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
升级会员 