开锁模的位置传感器,一旦传感器受干扰了,机器就不能正常工作。要解决该问题除了采用前面所述的接地及布线方法外,还可以给对应的位置传感器的i/o输入端并接相应的无极性电容,其接法如图2所表示,而非同步动作的位置传感器不需进行滤波。电容主要根据干扰谐波的频率来选择,注塑机伺服控制产生的谐波频率为低频段,因此一般选择0.1uf的电容。而更可靠的做法是将一大一小两个电容并联接上,且两个电容要相差两个数量级以上的,这样就可以更大程度地进行滤波了。但并接电容后,系统对开锁模动作的位置测量有一定的延时,故不能选取过大的电容。
  另一点是当机器有两个部分同时动作时,系统需要同时输出两个模拟量,由于两个模拟量同时输出,其输出很可能超出i/o板的上限,特别是在采用闭环伺服的情况下,导致出现模拟量降压现象,以致其中一部分动作不能按预期进行。在i/o板模拟量输出端与伺服控制器模拟量输入端之间串接稳压放大板,可避免降压现象的发生。此外,两个模拟输出量还应该使用相同的负极。
  2 伺服电机及变频器控制
  注塑机控制领域中离不开伺服系统及变频器的作用。与局部伺服控制相比,伺服控制注塑机虽不能实现同步动作,但有着反应速度快、重复精度高、低油温、省电的特点。而采用变频器驱动的注塑机系统节能效果显著且使用维护简单。两者在工作过程中对系统的影响相似,在注塑机工作时伺服系统(或变频器)全程控制,因此注塑机的其他电气设备同时接收着伺服控制器(或变频器)产生的干扰和外部的干扰信号。
  伺服控制器(变频器)的安装箱屏蔽措施是伺服控制中实现抗干扰的重要一环[3]。密闭的箱体可以看成是无穷大的金属板,起到很好的屏蔽效果。但是实际的箱体是不可能完全封闭的,箱体上总会有接缝、开孔等,这些都是二次干扰源。因此在设计时,应使开孔、缝隙尽量小,并且开的孔为圆孔,使动力线与信号线、高压线与低压线分孔走线;对于散热孔,应加装蜂窝结构的通风网;此外,应使箱体的接地线跟注塑机机架共地,安装箱底应安装吸震盘以避免动力线因震动产生电磁感应。
  对于控制系统的模拟量输出信号,由于电流信号的传输不受硬件设备配置的影响,且一般干扰信号为电压信号,所以电流信号抗干扰能力较强,并且在近距离传输中电流信号损耗小。控制系统输出的模拟量宜采用电流信号。若采用的是电压信号,可通过提高信号幅值来提高信噪比,从而增强信号传输的抗干扰能力。对于控制系统的模拟量输入信号,在存在大量的电磁干扰的情况下,位置传感器宜采用脉冲计数方式,而不是电压传输方式。
  此外,在有条件的情况下应给电源与伺服控制器(或变频器)之间串接上无源滤波器,避免干扰信号从动力线传输到注塑机控制系统或其它设备中。在电源与伺服控制器(或变频器)之间串接上电抗器,可抑制谐波电流对电网的影响,提高功率因数,同时保护伺服控制器(或变频器)。进入伺服控制器(或变频器)的信号传输线及位置传感器的信号传输线也应加上磁环或有源滤波器。
  3 全电动机控制
  全电动机注塑机有别于前面所述的注塑机,其全部动作都是通过伺服电机来执行的。在工作的过程中,有可能是两个伺服控制器同时工作,因此其电磁干扰的产生和情况更加复杂。要解决干扰问题,除采用前面所述的方法外,还应从注塑机的控制系统入手。控制器和i/o板要做好屏蔽工作,板上芯片的空脚都不浮置,应接地或拉高。在多重干扰的情况下,屏蔽线和双绞线已不能满足要求,而同轴电缆具有良好的输入、输出阻抗匹配性能,传输损耗小。因此在控制系统与伺服控制器之间的信号传输线、接入伺服控制器及电机的动力线都应采用同轴电缆。
  4 结语
  随着注塑机的不断优化,通过正确设计硬件线路、不断完善软件程序等措施,可以有效地提高控制系统的抗干扰能力。但在恶劣的生产现场中应认真分析系统可能出现的故障和干扰源,有针对性地采取对应的方法,以使注塑机系统更安全可靠。


作者:叶锡标


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