兩軸運動控制器

1. 安全須知
 在使用本控制系統前，請您仔細閱讀本手冊后再進行相關的操作。
仔細閱讀本操作說明書，以及用戶安全須知，采取必要的安全防護措施。如果用戶有其他需求，請與本公司聯系。
工作環境及防護:
1. 控制系統的工作環境溫度為0-40℃，當超出此環境溫度時系統可能會出現工作不正常甚至死機等現象。溫度過低(零下)時，液晶顯示器將會出現不正常顯示的情況。
2. 相對濕度應控制在0-85。
3. 在高溫、高濕、腐蝕性氣體的環境下工作時，必須采取特殊的防護措施。
4. 防止灰塵、粉塵、金屬粉塵等雜物進入控制系統。
5. 應防護好控制系統的液晶屏幕(易碎品)：使其遠離尖銳物體；防止空中的物體撞到屏幕上；當屏幕有灰塵需要清潔時，應用柔軟的紙巾或棉布輕輕擦除。

系統的操作:
系統操作時需按壓相應的操作按鍵，在按壓按鍵時，需用食指或中指的手指肚按壓，切忌用指甲按壓按鍵，否則將造成按鍵面膜的損壞，而影響您的使用。
初次進行操作的操作者，應在了解相應功能的正確使用方法后，方可進行相應的操作，對于不熟悉的功能或參數，嚴禁隨意操作或更改系統參數。
對于使用操作中的問題，將提供電話咨詢服務。

系統的檢修:
當系統出現不正常的情況，需檢修相應的聯接線或插座連接處時，應先切斷系統電源。再進行必要的檢修。
未進行嚴格培訓的操作人員或未得到本公司授權的單位或個人，不能打開控制系統進行維修操作，否則后果自負。
系統保修說明:
保修期：本產品自出廠之日起十二個月內。
保修范圍：在保修期內，任何按使用要求操作的情況下所發生的故障。
保修期內，保修范圍以外的故障為收費服務。
保修期外，所有的故障維修均為收費服務。

以下情況不在保修范圍內：
任何違反使用要求的人為故障或意外故障；
帶電插拔系統聯接插座而造成的損壞；
自然災害等原因導致的損壞；
未經許可，擅自拆卸、改裝、修理等行為造成的損壞。

其它事項:
本說明書如有與系統功能不符、不詳盡處，以系統軟件功能為準。控制系統功能改變或完善(升級)，恕不另行通知。
產品配套“使用操作說明書”只免費提供一本。如需****“使用操作說明書”，可免費索取電子版說明書(pdf格式)，并告知您的e-mail信箱，以e-mail的形式發出。

2. 概述
本公司研制的cm20l-20型“運動控制器”采用高性能32位cpu，驅動裝置采用細分步進電機或交流伺服電機，配備液晶顯示器，全封閉觸摸式操作鍵盤。該系統具有可靠性高，精度高，噪音小，操作方便等特點。
本控制器可控制兩個電機運動，可實現點位、直線插補的操作。具有循環、跳轉等功能。簡單、清晰的參數給您的操作帶來方便和快捷。輸入/輸出的設置功能可方便您的使用和維修。

2.1 主要功能
參數設置：可設置與加工、操作有關的各個控制參數，使加工效果達到****狀態。
手動操作：可實現高、低速手動、點動、回程序零、回機械零等操作。
程序管理：可對當前加工程序進行修改、保存。
自動加工：可實現單段/連續、空運行、暫停等功能。

2.2 系統組成
數控系統主要由以下幾部分組成：
􀁺 高性能、高速度32位
􀁺 液晶顯示器(分辨率:192×64)
􀁺 專用運動控制芯片(信號輸出為:5v ttl)
􀁺 輸入/輸出(10路光電隔離24v輸入,10路光電隔離24v輸出)
􀁺 用戶加工程序存儲器(可存儲48個程序)
􀁺 ****程序行數440行
􀁺 薄膜按鍵陣列(28鍵)

2.3 技術指標
􀁺 最小數據單位 0.001mm
􀁺 ****數據尺寸 ±9999.999mm
􀁺 快速點位運動限速 8000mm/min (脈沖當量為0.001毫米時)
􀁺 ****加工速度限速 8000mm/min (脈沖當量為0.001毫米時)
􀁺 ****脈沖輸出頻率 150khz
􀁺 控制軸數 2軸(x,y)
􀁺 聯動軸數 2軸(x,y)
􀁺 電子齒輪 分子(n):1-65535,分母(m):1-65535
􀁺 系統主要功能 自動、手動、程序編輯、系統參數、自檢、設置等

2.4 外觀及面板
控制器外觀：見封面
外形尺寸：長172mm，寬94mm，厚30mm
嵌入孔尺寸：長162mm，寬84mm，前面板厚4mm

3. 操作說明
3.1 開機畫面

3.2 手動
在主畫面下按f2鍵進入手動操作狀態
手動高速:手動高低速切換，正顯時以低速(fl)運動，反顯時以高速(fh)運動
點動操作:進入點動狀態，以設定值為步長，按一次運動一次
回程序零:返回坐標零點
回機械零:返回機械零點
手動方向鍵：x+:→，x-:←，y+:↑，y-:↓
速度倍率鍵：倍率增加:pgup，倍率減小:pgdn

3.3 自動
在主畫面下按f1鍵進入自動加工狀態
空運行:正顯時為正常加工，反顯時為空運行
單段執行:正顯時為連續運行，反顯時為單段運行
循環啟動：用于開始執行程序或暫停、段停后的繼續執行
運動暫停：用于暫停程序的的執行
3.4 程序管理
在主畫面下按f3鍵進入程序管理菜單
程序編輯:進入程序輸入與修改狀態
程序讀入:讀入系統中保存的加工程序
程序保存:將當前加工程序保存

程序另存:將當前程序以新的文件名(不能與已有的程序名重名，否則將覆蓋原來和程序)
新建程序:將當前程序區清除
程序刪除:通過“回車”鍵刪除光標所在的程序文件
文件接收:接收由上位機發送的程序文件
文件發送:由本控制器向上位機發送程序文件
菜單切換由“f”鍵實現

3.4.1 屏幕顯示說明
第一行從左至右分別為：
n:當前行號(0-999)
程序結束:指令名字段,控制指令共有十二個控制指令(詳見第四章)
l:本行標號,只有當某跳轉將跳到本行時，需選定一個標號，取值1-99，0為無標號
pn:當前程序的名稱
第二、三、四行將顯示的內容為(不同的指令指示不同的數據輸入)
x,y:運動指令時的坐標或增量值
t:延時等待時為延時值(以0.1秒為單位)，程序循環時為循環次數(取值0-9999)；
f:運動速度指定,對“直線插補”、“圓弧插補”有效
p:輸入/輸出口的指定，輸入取值1-10，輸出取值1-10
n:跳轉指令時目的標號的指定，即需跳到的位置標號，取值1-99
s:輸入/輸出時的狀態，取值０或１

3.4.2 編輯狀態下操作按鍵說明
←:向前移動光標,當移到本字段的****位時,再按則不起作用,自動跳過小數點
→:向后移動光標,當移到本字段的****位時,再按則不起作用,自動跳過小數點
↑:向前移動字段, 光標在指令字段時,再按則進入前一程序段
↓:向后移動字段, 光標在最后一個字段時,再按則進入后一程序段
f1:當光標處于數字輸入位置時,數字加一,加過9時自動進位；當光標處于符號位時，則“-”和空交替，當光標處于指令字段，循環向前選擇不同的指令。
f2: 當光標處于數字輸入位置時,數字減一,減到0時自動借位；當光標處于符號位時，則“-”和空交替，當光標處于指令字段，循環向后選擇不同的指令。
f3:在當前程序行位置插入一個結束行(end)。
f4:將當前程序行刪除。
pgup:向前翻一個程序行。
pgdn:向后翻一個程序行。

3.4.4 程序的讀入
進入此功能后，屏幕顯示48個用戶程序名，可通過上、下、左、右光標鍵選擇程序名，選擇正確后按“回車”鍵，則讀入該程序的內容。
注：顯示“----”時為無程序
3.4.5 程序的刪除
進入此功能后，屏幕顯示48個用戶程序名，可通過上、下、左、右光標鍵選擇程序名，選擇正確后按“回車”鍵，則該程序被刪除。
注：顯示“----”時為無程序

3.4.6 程序管理的說明
如果修改有誤，可用讀入重新讀入程序而放棄修改。
如果需保存當前的修改，用保存功能(存儲時間較長，請耐心等待)。
如果進行另存，可用不同的文件名，注意與已有文件名重名時則覆蓋原程序文件。
3.5 參數設置
在主畫面下按f4鍵進入參數設置菜單
系統參數:進入系統參數設置功能
系統自檢:進入系統自檢功能
i/o 設置:進入i/o設置功能

3.5.1 系統參數
選擇“系統參數”進入系統參數菜單：
選項:與控制有關的選項選擇
系統:與控制有關的系統參數
廠值:恢復出廠值，誤用此功能，可以不保存，關電后重新上電
保存:保存當前參數的參數
1．選頂
x 正限: x正向限位禁止或有效。
x 負限: x負向限位禁止或有效。
y 正限: y正向限位禁止或有效。
y 負限: y負向限位禁止或有效。
報 警: 報警信號禁止或有效。
急 停: 急停輸入禁止或有效。

x 零點: x機械零開關常開或常閉。
y 零點: y機械零開關常開或常閉。
外啟動: 外部啟動鈕禁止或有效。
外暫停: 外部暫停鈕禁止或有效。
速度升: 外部升速鈕禁止或有效。
速度降: 外部降速鈕禁止或有效。
不啟動：允許或禁止直接啟動。
無密碼：功能進入密碼有效或無效。
用上、下光標鍵選擇待更改的選項，光標隨之移動，用回車鍵切換兩個狀態。
參數的狀態將影響某些功能的執行，一定要和實際相對應。
限位、報警、急停均為常閉開關，機械零點開關可選擇常開或常閉。
外操作鍵(啟動、暫停、升速、降速)均為常開。

2．系統參數
x分子:x電子齒輪分子(取值范圍1-65535)
x分母: x電子齒輪分母(取值范圍1-65535)
y分子:y電子齒輪分子(取值范圍1-65535)
y分母: y電子齒輪分母(取值范圍1-65535)
起速: 電機啟動速度(單位:毫米/分)
****: 電機****速度(單位:毫米/分)
時間: 電機升速時間(單位:毫秒)
點位: ****加工速度(單位:毫米/分)
高速: 手動高速時的速度(單位:毫米/分)
低速: 手動低速時的速度(單位:毫米/分)
零速: 回零返回速度(單位:毫米/分)
增量: 點動增量值(單位:一個脈沖當量)
x間隙: x軸反向間隙值（單位：0.001毫米）
y間隙: y軸反向間隙值（單位：0.001毫米）

􀁺 電子齒輪的設定
分子、分母分別表示x、y、z軸的電子齒輪的分子、分母。此數值的取值范圍為1-65535
電子齒輪分子，分母的確定方法：
電機單向轉動一周所需的脈沖數 (n)
電機單向轉動一周所移動的距離(以微米為單位) (m)
將其化簡為最簡分數，并使分子和分母均為1-65535的整數。當有無窮小數時(如：π)，可分子、分母同乘以相同數(用計算器多次試乘并記住所乘的總值，確定后重新計算以消除計算誤差)，以使分子或分母略掉的小數影響最小。但分子和分母均應為1-65535的整數。
例1:絲杠傳動：步進電機驅動器細分為一轉5000步，或伺服驅動器每轉5000脈沖，絲杠導程為6毫米，減速比為1:1，即1.0。

使用電子齒輪時的注意事項
1．如果使用交流伺服，盡量將控制器的電子齒輪設置為1，而改變伺服驅動器的電子齒輪設置。
2．電子齒輪比(分子與分母的比)應盡量≤1，當電子齒輪比為1時****速度可達9米/分，當電子齒輪比為2時****速度可達4.5米/分，當電子齒輪為0.5時****速度為18米/分。此為系統的理論速度，且受機械、電機功率、電機速度等因素的影響。
3．電子齒輪的分子、分母均不能為零、負數或小數。
4．電子齒輪可對絲杠、齒條的線性誤差進行線性的補償。
5．系統的電子齒輪可與步進驅動器的細分數、伺服電機的電子齒輪結合在一起修改。從而保證電子齒輪的比不超過1。總之，系統以設定的****速運行時，其輸出的****頻率應<150khz。否則將出現不準確的現象。
6．當使用步進電機，且電子齒輪比為1:1時，系統運動過程中的振動、噪音將降低，否則有可能出現一定的振動或噪音。
電子齒輪比的倒數為脈沖當量——即系統發出一個脈,機械實際運動的距離(單位為微米)。

􀁺 升降速曲線的設定
啟動速度(起速)：電機啟動的起始速度(單位:毫米/分,最小60)；
極限速度(****)：電機需達到的****速度(單位:毫米/分,****9000)；
升速時間(時間)：啟動速度到極限速度所需時間(單位:ms,****1000)；
說明：啟動速度、極限速度、升速時間與升降速曲線有關，本系統根據上述的三個參數，自動計算產生一條s形曲線。實際升降速曲線的參數設置與所用電機種類及廠家、電機的****轉速、電機的啟動頻率、機械傳動的傳動比、機械的重量、機械的慣量、反向間隙的大小、機械傳動阻力、電機軸與絲杠軸的同軸度、傳動過程中的功率損失、驅動器的輸出功率、驅動器的狀態設置等有關，注意設置要合理，否則將出現以下現象:
丟步：啟動速度過高/升速時間過短/極限速度過高
堵轉：啟動速度過高/升速時間過短/極限速度過高
振動：啟動速度過高/升速時間過短
緩慢：啟動速度過低/升速時間過長
當使用步進電機時，升降速曲線應以不堵轉、不丟步為基準，通過改變啟動速度、極限速度、升速時間，使運動過程達到理想狀態(極限速度較高、升速時間較短)，但應預留一定的安全量，以免由于長期使用而引起的機械阻力增加、電機扭矩下降、偶然阻力等原因而造成堵轉、丟步等現象。
當使用伺服電機時，升降速速曲線應以高效、無過沖為基準，通過改變啟動速度、極限速度、升速時間，使用運動過程達到理想狀態。

􀁺 ****速度的確定
當使用步進電機時，****速度應≤極限速度，如果****實際加工速度遠遠小于極限速度，可將此值設為****速度。
當使用伺服電機時，****速度應<極限速度，即極限速度減去3左右。

􀁺 手動高速、低速的確定
手動高速、低速是手動高速度的兩個基本速度。
當使用步進電機時，手動高速應≤極限速度。
當使用伺服電機時，****速度應<極限速度，即極限速度減去3左右。
手動低速一般用于對刀，定位時使用，可根據需要自行確定。
􀁺 反向間隙
運動換向時，由于絲杠間隙、傳動鏈間隙、接觸剛性、彈性變性等原因，而出現反向間隙(反向時的前一段無實際運動)。一般應實測后確定。本系統采用漸補法，即運動過程中無停頓(單獨走反向間隙)現象。
空載和大負載下的反向間隙有區別。
反向間隙值不能為負值。
由于切削力的原因(切削力大于工作臺的磨擦力時)，加入間隙補償可能會加大加工誤差，最理想的處理方法是：通過機械方法消除反向間隙，提高機械剛度。
3. 恢復廠值
選擇此功能后，系統參數恢復出廠時的設置，如果誤操作了此功能，則可使系統重新上電，參數仍為原設置的參數。
4. 保存參數
當確定需長期保存對參數所作的修改時，選擇此功能后將保存修改后的參數，不再恢復。
注：在更改參數前應記憶下所有的參數值，以備誤操作時的恢復。

3.5.2 系統自檢
當系統出現故障時，可利用此功能進行必要的測試。進入此功能后自動進入輸入口狀態的測試。輸入口測試
1．輸入測試
數字序號01-10分別對應于輸入口1-10，當對應輸入口信號線與24v地短接時，對應的指示燈變為●，否則為○。通過此操作可以測試輸入信號是否正常。
為提高輸入信號的可靠性，系統具有干擾過濾功能，信號需保持2毫秒以上。
當沒有變化時，可能為如下情況：
24v電源工作不正常
該輸入信號線聯接不正常
該路輸入信號電路出現故障

2．設入測試
當對應輸入口信號線與24v地短接時，對應的指示燈變為●，否則為○。通過此操作可以測試對應輸入信號是否正常。
當沒有變化時，可能為如下情況：
設置輸入點有誤(見設置功能)
該輸入信號不正常(見輸入口測試)
3．輸出測試
數字序號01-10分別對應于輸出口1-10。
通過上、下標鍵改變所選擇的輸出點，光標隨之移動。按回車鍵，對應指示燈由○變為●，或由●變為○。
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同時對應的輸出將由斷開變為閉合，或由閉合變為斷開。
當沒有變化時，可能為如下情況：
24v電源工作不正常
該輸出信號線聯接不正常
對應繼電器不能正常動作
該路輸出信號電路出現故障
4．設出測試
通過上、下標鍵改變所選擇的輸出點，光標隨之移動。按回車鍵，對應指示燈由○變為●，或由●變為○。同時對應的輸出將由斷開變為閉合，或由閉合變為斷開。
當沒有變化時，可能為如下情況：
設置輸出點有誤(見設置功能)
該輸出信號不正常(見輸出口測試)

3.6 i/o設置
為避免誤操作，無關人員不得修改此參數。
3.6.1 輸入設置
設置對應輸入功能所使用的輸入口號。
通過上、下光標鍵移動光標，光標隨之移動。
鍵入對應輸入功能的輸入口號，取值范圍為1-10。當輸入值為0時，關閉此輸入功能。
當輸入口有硬件故障時，可選擇未用的輸入口實現此輸入功能，而避開此出現故障的輸入口。
注：不能對不同的輸入功能選擇同一輸入口
數值不能為負或大于10。

3.6.2 輸出設置
設置對應輸出功能所使用的輸出口號。
通過上、下光標鍵移動光標，光標隨之移動。
鍵入對應輸出功能的輸出口號，取值范圍為1-10。當輸入值為0時，關閉此輸出功能。
當輸出口有硬件故障時，可選擇未用的輸出口實現此輸出功能，而避開此出現故障的輸出口。
注：不能對不同的輸出功能選擇同一輸出口
數值不能為負或大于10。

4. 系統指令及編程
4.1 編程概念/符號說明
4.1.1 相關概念
1. 進給功能：用指定的速度使刀具運動切削工件稱為進給，進給速度用數值指定。例：讓刀具以150毫米/分的速度切削，指令為：f150。此值為模態，后續有效。
2. 程序和指令：數控加工每一步動作，都是按規定程序進行的，每一個加工程序段由若干個程序字組成，每個程序字必須由字母開頭，后跟具體參數值(無空格)。
3. 反向間隙：指某一軸改變方向時所引起的空程誤差。其大小與絲杠螺母間隙、傳動鏈的間隙、機床的剛性等有關。使用時應設法從機械上消除此間隙，否則既使設置了此參數，在某些條件下，還會造成加工不理想。
4. 速度倍率：對當前設定的f速度進行改變，即乘以速度倍率。一般在調試過程中試驗****的加工速度，試驗完成后應將相應的f速度改為實際的****速度，即正常加工時，速度倍率處于100位置。
5. 行號和標號：標號和行號(自動產生的)不同，當跳轉或循環時，需給定跳轉到的目的標號(非行號)，相應的入口處應給定標號，且與跳轉指令后的目的標號相同。行號是自動產生的序列號，標號是特指的程序行，且只有跳轉入口處需指定標號，非入口程序段不需指定標號(00)。標號的取值范圍1-99。
不同的程序行的標號不能相同(00除外)。

4.1.2 程序字及約定
x x軸增量/****坐標
y y軸增量/****坐標
t 循環次數或延遲時間
l 給出當前程序行的標號(每個跳轉入口處都需給定，當為0時為無標號)
f 指定進給速度
p 輸入/輸出口指定
s 輸入/輸出狀態指定
n 給定跳轉到的目的標號

4.2 指令
為便于使用，本控制器采用漢字命令選擇方式，通過加一(f1)鍵、減一(f2)鍵循環選擇操作指令。為避免程序字符號的輸入，各指令采用固定程序格式，提示輸入相應的程序數據。對于不輸入的數據可不修改(使用默認數據)。本系統****程序行數440行。

4.2.1 程序結束
結束程序的執行。當出現不識別的指令亦當作“程序結束”指令。
參數：無
4.2.2 ****運動
本指令可實現快速直線插補到指定位置。當有位移時，系統以****速度×速度倍率從當前點運動到所給的****坐標位置。
此運動受速度倍率的影響，但與當前f速度無關。
參數：x(x向****坐標)，y(y向****坐標)，f(可為后續的指令指定速度，亦可為0)

4.2.5 順圓插補
沿順圓方向以f速度×速度倍率運動給定的繒量值。只有x、y軸實現圓弧插補。
此運動受速度倍率的影響，且與當前f速度有關。

左圖：直線插補 x20.000 y0
順圓插補 x20.000 y-20.000 i20.000 j0
右圖：直線插補 x20.000 y0
順圓插補 x12.000 y-36.000 i12.000 j-16.000

4.2.6 逆圓插補
沿逆圓方向以f速度×速度倍率運動給定的繒量值。只有x、y軸實現圓弧插補。
此運動受速度倍率的影響，且與當前f速度有關。

4.2.7 延時等待
延時相應時間。時間單位0.1秒。
參數：t(延時的時間×10)
取值范圍：t(0-9999)，當t值為0時即為暫停執行，按啟動鍵后繼續。
4.2.8 ****跳轉
跳轉到指定的標號處。
參數：n(目的標號)
取值范圍：n(1-99)

4.2.9 程序循環
轉移到指定的標號外執行，并執行n次。

參數：t(循環次數)，n(目的標號)
取值范圍：t(1-9999)，n(1-99)

4.2.11 輸出狀態
設置輸出口的狀態。分為電平式和脈沖式兩種。
參數：p(輸出口號)，s(輸出狀態)，t(脈沖寬度時間)
取值范圍：p(1-10)，s(0,1)，t(0-99)
注：當t值為0時，為電平方式，當t為1-99時延時0.1—9.9秒后翻轉，可為正脈沖或負脈沖。

5. 系統連接
5.1 接口定義
系統與外部的聯接，通過控制器兩側的兩個插頭實現，注意紅線為1。
電機插頭(14線)定義 輸入/輸出(20線)定義

5.2 電機聯接
非差分驅動器接法：dir,cp分別接驅動器的dir,cp，vcc接驅動器的公共端。
差分驅動器接法：dir,cp分別接驅動器的dir-,cp-，vcc接dir+,cp+。
5.3 系統電氣聯接說明
為系統內部提供的dc5v，dc24v電源，不能作為其它電器的供電。
24v電源不能與大地、機殼等短接，當距離較大時應使用較粗的電氣聯接線。
所有保護輸入信號：如限位、急停等，均采用常閉聯接方式，其它可根據系統的要求、參數的設置等情況選定。
從本系統到驅動器的連接線必須使用屏蔽線，降低干擾。

電氣柜中配線，應注意強電、弱電分離，避免強電弱電混在一起，且盡量減少交差，注意電磁干擾對系統的影響。
系統接地線應采用較粗的銅線，一般應大于4平方毫米。并盡量縮短與接地端的距離。
5.4系統電氣接口聯接圖示

6. 常見故障及排除
6.1 手動時無運動
可能是此方向有限位，或急停按鈕按下
電子齒輪的分子為0。或電子齒輪分母為0
伺服驅動器或步進驅動器報警
控制系統與驅動器間信號線聯接有誤
系統到驅動器的信號線聯接有誤(可調換dir與cp信號線的聯接)
6.2 運動距離有誤差
電子齒輪比不合適。更改伺服驅動器的電子齒輪或系統的電子齒輪。
速度超過8米/分(以1微米為當量)。
電機堵轉或丟步(阻力過大、或電機性能差、或電機功率過小)。

6.3 輸入/輸出無效
輸入/輸出設置與所使用的口線不對應
輸入/輸出設置的口號不存在或為0
輸入/輸出口硬件有故障(可調換到未用的口位上)
24v電源工作不正常
6.4 錯誤報警
標號錯誤：待跳轉的標號(不能為0)不存在，在待跳到的程序行處(l)給定與其相同的標號。
6.5 系統功能聲明
本說明書如有不正確、不詳盡處，以系統軟件功能為準。
控制功能改變(升級)，恕不另行通知。

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