引言

        现代塑料注塑成型机是一个集机、电、液于一体的典型系统，其电气控制系统是整机的中枢，是立式注塑机性能及安全性的关键。控制器通过分布在系统不同位置的多个传感器和开关，将负载、速度及工作模式等数据信号传到微机处理器中，处理后的指令信号又通过控制器输给各控制电机、电磁阀等。一般的控制系统不需要采取什么特殊抗干扰设计，就可直接在工业环境使用。但在特别恶劣的工业环境，尤其是自动化程度较高的车间中，立式注塑机易受周围电场、磁场、电磁辐射、噪声等的干扰，这样会降低整个控制系统的可靠性，严重时会使系统失控及引起安全事故。为保证控制系统可靠运行，就必须提高整个控制系统的抗干扰能力。

        立式注塑机的主要干扰源

        在工业生产现场，通过采用有效的措施，使立式注塑机获得最好的抗干扰效果。为了用最直接，成本最低的方法达到目的，首先就要弄清现场的主要干扰源及其性质。影响立式注塑机控制系统的干扰源大部分是由电流或电压的剧烈变化引起的，主要有下面几种情况：

        (1)来自接地系统混乱的干扰。立式注塑机上各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。

        (2)控制系统供电电源的波动及电源中高次谐波产生的干扰。

        (3)雷电的电涌、可控硅电源和分相电容的启闭、邻近大容量电气设备的瞬间起停时，电磁辐射、分布电容的耦合窜入引起的干扰。

        (4)来自信号传输线受到空间电磁辐射感应的干扰，如伺服电机的干扰信号。

        (5)PLC系统内部的干扰，如PCB板的做工，继电器的响应特性、软件的内部冲突等。

        此外，在工业生产现场中立式注塑机本身可能有机械负载带来的振动，对控制系统产生冲击干扰，给控制系统的输出造成误动作；长期这样的振动甚至会引起PLC的I/O接口或其他接线部分接触不良，造成更严重的损害。

        硬件抗干扰措施

        控制系统受到干扰离不开干扰源、干扰传播媒介及干扰信号接收体这三个元素，只要在其传播路径上消除其中一个因素的传播就能实现抗干扰的效果。因此在设计和维护立式注塑机时，从硬件设计入手，通过对接地系统、电源、输入输出信号线等处理，可有效提高系统的抗干扰能力。

        一般立式注塑机的抗干扰措施

        良好接地的方法

        立式注塑机控制系统接地的好坏直接关系到系统能否正常工作，良好的接地是让立式注塑机实现抗干扰的第一步，可有效地防止干扰误动作。常有的接地线有四种。一是信号地线，包括数字地、模拟地、直流地、系统地，立式注塑机的信号线大部分采用低电压控制，应采用直接接地及一点接地的方式，并且与保护地线和交流地线保持绝缘；二是信号的屏蔽层地线，当信号源接地时，屏蔽层应在信号源侧接地，不接地时，应在PLC侧接地；三是交流地线，包括继电器、电动机、高功率电路的地线，应尽量避开强电回路和主回路的电线，但不能避开时，也应与强电电线垂直布置；四是保护地线，包括电源箱体、机架、驱动器外壳等，可和立式注塑机的交流电源地线相连。

        控制器电源的处理

        干扰信号通过对控制器的干扰，导致立式注塑机的误动作。而电源是干扰信号进入控制器的主要途径之一，因此合理地处理电源与控制器的连接，可有效实现控制器的抗干扰。

        在控制器的交流电源输入端加接允许50Hz交流电通过的低通滤波器，可以抑制大部分高频及中频干扰信号，滤去共模、差模干扰电压，配线时应尽量使滤波器的输入端与输出端的线路不交叉，输出端到控制器的接线尽量短，并且让滤波器外壳接地。采用隔离变压器，可以提高抗高频共模干扰能力。将屏蔽层良好接地，可断开输入端对输出端的干扰通道，对抑制从电源线窜入的外来干扰有较好的效果；此外变压器两端接线用双绞合线，可减少电源线间的干扰；为了避免地电流的干扰，输入端尽量用380V输入，其接线如图1所示。

        此外，控制器与I/O系统应分别由各自的变压器供电。在环境恶劣的情况下，还可加接交流稳压器及不间断供电电源(UPS)，提高供电的安全可靠性。

        输入输出端的合理布置

        电气外线除了是传递干扰信号的媒介以外，自身也是干扰源之一，信号线之间、电源线之间、信号线与电源线之间、直流与交流之间都会产生干扰，因此对传输电路合理布置尤其重要。

        信号电源线与动力电源线、信号线与动力线、交流线与直流线、开关量信号线与模拟量信号线都应尽量分开布线，若不能分开时也要互相垂直布线。信号线尤其是模拟量信号线应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。对于长距离(150m以上)的信号线或某一受严重干扰的输入信号线应采用中间继电器实施信号转换，中间继电器能起到隔离作用，一般强电干扰通过电磁感应产生的电流不可能使继电器出现误吸合动作。此外，导线在磁场中运动时会产生感应电动势，故在振动的环境中把信号导线固定是很有必要的。

        对于I/O板输入端，在普通场合大多使用单端输入方式，即将所有信号输入线负极与控制系统的工作地接在一起；但在电磁干扰较大的时候，其输入端使用差动方式更适合，即输入端的每一路都独立地接负极，该方式有很强的抗干扰能力，但I/O板的端子使用率低。在输入端有感性负载时，信号转换会有电量突变而产生干扰或损坏模块，因此如果是交流信号则在负载两端并接浪涌吸收器，如果是直流信号则并接续流二极管。另外当输入设备的感性负载较大时，应使用中间继电器中转，避免损坏模块。

        对于I/O板输出端，立式注塑机的输出控制线大部分用来控制电机的运转、启停，继电器、接触器的吸合，电磁阀的打开与闭合等，而这些被控制的器件本身就是噪声源，并通过输出控制线作用于控制系统中。因此在精度要求较高的场合应对输出信号适当处理，对模似量输出，一般用变压器或稳压放大板隔离。对开关量输出，一般用光电耦合器或脉冲变压器隔离。对于输出端的继电器和交流接触器，其在开合的时候会产生电弧，也可在触点两端并接浪涌吸收器。

        现代立式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，现代立式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。

        局部伺服控制

        在原有传统立式注塑机的基础上，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，会引入到原来的立式注塑机控制系统中。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，而此时立式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，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，立式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。