电容式调高器.docx
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电容式调高器.docx
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电容式调高器
电容式调高器
用户手册
Ver2.9
无锡超强伟业科技有限公司
说明
感谢您选择本公司的产品!
超强伟业研发的电容式调高器,是一款用于激光切割系统的调高器。
为方便用户使用,我司开发了一款与该调高器配套的上位机软件“Z轴控制系统”,该应用程序部署在PC端。
本文档的编写,基于硬件版本是V2.9的调高器,以及基于软件版本是07.01.00.00的上位机软件。
由于产品功能的不断更新,您所使用的调高器或Z轴控制器软件,在某些方面可能与本手册的陈述有所出入,请以实物为准。
如您在使用过程中有任何疑问或建议,欢迎您随时与我们联系!
★机床的运行及激光切割效果与被切割的材料、所使用的激光器、所使用的气体、气压以及您所设置的各项参数有直接的关系,请根据您的切割工艺要求严肃谨慎的设置各项参数!
★不恰当的参数设置和操作可能导致切割效果下降、激光头或其他机床部件损坏甚至人身伤害,我们的调高器和Z轴控制系统已尽力提供了各种保护措施,激光设备制造商及最终用户应当尽量遵守操作规程,避免伤害事故的发生。
★本公司不承担由于使用本手册或本产品不当而导致的任何直接的、间接的、附带的和/或相应产生的损失和责任!
第一章产品介绍
1.1简介
本公司生产的电容式调高器,采用先进的ARM处理器,优化了闭环控制算法,响应时间短,调整速度快,其运算速度和控制精度等性能,均明显优于国内外同类产品。
该电容式调高器,与上位机软件之间采用以太网方式通信。
用户通过操作上位机软件,可控制调高器实现高度自动跟踪、分段穿孔、渐进穿孔、蛙跳式上抬、等功能。
调高器采用经过优化的通信协议,数据吞吐量更大,通信速度更快,实时控制性更好。
该调高器与我司生产的放大器配套使用,可以获得良好的切割效果。
1.2功能介绍
★支持伺服参数自学习
★支持传感器参数自学习
★支持寻边
★支持通信方式动态设定跟随高度
★支持蛙跳式上抬
★支持分段穿孔
★上抬高度任意设置
★支持碰板报警
★标配7.0英寸TFT液晶屏,可显示曲线和动画
★自带触摸板,可以通过虚拟数字键盘设定参数
★标配实时时钟,可以授权使用期限
★大容量存储空间,可以存储更多历史报警信息
★支持通过网络升级
1.3性能指标
★采样时间小于1ms
★调整时间不大于1ms
★控制精度小于0.05毫米
★随动高度控制范围0.2~15毫米
★可以以伺服电机的最大转速跟随
1.4系统构成
Z轴随动控制系统由以下部分构成:
配件名称
数量
备注
PC端上位机软件
1
ZAxisController.exe
电容式调高器
1
前置放大器
1
射频线
1
信号线缆
1
通用输入输出线缆
1
伺服驱动器输入输出线缆
1
与伺服驱动器型号有关
伺服驱动器
1
与伺服电机配套
伺服电机
1
与伺服驱动器配套
激光切割头
1
可选用我司的所有型号
第二章产品外形和尺寸
2.1调高器外形和尺寸
2.2放大器外形和尺寸
第3章产品对外接口
3.1、产品对外接口分布
3.2、接口介绍
3.2.1电源接口
说明:
如果调高器的外壳没有与电气柜的外壳相连,请将FG引脚与电气柜外壳保持可靠接触。
否则,放大器反馈的电容值,会出现较大幅度的波动。
3.2.2伺服驱动器输入输出接口
15芯母头(孔)伺服控制接口
引脚
颜色
信号名
引脚
颜色
信号名
1
黄
DA(-10~10V)
9
黄黑
AGND(模拟地)
2
蓝
0S(零速箝位)
10
蓝黑
0V(电源地)
3
黑
A+(编码器A相正)
11
黑白
A-(编码器A相负)
4
橙
B+(编码器B相正)
12
橙黑
B-(编码器B相负)
5
红
Z+(编码器Z相正)
13
红黑
Z-(编码器Z相负
6
绿
ServoOn(伺服使能)
14
紫
Alarm(报警信号)
7
绿黑
Clear(报警清除)
15
棕黑
0V(电源地)
8
棕色
24V(电源输出)
信号说明:
1、+24V、0V:
为伺服驱动器的输入输出端子,提供24V供电。
2、DA、AGND:
模拟量信号,为驱动器提供速度信号。
3、0S:
零速箝位,使伺服静止,主要用于抑制伺服的零漂。
4、Servon:
输出信号,用来控制伺服驱动使能。
5、Alarm:
输入信号,接收伺服驱动器发出的报警信号。
6、A+、A-、B+、B-、Z+、Z-为伺服驱动器输出的、分频后的编码器信号。
连接驱动器时请注意以下事项:
1、请确定您选择的伺服驱动器支持速度模式。
如果选用松下A5系列伺服驱动器,必须选择全功能型的或支持速度控制模式的,不能使用脉冲型的。
2、调高器的输入输出口都是低电平有效的,所选择的伺服也应是低电平有效。
3、请确认所使用的伺服电机是否带抱闸。
如带抱闸请严格按照伺服说明中的接线方式接线,并设置与抱闸相关参数。
如果伺服驱动器本身不支持抱闸信号的输出,请在上位机软件中,使能抱闸信号从通用输出口输出。
4、伺服驱动器的信号线、电机驱动线、编码器信号线等,都需要带有屏蔽层,该屏蔽层需单端可靠接地。
伺服驱动器外壳,也必须可靠接地。
部分型号的伺服驱动器,还需要在输入端加装滤波器或隔离变压器。
3.2.3通用输入输出接口
15芯公头(针)输入输出接口
引脚
信号定义
引脚
信号定义
1
24V(电源输出)
9
IN7(暂停跟随)
2
IN8(通用输入)
10
抱闸输出
3
OUT1(跟随到位)
11
OUT2(上抬到位/停靠到位)
4
OUT3(报警)
12
OUT4(穿孔到位)
5
IN1(切割跟随)
13
IN2(回中信号)
6
IN3(快速上抬)
14
IN4(急停)
7
IN5(上限位)
15
IN6(下限位)
8
0V(电源地)
关于抱闸接口的说明:
1、如果驱动器本身的输出口,支持输出抱闸信号,则可以用该信号控制外部继电器,从而控制抱闸的电源。
2、如果驱动器本身不支持输出抱闸信号,则需要由调高器来提供抱闸信号。
此时,需要在上位机软件中,使能抱闸信号从通用输出口输出。
3、因为抱闸信号控制的是外部继电器,请选用吸合电流较小的继电器。
否则继电器控制线圈释放时,会产生过高的电压,从而烧坏吸收二极管或开关三极管。
3.2.4扩展的输入输出接口
16芯5.08mm间距扩展输入输出接口
引脚
信号定义
引脚
信号定义
1
COM(信号地)
9
ExtIn8(通用输入)
2
ExtIn1(切割跟随)
10
ExtOut1(跟随到位)
3
ExtIn2(快速上抬)
11
ExtOut2(上抬到位/停靠到位)
4
ExtIn3(开始穿孔)
12
ExtOut3(穿孔阶段完成信号)
5
ExtIn4(穿孔阶段信号)
13
ExtOut4(穿孔过程结束信号)
6
ExtIn5(蛙跳上升)
14
RS232_TX(RS232发送端)
7
ExtIn6(蛙跳下降)
15
RS232_RX(RS232接收端)
8
ExtIn7(通用输入)
16
RS232_GND(RS232地线)
3.2.5以太网接口
调高器的以太网接口,是标准的以太网接口。
支持交叉线和直连线。
给调高器上电之前,请将网线连好,以便跟服务器端通信。
3.2.6前置放大器接口
信号说明:
1、放大器接口为4芯,请用3芯屏蔽线缆和两个4芯航空插头制作。
其中1、2、3芯对连,第4芯务用屏蔽层对连。
2、没有必要采用4芯屏蔽线缆,用3芯就够了,第四芯由屏蔽层充当。
第四章软件概述
4.1获取和安装软件
您可以联系供应商或客服人员获得软件安装程序。
安装之前,请检查您的系统是否满足以下最低要求:
(1)WindowsXP以上操作系统。
(2)主频1.0G以上的CPU。
(3)至少512Mb内存。
(4)15英寸以上VGA显示器,分辨率1024*768以上。
(5)至少1个有线网口。
(6)为避免可能的错误,请尽量使用管理员方式运行。
检查完成之后可以开始安装软件,直接运行安装程序即可。
为避免安装过程中程序文件被修改,保证所有驱动正常安装,请关闭系统上的360安全卫士和杀毒软件。
4.2开始使用
双击
可运行Z轴控制系统。
主界面如下图所示:
信息提示区
功能区
调高器状态
菜单栏
第五章菜单栏与参数介绍
5.1综述
菜单栏包含以下四大功能:
(1)文件
(2)参数设定
(3)关于
(4)调试
如下图所示:
5.2文件
文件子菜单主要提供文件操作相关的功能,包括:
(1)保存当前参数,保存当前正在使用的参数到文件
(2)加载参数,加载指定参数文件内的参数
(3)恢复默认参数,恢复出厂设置的默认参数
(4)清除伺服标定数据,清除伺服标定数据
(5)清除浮头标定数据,清除浮头标定数据
(6)界面始终位于顶层,使Z轴控制系统的界面始终位于其他应用程序的界面之上
(7)固件升级,升级指定文件的固件版本
(8)窗口大小调整,根据操作系统的文本显示大小调整界面大小
(9)关闭启动画面,开启/关闭Z轴控制系统的启动画面
(10)退出,退出软件
文件子菜单如下图所示:
5.3参数设定
参数设定子菜单提供系统各参数的设定功能,包括:
(1)浮头标定参数,设置浮头标定的相关参数
(2)工艺参数,设置工艺相关参数
(3)速度参数,设置速度相关参数
(4)回零参数,设置回零相关参数
(5)机械参数,设置机械相关参数
(6)穿孔参数,设置穿孔相关参数
(7)增益参数,设置增益相关参数
(8)伺服参数,设置伺服相关参数
参数设定子菜单如下图所示:
5.3.1浮头标定参数
浮头标定参数界面如下:
浮头标定高度:
浮头标定的学习高度。
浮头标定悬停高度:
浮头标定学习稳定度的高度
浮头标定悬停时间:
浮头标定学习稳定度的时间
浮头标定基准速度:
浮头标定时的基准速度,此速度如果太大会导致浮头标定的结果不能正常使用
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
浮头标定高度
25
20
30
mm
浮头标定悬停高度
1
1
5
mm
浮头标定悬停时间
1000
100
2000
ms
浮头标定基准速度
50
10
500
r/min
使用时,修改参数后点击设置参数按钮即可设置参数。
5.3.2工艺参数
工艺参数界面如下:
跟随高度:
跟随铁板的高度
跟随误差范围:
跟随时允许的最大误差
上抬高度:
跟随关时上抬的高度
最大误差:
Z轴运动过程中允许的最大误差范围
蛙跳上抬高度:
蛙跳联动时Z轴上抬的高度
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
跟随高度
1
0.5
8
mm
跟随误差范围
0.1
0.05
0.5
mm
上抬高度
100
1
1000
mm
最大误差
5
1
10
mm
蛙跳上抬高度
10
0.1
1000
mm
使用时,修改参数后点击设置参数按钮即可设置参数。
5.3.3速度参数
速度参数界面如下:
最大速度:
Z轴运行的最大速度,此值与伺服电机的性能相关
最大加速度:
Z轴运行时可达到的最大加速度,此值与伺服电机的性能相关
最小加速时间:
Z轴从0加速度到最大加速度的时间,此值不能太小
低速点动速度:
低速点动的速度
高速点动速度:
高度点动的速度
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
最大速度
1000
500
5000
r/min
最大加速度
0.5
0.1
2
G
最小加速时间
50
10
1000
ms
低速点动速度
200
10
5000
r/min
高速点动速度
500
10
5000
r/min
使用时,修改参数后点击设置参数按钮即可设置参数。
5.3.4回零参数
回零参数界面如下:
回零速度:
Z轴回零时的速度,此值太大会影响回零精度
返回距离:
Z轴回零时,离开硬上限位的距离,并把此位置作为零点
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
回零速度
100
10
5000
r/min
返回距离
5
1
100
mm
使用时,修改参数后点击设置参数按钮即可设置参数。
5.3.5机械参数
机械参数界面如下:
丝杆螺距:
Z轴的丝杆螺距
软上限位:
设置向上运动时的软限位,0为不开启软限位
软下限位:
设置向下运动时的软限位,0位不开启软限位
硬上限位开关属性:
设置硬上限位的开关属性
硬下限位开关属性:
设置硬下限位的开关属性
忽略硬限位开关:
开启/关闭硬限位开关,如关闭后,硬限位将不起作用
空移碰板延时:
非跟随状态时碰板的持续时间超过设定时间时,浮头会自动上抬保护,0为只要检测到碰板即刻上抬
跟随碰板延时:
跟随状态时碰板的持续时间超过设定时间时,浮头会自动上抬保护,0为只要检测到碰板即刻上抬
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
丝杆螺距
5
1
100
mm
软上限位
0
0
1000
mm
软下限位
0
-1000
0
mm
硬上限位开关属性
常闭
常开
常闭
硬下限位开关属性
常闭
常开
常闭
忽略硬限位处理
不忽略
不忽略
忽略
空移碰板延时
0
0
500
ms
跟随碰板延时
0
0
500
ms
使用时,修改参数后点击设置参数按钮即可设置参数。
5.3.6穿孔参数
穿孔参数界面如下:
穿孔等级:
设置穿孔的等级,目前支持五级穿孔
直接跟随最大高度:
设置直接跟随的最大高度,此值影响穿孔动作,当第一个穿孔位置大于该值时,Z轴将先运动至跟随高度再运动到第一个穿孔点
电容保护高度:
穿孔时,开启电容保护的高度范围,如设为10,则距铁板10mm以内均采用电容值做浮头保护
保护范围:
电容保护时,允许的误差范围,超过设定的误差范围时,浮头将上抬
渐进时间:
是否开启渐进时间,如不开启Z轴将以最短时间运动至穿孔点,否则将按设定的时间运动至穿孔点
穿孔高度:
设置穿孔高度
等待时间:
设置在穿孔高度等待的时间
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
穿孔等级
一级穿孔
一级穿孔
五级穿孔
直接跟随最大高度
8
0.5
8
mm
电容保护高度
10
0.5
20
mm
保护范围
20
0
100
%
渐进时间使能
0
0
1
渐进时间
0
1
10000
ms
穿孔高度
5
0.5
1000
mm
等待时间
1000
1
10000
ms
使用时,修改参数后点击设置参数按钮即可设置参数。
5.3.7增益参数
增益参数为高级参数,不对普通用户开放
5.3.8伺服参数
伺服参数界面如下:
伺服类型:
设置Z轴的伺服类型,目前支持松下、富士、安川的伺服电机
额定转速:
设置电机的额定转速
速度指令输入增益:
设置额定转速对应的电压值
每转脉冲数:
设定电机旋转一圈的脉冲数
各参数默认值及参数范围见下表:
参数名称
默认值
最小值
最大值
单位
参数分类
伺服类型
安川
松下/富士
安川
伺服参数
额定转速
3000
1000
6000
r/min
伺服参数
速度指令输入增益
60000
1000
10000
mv
伺服参数
每转脉冲数
10000
1000
100000
伺服参数
5.4关于
关于子菜单提供一下功能:
(1)登录
(2)系统信息
关于子菜单如下图所示:
5.4.1登录
登录界面如下:
登录时请出入用户名与密码点击登录即可,登录后可使用更多的高级功能。
用户名与密码请联系本公司获取。
5.4.2系统信息
系统信息界面如下:
此界面将显示设备信息及各功能模块版本号
第六章调高器状态
6.1综述
调高器状态如下图所示:
调高器状态可显示功能如下:
(1)可显示调高器的工作状态,当调高器发生错误时,显示如下:
(2)显示当前状态,状态包括:
标准、寻找零位、伺服标定、浮头标定、跟随、穿孔、测试模式等
(3)显示当前设定的跟随高度
(4)显示当前的电容高度
(5)显示当前的Z轴坐标
第七章功能区
7.1综述
功能区如下图所示:
功能说明如下:
(1)伺服标定,伺服标定的目的是清除伺服电机的零漂,由于标定时电机回小幅度来回震荡,因此需要先点动运行至行程中间,防止震荡超出行程范围。
(2)浮头标定,浮头标定的目的是测量浮头与板材之间的电容与位置的对应关系,标定前先把浮头点动到与板面距离5~10mm,并保持板面静止,不要振动。
标定过程是自动完成的,大约花费几十秒的时间,在标定过程中用户可按停止按钮强行结束标定。
当标定完成后,有2项指标,每个指标均有“优”“良”“中”“差”四个等级。
标定结果的意义如下:
稳定度:
反映的是电容的静态特性。
若标定出来该指标不理想,可能是极板振动,或外部干扰较强。
平滑度:
反映的是标定过程电容变化的动态特性。
以上两项参数标定出来的指标至少需要为“中”,否则系统可能无法正常使用。
而这两项指标比较理想的情况是“优”或“良”。
有效值:
电容从距板0.5mm到无穷远处的变换值。
反映的是喷嘴传感的测量范围。
测量范围越大,跟踪的精度和稳定度越好。
标定结果如下图所示:
(3)跟随开,开启跟随功能,浮头将运行至设定的跟随高度
(4)跟随关,关闭跟随功能,浮头将上抬至设定的上抬高度
(5)跟随高度+0.1,实时调整跟随高度,将跟随高度+0.1,只在跟随开下有效
(6)跟随高度-0.1,实时调整跟随高度,将跟随高度+0.1,只在跟随开下有效
(7)穿孔,开始穿孔,使用此功能前,请确保穿孔参数设置正确
(8)手动设置零位,浮头运行至任意位置,点击按钮,即可将此位置设置为零位
(9)低速点动,低速点动功能,低速点动的速度可在速度参数中修改
(10)高速点动,高度点动功能,高速点动的速度可在速度参数中修改
(11)停止,可在任何情况下停止浮头的运动,比如跟随过程中、穿孔过程中
(12)系统复位,当调高器报错时,需要复位清除,方能正常运行
(13)回原点,回零功能,使用此功能时,请确保硬限位开关可正常使用
(14)重启,重启调高器
第八章信息提示区
8.1综述
信息提示区如下图所示:
时间:
提示的时间
属性:
提示的属性,操作属性有界面操作、网络通信、数据校验、用户命令、文件操作、同步信息、发送数据、接收数据、接收正文、运动数据、参数修改
内容:
提示的具体内容
如不想显示某些提示内容,可在信息提示区右键,打开下图菜单:
点击相应的属性即可。
其中,清除功能为信息提示区内容,高级功能不对普通用户开放。
附录一与伺服驱动器的接线及参数的设定
1.1与安川Σ系列伺服的接线
引脚
信号
安川Σ系列伺服50P接口
5
V-REF
6
SG
33
PAO
34
/PAO
35
PBO
36
/PBO
19
PCO
20
/PCO
47
+24IN
41
/P-CON
40
/S-ON
44
/ALM-RST
32
ALM-
31
ALM+
1
SG
调高器DB15伺服驱动器接口
信号
引脚
DA
1
AGND
9
A+
3
A-
11
B+
4
B-
12
Z+
5
Z-
13
24V
8
0S
2
ServoEn
6
Clear
7
0V
10
Alarm
14
0V
15
1.2伺服参数的设定
参数编号
设定值
说明
Pn000
00A1
带零位固定功能的速度控制
Pn00b
-
单相电源输入时,改成0100
Pn212
2500
每转编码器输出的脉冲数,与调高器中设定的每转脉冲数10000相对应
Pn300
6.00
对应调高器的速度增益500r/v/min
Pn501
10000
零位固定值
Pn50A
8100
正转侧可驱动
Pn50B
6548
反转侧可驱动
Pn50F
0200
从CN1的Pin27/28输出Brake信号
说明:
在设定参数前,建议先操作参数FN005,将驱动器恢复默认设置。
2.1与富士Alpha系列伺服的接线
引脚
信号
富士Alpha系列伺服26P接口
22
V-REF
13
M5
9
FFA
10
*FFA
11
FFB
12
*FFB
23
FFZ
24
*FFZ
1
P24
4
CONT3
2
CONT1
3
CONT2
14
COMOUT
17
OUT3
调高器DB15伺服驱动器接口
信号
引脚
DA
1
AGND
9
A+
3
A-
11
B+
4
B-
12
Z+
5
Z-
13
24V
8
0S
2
ServoEn
6
Clear
7
0V
10
Alarm
14
2.2伺服参数的设定
参数编号
设定值
说明
PA1-01
01
速度控制模式
PA1-04
1
CW方向,为正方向
PA1-08
2500
每转编码器输出的脉冲数,与调高器中设定的每转脉冲数10000相对应
PA1-11
1
CCW旋转时,A相在前
PA1-15
17
刚性等级
PA3-03
02
正转指令
PA3-31
6.0
对应调高器上的速度增益500r/v/min
PA3-52
14
抱闸信号输出
3.1与松下A5/A6系列伺服的接线
引脚
信号
松下A5/A6系列伺服50P接口
14
SPR/TRQR
15
GND
21
OA+
22
OA-
48
OB+
49
OB-
23
OZ+
24
OZ-
7
COM+
26
ZEROSPD
29
SRV-ON
31
A-CLR
36
ALM-
37
ALM+
41
COM-
调高器DB15伺服
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