数控等离子切割机弧压调高系统
数控等离子 弧压调节
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Power MAX800 Power MAX900 Power MAX1100 Power MAX1250 Power MAX1650
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数控等离子切割机弧压式自动调高系统
Ｋｅ ｏｄ ：ｌ ｍ ｒ；ａｔ ａｊｓ ｅｔ ｏｔｌ ｆ ｅａ ｏａｅ ｔ ｐ ｏ ｒｈｒ ａｅｓｆ ａｅ ｙｗ ｒｓｐａ ａａｃ ｕ －ｄｕｔ ｎ ｃｎ ｏ ｏ ｔ ｒ ｖｌｇ；ｓ ｐｉ ｍ ｔ ；ａ ｗ ｒ； ｔ ｒ ｓ ｏ ｍ ｒ ｈ ｃ ｔ ｅ ｎ ｇ ｏ ｄ ｅｗ ０ 引言
抗在板材厚度和切割枪及其他切 割工艺参数确 定情况下 ， 主要
随切割枪与工件距 离 变化 而变化 。这种 变化 影响 电弧 的电压 和 电流。反过来说 ， 电弧的电流和电压 的变化 影响 了电弧的有 效切割厚度 ． ２ 系统硬件构成 系统按功能主要 分为 弧压检 测单元 、 号处理 单元 （ 括 信 包 滤波 、 电隔离放 大器 等）单 片机运算处理单 元 、 进 电机 、 光 、 步 机 械执行 机构及系统 电源 等。其 中弧压检 测单 元主要 完成 直流
（ ａｕｔ ｆ ｃａｉ ｌ ｎ ｌ ｔｏｉ Ｅｌｎ ｅ １ ｏ ｈ ａＵ ｉｅｓ ｅ￣ ｅｏｓＷｕ ａ ０７ ， ｈｎ ） Ｆ ｃｌ ｏ Ｍｅｈ ｎｃ ｄＥｅ ｒｎ Ｉ ｅ而［ Ｃ ｉ ｎｖｒｉ ｏ Ｇ ｏ ｎ ｅ ｙ ａａ ｃ ｃ ｇｆ ｎ ｙ ｔｆ ， ｈ ｎ４ ０４ Ｃ ｉ ３ ａ
数控等离子切割机的工作原理
数控等离子切割机的工作原理
数控等离子切割机是一种先进的金属切割设备，广泛应用于金属加工行业。它采用了等离子切割技术，能够高效地切割各种金属材料，包括钢铁、铝、铜等。
1. 工作原理概述
数控等离子切割机的工作原理是利用等离子弧放电产生高温等离子体，通过等离子体的高能量将金属材料进行切割。其主要工作过程包括材料定位、切割参数设置、切割路径规划、切割加工等几个步骤。
2. 等离子弧放电
等离子切割机利用等离子弧放电来产生高温等离子体。在切割机中，通过电源提供高频高压电流，使切割枪产生等离子弧。等离子弧是由正、负两极之间的电极放电产生的，放电时产生的电弧能量非常高，可以达到几千度的高温。
3. 切割气体
在等离子切割机的切割过程中，需要使用切割气体。切割气体主要有氧气和惰性气体（如氮气、氩气）等。氧气是最常用的切割气体，它能够与金属材料发生化学反应，加速切割过程。惰性气体主要用于保护切割区域，防止氧气进入切割口，避免产生氧化。
4. 切割参数设置
在使用数控等离子切割机进行切割之前，需要根据不同的金属材料和切割要求设置合适的切割参数。切割参数包括切割速度、切割电流、切割气体流量等。这些参数的设置对切割质量和效率有着重要影响。
5. 切割路径规划
切割路径规划是数控等离子切割机的关键步骤之一。在切割路径规划中，需要根据切割图纸和切割要求，确定切割路径和切割顺序。合理的切割路径规划可以提高切割效率，减少切割时间。
6. 切割加工
在切割加工过程中，数控等离子切割机会根据预先设置的切割参数和路径进行自动切割。切割时，等离子弧放电产生的高温等离子体将金属材料瞬间加热至熔点以上，然后通过高速氧化反应将金属材料切割断开。
等离子弧压调高
三．调高控制器
武汉蓝讯PH330弧压调高控制器
右图为武汉
蓝讯PH330弧压
调高控制器总成，
其中包含弧压控
制盒、调高体、等
离子夹持器、定位
开关/定位传感
器。
其中定位方式有两种，一种如图为
光电传感器定位，一种为行程开关定位。
传感器和开关装在调高体内部，内部机
械结构使得割枪下降碰到钢板时，传感
器感应到金属部件后调高器控制隔墙抬
升一个距离然后开始起弧切割。
需要注意的是，光电传感器的三个角的定义分别为：
棕色：DC24V+
黑色：信号
蓝色：DC24V-
如果是行程开关试则只用接两个角，注意要接开关的两个常开触点
接口对应弧压
主板上的定义。
此调高控制器
为蓝讯第一代弧压
调高控制器，目前已
经不用在新设备上，
但是全国有数千台
设备还在使用该种
控制器。
电源打开时数
码管会显示P---，或
者U000（老一代弧
压显示）。
参数的修改方
法：
【设定】：按下该键，
可以循环设定等离子
调高参数
【增加】：按下键键，
参数数值增加
【减少】：按下该键，参数数值减少
【确定】：按下该键，保存修改过的调高参数
【上升、下降】：控制升降体的升降
【方向键】：设备的前后左右四个方向的移动，移动速度较慢，用于微调割嘴位置，按住设备行走，松开即停止。
参数含义：
U实时弧压：范围为30~250V。割嘴与工件的切割间隙会对应一个特殊的弧压值。切割过程中的间隙越高，则对应的弧压值越大，间隙越低，则弧压值越小；切割速度越高，则对应的弧压值越小，速度越低，则弧压值越大。要设置适合跟踪弧压值才能保证合适的切割高度，获得最好的切割效果。
L弧压上限：设置一个弧压跟踪上限值主要用于切割时自动检测割缝或工件的边缘。如果实际弧压超过弧压跟踪上限值，此时，自动跟踪功能将暂时失效，割枪保持在原来的实际高度行走，当弧压低于弧压上限设置值时，自动跟踪功能将再次被激活，割枪在交叉的割缝或返回到工件上时会出现这种情况。设定范围：比理想跟踪弧压值高20%~50%
数控弧压调高使用说明书
弧压调高控制器使用说明书
转移弧后，调高器向数控系统发出弧压使能信号，数控系统进行切割运行。调高器在向等离子发出起弧压使能信号的同时，将弧压引入到调高器控制系统，弧压引入后，如调高器本身“自动允许”并且数控系统已发出自动调高信号，调高器即处于自动调高状态。
注：当你选用的数控系统不能接收起弧压使能信号时，应采用延时的方法控制数控运行。即数控向调高器发出起弧信号后，延时使数控运行。
4、操作面板功能介绍
面板示意图如图一：给定弧压
弧压显示初始定位穿孔时间起弧测试
穿孔高度高度设置设置
初始定位测试自动（上）/手动开关上升/下降
图一：面板
弧压显示（Arc Voltage）：在起弧前显示的是给定弧压，在起弧后显示的是实际弧压。
给定弧压：根据切割材料的厚度和速度，按照等离子设备提供的参数表设置切割时的弧电压，设定的弧压在起弧前可从弧压显示表中看出。给定弧压的大小决定了
切割时的高度，给定弧压电压增大，切割高度增高，在切割过程的自动状态
下，调整给定弧压即调整了切割高度。
引弧高度设置电位器(Set IHS)：设置初始定位的高度，顺时针旋转，高度增加。初始定位的高度是通过延时方式来实现。
图二：非隔离分压电路
注意：加入到调高器的弧压为负值，如果极性接反，则自动调高无效。
非隔离直接分压方式由于和等离子电源直接连接，不能对引弧时的高频进行隔离，因此对调高器电路的干扰较大。但这种分压方式成本很低。
实际工作中，分压后的弧电压是延时后接到控制电路的，因此对实际工作影响不大。
接触引弧的等离子，使用非隔离直接分压方式对调高器没有影响，使用高频引弧的等离子，只要将弧压引入时间加长，有效的避开引弧过程即可。
等离子弧压调高器性能分析
等离子弧压调高器性能分析
山东省德州学院贾长来等离子切割机弧压调高器的性能，主要表现在以下5点：
1、调高速度；
2、调高精度；
3、抗干扰能力；
4、简单易用；
5、故障率低。
1、调高速度：调高速度和调高稳定性是一对矛盾，调高速度快，可以有效地减小割炬定位的时间，提高切割效率，但在切割过程中如遇割缝交叉或板材上有沟槽，会造成扎枪，撞枪；反之，调高速度较慢，调高器工作稳定，但影响调高器的跟踪特性和切割效率。要解决这一问题，可以在逻辑编程时对弧压采样数据进行分析，对于过陡的弧压跳变采用“坏值剔除”和“多次采样”等算法。另外，手动调高速度和自动弧压调高速度也应该区分开来，常用数控系统中，手动调高速度同时也是起弧前降枪和收弧后升枪的速度，在手动操作允许的情况下，速度越快，工作效率越高，所以弧压调高器应具有手动调高速度明显高于自动调高速度的特性。
2、调高精度：弧压调高器要做到精准调高，就必须保证电机能迅速启动、停止和快速反向，从这一角度看，适应这种要求的电机依性能排序从低到高的顺序依次为：直流电机——步进电机——伺服电机，其成本排序也是如此。如果成本允许，选用伺服电机当然是最好的，不过伺服电机和伺服驱动的价格太高，一般客户不好接受，这样一来，采用步进电机应该是最好的选择，不过，要实现步进电机的迅速启动、停止和快速反向，就必须要认真地优化加减速曲线，在实际工作环境中，经过反复地试验——修改——再试验，选择一条最优的加、减速曲线，使得调高速度和精度得到最好发挥。实践证明，采用步进电机做调高器，其综合性能还是相当不错的。参见本文后面所附测试参数表。
数控等离子切割机的工作原理
数控等离子切割机的工作原理
数控等离子切割机是一种高精度、高效率的金属切割设备，广泛应用于金属加工行业。它采用等离子弧作为切割工具，通过控制系统精确控制切割过程，实现对金属材料的精切当割。下面将详细介绍数控等离子切割机的工作原理。
1. 等离子切割原理
等离子切割是利用高温等离子弧将金属材料加热至熔化点以上，然后利用高速气流将熔化的金属吹散，从而实现切割的过程。等离子切割机通过产生等离子弧，并通过喷嘴喷射高速气流，将熔化的金属吹散。
2. 数控系统
数控等离子切割机采用数控系统控制切割过程。数控系统由计算机、控制卡、驱动器和执行器等组成。操作人员通过计算机输入切割参数，数控系统会根据输入的参数控制切割机进行相应的动作。
3. 等离子弧发生器
等离子弧发生器是数控等离子切割机的核心部件之一，它负责产生等离子弧。等离子弧发生器通过高频电源产生高频电流，将气体份子激发成等离子态，形成等离子弧。
4. 切割喷嘴
切割喷嘴是将等离子弧和高速气流引导到切割区域的装置。切割喷嘴普通由陶瓷材料制成，具有良好的耐磨性和导热性能。切割喷嘴的设计和尺寸会影响切割质量和效率。
5. 气体供应系统
气体供应系统负责提供等离子切割所需的气体。常用的气体有氮气、氧气和惰性气体等。气体供应系统通过气体管道将气体输送到切割机的切割喷嘴。
6. 工作台
工作台是切割材料的支撑平台，通常由金属材料制成。工作台上的夹具可以固定待切割的金属材料，保证切割过程的稳定性和精度。
7. 运动系统
数控等离子切割机的运动系统由伺服机电、滑轨和导轨等组成。运动系统负责控制切割喷嘴在三维空间内的运动，实现对金属材料的精切当割。
上海方菱f1621等离子弧压调高器使用说明书
上海方菱f1621等离子弧压调高器使用说明书
本产品适用于当今广泛应用的恒流特性等离子电源数控切割系统。采用直接测控切割弧压的方式来间接控制割枪和钢板之间的相对高度，是一款功能简洁、调试方便、安装容易的通用型产品。
前面板元件作用及其操作：
4位数字电压表：电源指示设置弧压实际弧压接通电源后表头的背光灯即亮，同时数字显示为设定弧压，切割时显示实际弧压（无论在手动模式或自动模）。com弧压值设定旋扭：此旋扭用米设定自动控制模式下所希望的稳定状态值。其内装配多圈电位器，应参考相关切割表预设，再在切割时观察当时高度随时调整。
初始定位旋扭：设定自动模式下的穿孔高度，此操作实际上是改变割枪碰触钢板后回缩的时间，可在0.2-1.5秒之间调整。
定位高度还与另一个调整项（回缩速度）有关。
穿孔延时旋扭：“切割运行”信号输出延时。如果此延时时间不合适，在切割不同厚度的板材时便会出现穿孔不透就行走或已完成穿孔却还等待的现象。调整此旋扭使可达到即能完全穿孔又能马上行走切割的最佳状态。
升降开关：该开关能控制电机做升降割枪的运动。不论在手动或自动模式下该操操作均有效，即享有优先控制权。不操作时会白动复位在中间位置。
回缩高度选择开关：此开关为三档扭子开关，是选择在自动模式下切割结束后割枪自动回缩（升）的时间，以适应不同的切割工况下
的安全转移。如切割板面平坦，没有工件一头翘起的可能则可选择低的回缩高度来加快进程。
手动自动测试开关：此开关为三档扭子开关。①拨在上方时为手动工作模式，没有自动回缩和自动定位过程，割枪升降全靠手动操作；
VHC-300弧压调高使用说明书
VHC-300
数控弧压高度控制器
使用说明书
Shenzhen Mycutcnc TECH Co.,LTD
深圳市迈卡特数控技术有限公司
感谢您选用迈卡特公司的产品
为便于使用及维护，请将此说明书交到最终用户手中。
安装及安全注意事项
★发货及运输时，请保护好调高面板上的3个电位器，以免损坏
★本调高盒的电源是AC24V
★使用本调高器前，请仔细阅读说明书，以免安装及调试过程中造成不必要的损失★安装及调试过程中如有任何疑惑，请及时与本公司联系
★不使用时，请关闭调高盒电源
★不要随意调整调高板上的任何可调电阻
★非专业人士或未经许可，不允许打开本产品进行维修
★在高温，潮湿，粉尘或有腐蚀性气体的地方请做好相应的保护措施
★注意防尘，当调高盒外或调高盒内积聚太多的粉尘，可用压缩空气将其吹干净★调高器标明接地的位置需良好接地
★请安全使用本产品，对您的工作环境的安全情况，本公司不提供任何人身及财产担保
技术支持
★公司网址：电子邮件：
★公司电话：7
★公司地址：深圳市宝安二十四区商业楼7栋502
售后服务
自出厂之日起，一年内免费保修，终生维护。但以下情况不在保修范围内：★产品标签上的序列号模糊不清或撕毁
★未经允许擅自改变使用范围或用途的
★人为损坏
★自然灾害造成的损坏
★改装及抄袭等原因造成的损坏
特别声明：
★由于产品升级更新，如有变动恕不另行通知。
★版权所有，翻版必究。
目录
1、简介 (3)
1.1产品型号 (3)
1.2中文名 (3)
1.3适用范围 (3)
1.4工作原理 (3)
1.5基本功能 (3)
2、技术参数 (3)
3、功能介绍 (4)
弧压调高说明书
锐盾弧压调高器
使
用
说
明
书
工作原理：
锐盾弧压调高器是利用等离子电源的基本恒流特性，通过检测等离子弧电压的变化来检测等离子切割过程的割炬的高度控制，适用于绝大多数的进口或国产等离子机型。
产品特点：
1、兼容于目前所有的（数控）切割系统强切割效率，通过弧压传感器，在切割全过程中，割炬高度始终保持恒定、工件不平时，切割仍可进行，恒定的割炬高度，保证了高水平的切割质量，具有非常高的性价比。
2、可用于国产等离子和进口等离子。
3、具有设定弧压显示、实际弧压显示、穿孔时间设置功能。
4、具有保护帽定位、接近开关定位定位功能。
5、状态指示功能（自信号延时功能和行车输出延时功能）。
6、分压比50：1，也可按照用户要求设定分压比。
7、PWM脉宽调制控制方式。
8、可采用电流模式判断起弧信号，精准无误，防止工件损坏。
锐盾弧压调高器推荐采用接近开关来完成初始定位，既能定位又能防撞。
接近开关定位工作过程：调高器接收到数控系统发出的起弧信号后，割炬立即下降，当接触到钢板时，接近开关脱离接近点，并发出接触信号，调高器接收到信号，立即控制割炬提升到设定的定位高度（在提升过程中，接近开关会自动复位），定位完成后，调高器自动控制等离子起弧。采用这种方式，适用于所有等离子的初始定位。
描述&规格参数
Description & Ratings
(START1, START2)
50：1分压输出，请用对绞屏蔽电缆
锐盾弧压调高器等离子分压信号接入图
注意：该接口的VOLT+与VOLT-接入信号为等离子实际弧压经过50：1 分压后的分压信号，切忌将实际弧压接入，否则会造成损坏！请务必按照上面接入分压信号，并且分压传输电缆必须使用带屏蔽电缆！
数控等离子切割机切割枪自动高低调节系统
收稿日期:2004-03-17
作者简介:黎民英(1963-),女,江西吉安人,南华大学计算机科学与技术学院工程师.主要研究方向:自动化控制.
第18卷第2期南华大学学报(理工版)
V ol.18N o.22004年6月Journal of Nanhua University (Science &Engineering Edition )Jun.2004
文章编号:1006-737X (2004)02-0054-04
数控等离子切割机切割枪自动高低调节系统
黎民英,颜拥军,汪琳霞,龙 斌
(南华大学计算机科学与技术学院,湖南衡阳421001)
摘 要:分析等离子电弧切割过程,通过弧压采样电路将采样电压信号经A ΠD 转换送入单片机,由I ΠO 口输出控制信号经直流脉冲宽度调速电路控制切割枪高低调节
电机,可实现数控等离子切割枪自动高低调节控制.关键词:等离子电弧;自动调节控制;脉冲宽度调速电路中图分类号:TP271 文献标识码:A
Singlechip Auto -adjustment System of NC Plasm a Cutter
LI Min 2ying ,YAN Yong 2jun ,WANG Lin 2xia ,LONG Bin
(School of C om puter Science and T echnology ,Nanhua University ,Hengyang ,Hunan ,China 421001)Abstract :This paper analyses the process of plasma arc cut.The arc v oltage sam pling circuit puts v oltage signal into singlechip by A ΠD switching ,and then signal which is sent out from I ΠO interface controls cutter adjusting electrom otor by direct current pulse breadth timing circuit.Fi 2nally the auto -adjustment control of the NC plasma cutter is achieved in the process.K ey w ords :plasma arc cut ;auto -adjustment control ;pulse breadth timing circuit
等离子弧压调高器技术说明书[2]
![等离子弧压调高器技术说明书[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/d9bfceb0f424ccbff121dd36a32d7375a417c6ef.png)
等离子弧压调高器技术说明书[2]
□□□□技术说明书
一、简介：
本产品适用于当今广泛应用的恒流特性等离子电源数控切割系统。采用直接测控切割弧压的方式来间接控制割枪和钢板之间的相对高度，是一款功能简洁、调试方便、安装容易的通用型产品。
二、功能及特点：
具有切割过程中所必须的割枪高度调节功能；
具有为满足自动切割条件而设立的初始化高度，即穿孔高度自动定位功能。
A 不会发生某些机型常出现的程序错乱问题。
B 多种可选配件，能适应各种系统配置。
C 操作方便的“回缩高度选择”可根据工况选择。
D 碰触钢板快速回缩功能。
E 增加了“运动急停”输出端，为割枪增加一份安全。
三、技术规格：
测量技术：弧压反馈与电压接触式检测最高控制精度：±1 V
控制电压范围：55-220 V
电机驱动方式：桥式脉冲调宽（PWM）最大输出功率：150 W
初始定位上升时间：0.2-1.5 s
穿孔延时时间：0.2-3 s
切割结束回缩时间：1s 2s 3s
弧压显示：4位蓝色背光LCD
工作电源：DC 24V （电流视升降电机而定）输入、输出接口：1个五芯航插、1个六芯航插、1个D型连接器
外壳体积：82mm×145mm×200mm
工作环境温度：0-50℃
四、前面板元件作用及其操作：
4位数字电压表：电源指示/设置弧压/实际弧压接通电源后表头的背光灯即亮，同时数字显示为设定弧压，切割时显示实际弧压（无论在手动模式或自动模式）。
弧压值设定旋扭：此旋扭用来设定自动控制模式下所希望的稳定状态值。其内装配多圈电位器，应参考相关切割表预设，再在切割时观察当时高度随时调整。
混合遗传算法优化的等离子切割机弧压调高控制研究
证割 炬到 待 切 板 材 之 间 的 高度 恒 定 ， 此 切 割 机 系 因 统 需具 有性 能 良好 的 自动 调 高 系 统 ， 调 高 系 统 运 而
行 的 精度 、 速性 和可 靠性 ， 接影 响切 割 的质量 。 快 直
２Ｕｌｌ—Ｏ３ —２ｌ 收 稿 日期
的方 式 ， 这些 方法 能 够 快速 的获 取 局 部最 优 参 数 ， 但
止 割 炬 与 被 切 割 件 之 间 发 生 碰 撞 烧 坏 喷 嘴 ， 须 保 必
ＰＤ环节 的参 数 优 化 是 运行 精 度 的 重 要 保 证 。 日前 Ｉ
ＰＤ 环 节 参 数 的 确 定 通 常 采 用 边 界 稳 定 法 或 误 差 积 Ｉ 分 指 标 最 优 法 。 相 比于 由 经 验 获 取 ＰＤ 环 节 参 数 Ｉ
控 制 环 组 成 的 随 动 系 统 ， 多 个 Ｐ Ｄ 调 节 器 对 受 含 Ｉ
控 电动机 的 电 流 、 度 和 位 置 进 行 跟 踪 校 正 ， 一 速 其 ｛ １
点 。在等 离 子 切 割 过 程 中 ， 于待 加 工 板 材 可 能 由 倾斜 、 高低 不 平 、 薄 不 一 。为 了 提 高 切 割 质 量 ， 厚 防
文 章 编 号 ：０ １—２ ６ （ ０ ） ０—０ ６ —０ １０ ２５ ２１ １ １ ０４ ５
混 合遗 传算 法优 化 的等 离子切 割机 弧压 调高 控制研 究
凯尔贝等离子及调高介绍
等离子气是氩氢气
等离子割炬软管的标准长度1m,6 m及10 m
外接冷却器功率为
带外置引弧箱和软管束扩展最长可达到50米
FineFocus 1600TWIN =FineFocus 800/TWIN + FineFocus 800，用于同步联接等离子割炬PB-S150 W 和 PB-S77 W，而且可以根据实际情况进行转换
As the Agent ofKjellberginSouth ofChina,
offer the professional sale & service forKjellbergPlasma,
the famousbrand plasmaworldwide.
We can offer not onlytheproducts,
应用凯尔贝最新类激光增强技术HiFocusPLUS等离子技术切割金属材料，切割厚度范围- 15 (20)mm（依切割材料而定）
类激光效果切割产品时，推荐切割范围 –15mm（根据切割工艺）
最大穿孔厚度12mm (依切割材料而定)
投资成本与运行成本不到激光切割的四分之一
配备CNC机载PerCut 80/PerCut 90割枪，使用氧气或者空气作为等离子气
等离子弧压调高
三、调高控制器
武汉蓝讯PＨ33０弧压调高控制器右图为武汉
蓝讯ＰH330弧压
调高控制器总成,
其中包含弧压控
制盒、调高体、等
离子夹持器、定位
开关/定位传感
器。
其中定位方式有两种,一种如图为光电传感器定位,一种为行程开关定位。传感器与开关装在调高体内部,内部机械结构使得割枪下降碰到钢板时,传感器感应到金属部件后调高器控制隔墙抬升一个距离然后开始起弧切割。
需要注意得就
是,光电传感器得三
个角得定义分别
为:
棕色:DＣ24Ｖ
+
黑色:信号蓝色:DC2４V－
如果就是行程开关试则只用接两个角,注意要接开关得两个常开触点
接口对应弧压
主板上得定义、
此调高控制器
为蓝讯第一代弧压
调高控制器,目前已
经不用在新设备上,
但就是全国有数千
台设备还在使用该
种控制器。
电源打开时数
码管会显示P－—
—,或者U00０(老一
代弧压显示)。
参数得修改方
法:
【设定】:按下该键,
可以循环设定等离子调高参数
【增加】:按下键键,参数数值增加
【减少】:按下该键,参数数值减少
【确定】:按下该键,保存修改过得调高参数
【上升、下降】:控制升降体得升降
【方向键】:设备得前后左右四个方向得移动,移动速度较慢,用于微调割嘴位置,按住设备行走,松开即停止。
参数含义:
Ｕ实时弧压:范围为3０～250V。割嘴与工件得切割间隙会对应一个特殊得弧压值。切割过程中得间隙越高,则对应得弧压值越大,间隙越低,则弧压值越小;切割速度越高,则对应得弧压值越小,速度越低,则弧压值越大。要设置适合跟踪弧压值才能保证合适得切割高度,获得最好得切割效果。
L弧压上限:设置一个弧压跟踪上限值主要用于切割时自动检测割缝或工件得边缘、如果实际弧压超过弧压跟踪上限值,此时,自动跟踪功能将暂时失效,割枪保持在原来得实际高度行走,当弧压低于弧压上限设置值时,自动跟踪功能将再次被激活,割枪在交叉得割缝或返回到工件上时会出现这种情况。设定范围:比理想跟踪弧压值高20%~5０%
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机电一体化专栏
T h e s pe c ia lC o l u m e o n M e c h a tro n ic s
30
2007年第1期
数控等离子切割机弧压调高系统
赵家政,补家武
(中国地质大学(武汉)机电学院,湖北 武汉 430074)
摘 要:本文分析了等离子切割机的切割过程,并采用弧压采样的方式将采样电压经过信号处理后输入给单片机,由I /O 口输出控制信号控制步进电机,从而实现数控等离子切割枪自动高低调节控制。关键词:等离子电弧;弧压调高;步进电机
0 前言
数控等离子切割机应用了以等离子弧为热源的高能量熔化切割的切割方法,具有切割速度快、切口的热影响区窄、工件变形小、切割精度好等优点,被广泛用于中薄金属板材自动化切割。而在切割过程中等离子切割枪与工件的高度距离控制很重要,它不仅造成电弧参数(U,
I)的
变化,而且直接影响切割质量。目前国内数控等离子切割高度控制一般由模拟电路实现,虽然其电路简单、成本低,但也存在控制精度低,控制高度范围波动大,经常需用手动调节缺点。在此我们介绍以单片机为核心的自动调节控制系统。
1 等离子电弧切割过程分析
等离子电弧是一种高能量密度的压缩电弧,它以压缩气体为工作介质,通过被压缩气体电离形成高温高速的等离子电弧将金属熔化并 吹离 基体而形成光洁的切口。电弧柱的电流和电压与电弧有效切割厚度有如下关系:
=
0 24IU
( t
+
)bv
(1)
式中: 表示电弧有效切割厚度,mm;
I 表示电弧电流,A;U 表示电弧电压,
V ;
表示功率利用参数;
b 表示切口宽度(由喷嘴喷孔直径决定),mm;v 表示切割速度,mm /s;
t 表示金属初始温度与熔化温度之差, ; 表示金属比重,
kg /m 3;
表示金属质量热容,J /(kg k); 表示金属熔化热,
J /kg 。
上式中,电弧切割厚度广义讲应包括切割板材厚度 、切割枪与工件距离h 和切割枪的喷道孔长度l ,即: = +h +l 。当切割电源、切割枪以及切割速度确定后,公式中 的变化主要影响电弧电流I 和电弧电压U 。从切割角度希望切割枪与工件距离越近越好,同时又要保证切割枪不碰工件。而等离子电弧又具有电阻抗作用,其阻抗在板材厚度和切割枪及其它切割工艺参数确定情况下,主要随切割枪与工件距离变化而变化。这种变化影响电弧的电压和电流。反过来说,电弧的电流和电压的变化影响了电弧的有效切割厚度(切割板材厚度 )。
2 系统硬件构成
系统按功能主要分为弧压检测单元、信号处理单元(包括滤波、光电隔离放大器等)、单片机运算处理单元、步进电机、机械执行机构及系统电源等。其中弧压检测单元主要完成直流弧压信号的采集,其输出信号送入信号处
理为0~5V 的直流采样信号。为消除干扰杂波并将其处理单元进行有源滤波处理。为消除工频干扰,此处的滤波截止频率取为40Hz 。经该单元处理后的信号,再经一级光电隔离放大器,送入单片机处理单元,这样可以将单片机处理单元与测量现场实现电气上的完全隔离,大幅度提高单片机系统运行的可靠性。弧压信号经过模拟到数字的转换后送入到单片机。为提高测量精度,此处采用12位A /D 转换器。测量结果经数字滤波处理后,作为实际的弧压测量值,单片机将实际的弧压测量值与根据工艺设定的最佳
弧压值及其精度值作出综合运算处理后,得出最终的弧长
机电一体化专栏
T h e s p e c i a lC o l u m e o n M e c h a tro n i c s 第十卷
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图1 控制系统硬件框图
补偿调节量,再经光电隔离后,送入步进电机驱动单元,带动机械执行机构完成最终的补偿处理。本系统采用拨码开关将给定的电压值输入给单片机,LED 则动态地显示出等离子切割机在切割过程中的电弧电压值。
2 1 弧压采样电路
本系统利用霍尔电压传感器CHV 25P,将等离子切割机工作时的电弧电压转换成0~5V 的直流电压,经有源滤波、光电隔离及二极管钳位电压后直接送入A /D 转换器中,实现对电压的实时采样。
图2 弧压采样及调理电路
以上采集与调理电路中在模拟输入端加上有源滤波电路,可以起到低通滤波的作用,减轻噪音的影响。电路中U 1,U 2是同一封装的双光电耦合器,可以认为它们的传输系数的温度特性和电流非线性是完全一致的,U 1作负反馈,U 2作输出,巧妙地补偿了它们的非线性。图中D 1,D2作钳位二极管,用来防止瞬间出现损坏A /D 转换通道的高压。
2 2 单片机处理
根据工艺事先设定好最佳电压值U 0以及电压波动值 U,U 0由拨码开关输入,单片机接受到U 0后自动生成控制域,其切割上位控制电压U 上=U 0+ U,下位控制电压U 下=U 0- U 。而后的采样电压信号U i 为控制信号,当U 下U 上时,切割枪应该向下运动,其下降速度由 =U i -U 0值的大小控制;当U i
2 3 驱动电路
该控制系统中的驱动电路采用U LN 2803达林顿管驱动,使三相式步进电机在中断服务程序的控制下完成较高精度的旋转,从而实现弧压值始终位于控制域的范围内,即:U 下
2 4 抗干扰措施
由于该系统装置在数控等离子切割机上,所
受到的干扰是多方面的。主要是电网干扰、切割电源干扰、外部环境干扰和整个系统内的有源或无源干扰。因此,在系统设计中采取必要的抗干
扰措施。
图3 中断服务程序流程框图(U1=U 下,U2=U 上)
(1)电源配置:采用隔离变压器以减少初级、次级线圈间耦合电容,提高其抗干扰共模干扰;采用低通滤波器滤去高于市电基波的高次谐波以改善电源波形;采用开关一体化电源对不同的部分分开供电。
(2)信号通道抗干扰措施:所有输入、输出接口均采