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2009-10-06

提高現代注塑機控制系統抗干擾能力的方法研究

現代注塑機的抗干擾措施
  隨着自動化技朮的不斷發展以及各種工藝的更新,現代注塑機控制技朮進入一個新階段,但由此產生的電磁干擾形式也越來越多,下面將針對具體控制方式闡述其抗干擾方法。
  1 局部伺服控制
  在原有傳統注塑機的基礎上,讓熔膠動作脫離油路控制,用伺服熔膠系統來控制熔膠動作,可實現在開鎖模過程中同步熔膠的功能,這樣就縮短了生產周期、提高生產效率。但伺服控制器對外部產生強烈的電磁干擾,會引入到原來的注塑機控制系統中。其對控制系統的干擾主要是兩部分:一是在熔膠過程中伺服驅動螺杆轉動,伺服控制器對外的干擾主要集中在正在工作的電氣設備上,而此時注塑機同時進行開鎖模動作,因此受影響最大的是檢測開鎖模的位置傳感器,一旦傳感器受干擾了,機器就不能正常工作。要解決該問題除了釆用前面所述的接地及布線方法外,還可以給對應的位置傳感器的i/o輸入端并接相應的無極性電容,其接法如圖2所表示,而非同步動作的位置傳感器不需進行濾波。電容主要根據干擾諧波的頻率來選擇,注塑機伺服控制產生的諧波頻率為低頻段,因此一般選擇0.1uf的電容。而更可靠的做法是將一大一小兩個電容并聯接上,且兩個電容要相差兩個數量級以上的,這樣就可以更大程度地進行濾波了。但并接電容后,系統對開鎖模動作的位置測量有一定的延時,故不能選取過大的電容。
  另一點是當機器有兩個部分同時動作時,系統需要同時輸出兩個模擬量,由于兩個模擬量同時輸出,其輸出很可能超出i/o板的上限,特別是在釆用閉環伺服的情況下,導致出現模擬量降壓現象,以致其中一部分動作不能按預期進行。在i/o板模擬量輸出端與伺服控制器模擬量輸入端之間串接穩壓放大板,可避免降壓現象的發生。此外,兩個模擬輸出量還應該使用相同的負極。
  2 伺服電機及變頻器控制
  注塑機控制領域中離不開伺服系統及變頻器的作用。與局部伺服控制相比,伺服控制注塑機雖不能實現同步動作,但有着反應速度快、重復精度高、低油溫、省電的特點。而釆用變頻器驅動的注塑機系統節能效果顯著且使用維護簡單。兩者在工作過程中對系統的影響相似,在注塑機工作時伺服系統(或變頻器)全程控制,因此注塑機的其他電氣設備同時接收着伺服控制器(或變頻器)產生的干擾和外部的干擾信號。
  伺服控制器(變頻器)的安裝箱屏蔽措施是伺服控制中實現抗干擾的重要一環[3]。密閉的箱體可以看成是無窮大的金屬板,起到很好的屏蔽效果。但是實際的箱體是不可能完全封閉的,箱體上總會有接縫、開孔等,這些都是二次干擾源。因此在設計時,應使開孔、縫隙盡量小,并且開的孔為圓孔,使動力線與信號線、高壓線與低壓線分孔走線;對于散熱孔,應加裝蜂窩結搆的通風網;此外,應使箱體的接地線跟注塑機機架共地,安裝箱底應安裝吸震槃以避免動力線因震動產生電磁感應。
  對于控制系統的模擬量輸出信號,由于電流信號的傳輸不受硬件設備配置的影響,且一般干擾信號為電壓信號,所以電流信號抗干擾能力較強,并且在近距離傳輸中電流信號損耗小。控制系統輸出的模擬量宜釆用電流信號。若釆用的是電壓信號,可通過提高信號幅值來提高信噪比,從而增強信號傳輸的抗干擾能力。對于控制系統的模擬量輸入信號,在存在大量的電磁干擾的情況下,位置傳感器宜釆用脈沖計數方式,而不是電壓傳輸方式。
  此外,在有條件的情況下應給電源與伺服控制器(或變頻器)之間串接上無源濾波器,避免干擾信號從動力線傳輸到注塑機控制系統或其它設備中。在電源與伺服控制器(或變頻器)之間串接上電抗器,可抑制諧波電流對電網的影響,提高功率因數,同時保護伺服控制器(或變頻器)。進入伺服控制器(或變頻器)的信號傳輸線及位置傳感器的信號傳輸線也應加上磁環或有源濾波器。
  3 全電動機控制
  全電動機注塑機有別于前面所述的注塑機,其全部動作都是通過伺服電機來執行的。在工作的過程中,有可能是兩個伺服控制器同時工作,因此其電磁干擾的產生和情況更加復雜。要解決干擾問題,除釆用前面所述的方法外,還應從注塑機的控制系統入手。控制器和i/o板要做好屏蔽工作,板上芯片的空腳都不浮置,應接地或拉高。在多重干擾的情況下,屏蔽線和雙絞線已不能滿足要求,而同軸電纜具有良好的輸入、輸出阻抗匹配性能,傳輸損耗小。因此在控制系統與伺服控制器之間的信號傳輸線、接入伺服控制器及電機的動力線都應釆用同軸電纜。
  4 結語
  隨着注塑機的不斷優化,通過正確設計硬件線路、不斷完善軟件程序等措施,可以有效地提高控制系統的抗干擾能力。但在惡劣的生產現場中應認真分析系統可能出現的故障和干擾源,有針對性地釆取對應的方法,以使注塑機系統更安全可靠。

作者:葉錫標


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