两轴运动控制器

1. 安全须知
 在使用本控制系统前，请您仔细阅读本手册后再进行相关的操作。
仔细阅读本操作说明书，以及用户安全须知，采取必要的安全防护措施。如果用户有其他需求，请与本公司联系。
工作环境及防护:
1. 控制系统的工作环境温度为0-40℃，当超出此环境温度时系统可能会出现工作不正常甚至死机等现象。温度过低(零下)时，液晶显示器将会出现不正常显示的情况。
2. 相对湿度应控制在0-85。
3. 在高温、高湿、腐蚀性气体的环境下工作时，必须采取特殊的防护措施。
4. 防止灰尘、粉尘、金属粉尘等杂物进入控制系统。
5. 应防护好控制系统的液晶屏幕(易碎品)：使其远离尖锐物体；防止空中的物体撞到屏幕上；当屏幕有灰尘需要清洁时，应用柔软的纸巾或棉布轻轻擦除。

系统的操作:
系统操作时需按压相应的操作按键，在按压按键时，需用食指或中指的手指肚按压，切忌用指甲按压按键，否则将造成按键面膜的损坏，而影响您的使用。
初次进行操作的操作者，应在了解相应功能的正确使用方法后，方可进行相应的操作，对于不熟悉的功能或参数，严禁随意操作或更改系统参数。
对于使用操作中的问题，将提供电话咨询服务。

系统的检修:
当系统出现不正常的情况，需检修相应的联接线或插座连接处时，应先切断系统电源。再进行必要的检修。
未进行严格培训的操作人员或未得到本公司授权的单位或个人，不能打开控制系统进行维修操作，否则后果自负。
系统保修说明:
保修期：本产品自出厂之日起十二个月内。
保修范围：在保修期内，任何按使用要求操作的情况下所发生的故障。
保修期内，保修范围以外的故障为收费服务。
保修期外，所有的故障维修均为收费服务。

以下情况不在保修范围内：
任何违反使用要求的人为故障或意外故障；
带电插拔系统联接插座而造成的损坏；
自然灾害等原因导致的损坏；
未经许可，擅自拆卸、改装、修理等行为造成的损坏。

其它事项:
本说明书如有与系统功能不符、不详尽处，以系统软件功能为准。控制系统功能改变或完善(升级)，恕不另行通知。
产品配套“使用操作说明书”只免费提供一本。如需****“使用操作说明书”，可免费索取电子版说明书(pdf格式)，并告知您的e-mail信箱，以e-mail的形式发出。

2. 概述
本公司研制的cm20l-20型“运动控制器”采用高性能32位cpu，驱动装置采用细分步进电机或交流伺服电机，配备液晶显示器，全封闭触摸式操作键盘。该系统具有可靠性高，精度高，噪音小，操作方便等特点。
本控制器可控制两个电机运动，可实现点位、直线插补的操作。具有循环、跳转等功能。简单、清晰的参数给您的操作带来方便和快捷。输入/输出的设置功能可方便您的使用和维修。

2.1 主要功能
参数设置：可设置与加工、操作有关的各个控制参数，使加工效果达到****状态。
手动操作：可实现高、低速手动、点动、回程序零、回机械零等操作。
程序管理：可对当前加工程序进行修改、保存。
自动加工：可实现单段/连续、空运行、暂停等功能。

2.2 系统组成
数控系统主要由以下几部分组成：
􀁺 高性能、高速度32位
􀁺 液晶显示器(分辨率:192×64)
􀁺 专用运动控制芯片(信号输出为:5v ttl)
􀁺 输入/输出(10路光电隔离24v输入,10路光电隔离24v输出)
􀁺 用户加工程序存储器(可存储48个程序)
􀁺 ****程序行数440行
􀁺 薄膜按键阵列(28键)

2.3 技术指标
􀁺 最小数据单位 0.001mm
􀁺 ****数据尺寸 ±9999.999mm
􀁺 快速点位运动限速 8000mm/min (脉冲当量为0.001毫米时)
􀁺 ****加工速度限速 8000mm/min (脉冲当量为0.001毫米时)
􀁺 ****脉冲输出频率 150khz
􀁺 控制轴数 2轴(x,y)
􀁺 联动轴数 2轴(x,y)
􀁺 电子齿轮 分子(n):1-65535,分母(m):1-65535
􀁺 系统主要功能 自动、手动、程序编辑、系统参数、自检、设置等

2.4 外观及面板
控制器外观：见封面
外形尺寸：长172mm，宽94mm，厚30mm
嵌入孔尺寸：长162mm，宽84mm，前面板厚4mm

3. 操作说明
3.1 开机画面

3.2 手动
在主画面下按f2键进入手动操作状态
手动高速:手动高低速切换，正显时以低速(fl)运动，反显时以高速(fh)运动
点动操作:进入点动状态，以设定值为步长，按一次运动一次
回程序零:返回坐标零点
回机械零:返回机械零点
手动方向键：x+:→，x-:←，y+:↑，y-:↓
速度倍率键：倍率增加:pgup，倍率减小:pgdn

3.3 自动
在主画面下按f1键进入自动加工状态
空运行:正显时为正常加工，反显时为空运行
单段执行:正显时为连续运行，反显时为单段运行
循环启动：用于开始执行程序或暂停、段停后的继续执行
运动暂停：用于暂停程序的的执行
3.4 程序管理
在主画面下按f3键进入程序管理菜单
程序编辑:进入程序输入与修改状态
程序读入:读入系统中保存的加工程序
程序保存:将当前加工程序保存

程序另存:将当前程序以新的文件名(不能与已有的程序名重名，否则将覆盖原来和程序)
新建程序:将当前程序区清除
程序删除:通过“回车”键删除光标所在的程序文件
文件接收:接收由上位机发送的程序文件
文件发送:由本控制器向上位机发送程序文件
菜单切换由“f”键实现

3.4.1 屏幕显示说明
第一行从左至右分别为：
n:当前行号(0-999)
程序结束:指令名字段,控制指令共有十二个控制指令(详见第四章)
l:本行标号,只有当某跳转将跳到本行时，需选定一个标号，取值1-99，0为无标号
pn:当前程序的名称
第二、三、四行将显示的内容为(不同的指令指示不同的数据输入)
x,y:运动指令时的坐标或增量值
t:延时等待时为延时值(以0.1秒为单位)，程序循环时为循环次数(取值0-9999)；
f:运动速度指定,对“直线插补”、“圆弧插补”有效
p:输入/输出口的指定，输入取值1-10，输出取值1-10
n:跳转指令时目的标号的指定，即需跳到的位置标号，取值1-99
s:输入/输出时的状态，取值０或１

3.4.2 编辑状态下操作按键说明
←:向前移动光标,当移到本字段的****位时,再按则不起作用,自动跳过小数点
→:向后移动光标,当移到本字段的****位时,再按则不起作用,自动跳过小数点
↑:向前移动字段, 光标在指令字段时,再按则进入前一程序段
↓:向后移动字段, 光标在最后一个字段时,再按则进入后一程序段
f1:当光标处于数字输入位置时,数字加一,加过9时自动进位；当光标处于符号位时，则“-”和空交替，当光标处于指令字段，循环向前选择不同的指令。
f2: 当光标处于数字输入位置时,数字减一,减到0时自动借位；当光标处于符号位时，则“-”和空交替，当光标处于指令字段，循环向后选择不同的指令。
f3:在当前程序行位置插入一个结束行(end)。
f4:将当前程序行删除。
pgup:向前翻一个程序行。
pgdn:向后翻一个程序行。

3.4.4 程序的读入
进入此功能后，屏幕显示48个用户程序名，可通过上、下、左、右光标键选择程序名，选择正确后按“回车”键，则读入该程序的内容。
注：显示“----”时为无程序
3.4.5 程序的删除
进入此功能后，屏幕显示48个用户程序名，可通过上、下、左、右光标键选择程序名，选择正确后按“回车”键，则该程序被删除。
注：显示“----”时为无程序

3.4.6 程序管理的说明
如果修改有误，可用读入重新读入程序而放弃修改。
如果需保存当前的修改，用保存功能(存储时间较长，请耐心等待)。
如果进行另存，可用不同的文件名，注意与已有文件名重名时则覆盖原程序文件。
3.5 参数设置
在主画面下按f4键进入参数设置菜单
系统参数:进入系统参数设置功能
系统自检:进入系统自检功能
i/o 设置:进入i/o设置功能

3.5.1 系统参数
选择“系统参数”进入系统参数菜单：
选项:与控制有关的选项选择
系统:与控制有关的系统参数
厂值:恢复出厂值，误用此功能，可以不保存，关电后重新上电
保存:保存当前参数的参数
1．选顶
x 正限: x正向限位禁止或有效。
x 负限: x负向限位禁止或有效。
y 正限: y正向限位禁止或有效。
y 负限: y负向限位禁止或有效。
报 警: 报警信号禁止或有效。
急 停: 急停输入禁止或有效。

x 零点: x机械零开关常开或常闭。
y 零点: y机械零开关常开或常闭。
外启动: 外部启动钮禁止或有效。
外暂停: 外部暂停钮禁止或有效。
速度升: 外部升速钮禁止或有效。
速度降: 外部降速钮禁止或有效。
不启动：允许或禁止直接启动。
无密码：功能进入密码有效或无效。
用上、下光标键选择待更改的选项，光标随之移动，用回车键切换两个状态。
参数的状态将影响某些功能的执行，一定要和实际相对应。
限位、报警、急停均为常闭开关，机械零点开关可选择常开或常闭。
外操作键(启动、暂停、升速、降速)均为常开。

2．系统参数
x分子:x电子齿轮分子(取值范围1-65535)
x分母: x电子齿轮分母(取值范围1-65535)
y分子:y电子齿轮分子(取值范围1-65535)
y分母: y电子齿轮分母(取值范围1-65535)
起速: 电机启动速度(单位:毫米/分)
****: 电机****速度(单位:毫米/分)
时间: 电机升速时间(单位:毫秒)
点位: ****加工速度(单位:毫米/分)
高速: 手动高速时的速度(单位:毫米/分)
低速: 手动低速时的速度(单位:毫米/分)
零速: 回零返回速度(单位:毫米/分)
增量: 点动增量值(单位:一个脉冲当量)
x间隙: x轴反向间隙值（单位：0.001毫米）
y间隙: y轴反向间隙值（单位：0.001毫米）

􀁺 电子齿轮的设定
分子、分母分别表示x、y、z轴的电子齿轮的分子、分母。此数值的取值范围为1-65535
电子齿轮分子，分母的确定方法：
电机单向转动一周所需的脉冲数 (n)
电机单向转动一周所移动的距离(以微米为单位) (m)
将其化简为最简分数，并使分子和分母均为1-65535的整数。当有无穷小数时(如：π)，可分子、分母同乘以相同数(用计算器多次试乘并记住所乘的总值，确定后重新计算以消除计算误差)，以使分子或分母略掉的小数影响最小。但分子和分母均应为1-65535的整数。
例1:丝杠传动：步进电机驱动器细分为一转5000步，或伺服驱动器每转5000脉冲，丝杠导程为6毫米，减速比为1:1，即1.0。

使用电子齿轮时的注意事项
1．如果使用交流伺服，尽量将控制器的电子齿轮设置为1，而改变伺服驱动器的电子齿轮设置。
2．电子齿轮比(分子与分母的比)应尽量≤1，当电子齿轮比为1时****速度可达9米/分，当电子齿轮比为2时****速度可达4.5米/分，当电子齿轮为0.5时****速度为18米/分。此为系统的理论速度，且受机械、电机功率、电机速度等因素的影响。
3．电子齿轮的分子、分母均不能为零、负数或小数。
4．电子齿轮可对丝杠、齿条的线性误差进行线性的补偿。
5．系统的电子齿轮可与步进驱动器的细分数、伺服电机的电子齿轮结合在一起修改。从而保证电子齿轮的比不超过1。总之，系统以设定的****速运行时，其输出的****频率应<150khz。否则将出现不准确的现象。
6．当使用步进电机，且电子齿轮比为1:1时，系统运动过程中的振动、噪音将降低，否则有可能出现一定的振动或噪音。
电子齿轮比的倒数为脉冲当量——即系统发出一个脉,机械实际运动的距离(单位为微米)。

􀁺 升降速曲线的设定
启动速度(起速)：电机启动的起始速度(单位:毫米/分,最小60)；
极限速度(****)：电机需达到的****速度(单位:毫米/分,****9000)；
升速时间(时间)：启动速度到极限速度所需时间(单位:ms,****1000)；
说明：启动速度、极限速度、升速时间与升降速曲线有关，本系统根据上述的三个参数，自动计算产生一条s形曲线。实际升降速曲线的参数设置与所用电机种类及厂家、电机的****转速、电机的启动频率、机械传动的传动比、机械的重量、机械的惯量、反向间隙的大小、机械传动阻力、电机轴与丝杠轴的同轴度、传动过程中的功率损失、驱动器的输出功率、驱动器的状态设置等有关，注意设置要合理，否则将出现以下现象:
丢步：启动速度过高/升速时间过短/极限速度过高
堵转：启动速度过高/升速时间过短/极限速度过高
振动：启动速度过高/升速时间过短
缓慢：启动速度过低/升速时间过长
当使用步进电机时，升降速曲线应以不堵转、不丢步为基准，通过改变启动速度、极限速度、升速时间，使运动过程达到理想状态(极限速度较高、升速时间较短)，但应预留一定的安全量，以免由于长期使用而引起的机械阻力增加、电机扭矩下降、偶然阻力等原因而造成堵转、丢步等现象。
当使用伺服电机时，升降速速曲线应以高效、无过冲为基准，通过改变启动速度、极限速度、升速时间，使用运动过程达到理想状态。

􀁺 ****速度的确定
当使用步进电机时，****速度应≤极限速度，如果****实际加工速度远远小于极限速度，可将此值设为****速度。
当使用伺服电机时，****速度应<极限速度，即极限速度减去3左右。

􀁺 手动高速、低速的确定
手动高速、低速是手动高速度的两个基本速度。
当使用步进电机时，手动高速应≤极限速度。
当使用伺服电机时，****速度应<极限速度，即极限速度减去3左右。
手动低速一般用于对刀，定位时使用，可根据需要自行确定。
􀁺 反向间隙
运动换向时，由于丝杠间隙、传动链间隙、接触刚性、弹性变性等原因，而出现反向间隙(反向时的前一段无实际运动)。一般应实测后确定。本系统采用渐补法，即运动过程中无停顿(单独走反向间隙)现象。
空载和大负载下的反向间隙有区别。
反向间隙值不能为负值。
由于切削力的原因(切削力大于工作台的磨擦力时)，加入间隙补偿可能会加大加工误差，最理想的处理方法是：通过机械方法消除反向间隙，提高机械刚度。
3. 恢复厂值
选择此功能后，系统参数恢复出厂时的设置，如果误操作了此功能，则可使系统重新上电，参数仍为原设置的参数。
4. 保存参数
当确定需长期保存对参数所作的修改时，选择此功能后将保存修改后的参数，不再恢复。
注：在更改参数前应记忆下所有的参数值，以备误操作时的恢复。

3.5.2 系统自检
当系统出现故障时，可利用此功能进行必要的测试。进入此功能后自动进入输入口状态的测试。输入口测试
1．输入测试
数字序号01-10分别对应于输入口1-10，当对应输入口信号线与24v地短接时，对应的指示灯变为●，否则为○。通过此操作可以测试输入信号是否正常。
为提高输入信号的可靠性，系统具有干扰过滤功能，信号需保持2毫秒以上。
当没有变化时，可能为如下情况：
24v电源工作不正常
该输入信号线联接不正常
该路输入信号电路出现故障

2．设入测试
当对应输入口信号线与24v地短接时，对应的指示灯变为●，否则为○。通过此操作可以测试对应输入信号是否正常。
当没有变化时，可能为如下情况：
设置输入点有误(见设置功能)
该输入信号不正常(见输入口测试)
3．输出测试
数字序号01-10分别对应于输出口1-10。
通过上、下标键改变所选择的输出点，光标随之移动。按回车键，对应指示灯由○变为●，或由●变为○。
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同时对应的输出将由断开变为闭合，或由闭合变为断开。
当没有变化时，可能为如下情况：
24v电源工作不正常
该输出信号线联接不正常
对应继电器不能正常动作
该路输出信号电路出现故障
4．设出测试
通过上、下标键改变所选择的输出点，光标随之移动。按回车键，对应指示灯由○变为●，或由●变为○。同时对应的输出将由断开变为闭合，或由闭合变为断开。
当没有变化时，可能为如下情况：
设置输出点有误(见设置功能)
该输出信号不正常(见输出口测试)

3.6 i/o设置
为避免误操作，无关人员不得修改此参数。
3.6.1 输入设置
设置对应输入功能所使用的输入口号。
通过上、下光标键移动光标，光标随之移动。
键入对应输入功能的输入口号，取值范围为1-10。当输入值为0时，关闭此输入功能。
当输入口有硬件故障时，可选择未用的输入口实现此输入功能，而避开此出现故障的输入口。
注：不能对不同的输入功能选择同一输入口
数值不能为负或大于10。

3.6.2 输出设置
设置对应输出功能所使用的输出口号。
通过上、下光标键移动光标，光标随之移动。
键入对应输出功能的输出口号，取值范围为1-10。当输入值为0时，关闭此输出功能。
当输出口有硬件故障时，可选择未用的输出口实现此输出功能，而避开此出现故障的输出口。
注：不能对不同的输出功能选择同一输出口
数值不能为负或大于10。

4. 系统指令及编程
4.1 编程概念/符号说明
4.1.1 相关概念
1. 进给功能：用指定的速度使刀具运动切削工件称为进给，进给速度用数值指定。例：让刀具以150毫米/分的速度切削，指令为：f150。此值为模态，后续有效。
2. 程序和指令：数控加工每一步动作，都是按规定程序进行的，每一个加工程序段由若干个程序字组成，每个程序字必须由字母开头，后跟具体参数值(无空格)。
3. 反向间隙：指某一轴改变方向时所引起的空程误差。其大小与丝杠螺母间隙、传动链的间隙、机床的刚性等有关。使用时应设法从机械上消除此间隙，否则既使设置了此参数，在某些条件下，还会造成加工不理想。
4. 速度倍率：对当前设定的f速度进行改变，即乘以速度倍率。一般在调试过程中试验****的加工速度，试验完成后应将相应的f速度改为实际的****速度，即正常加工时，速度倍率处于100位置。
5. 行号和标号：标号和行号(自动产生的)不同，当跳转或循环时，需给定跳转到的目的标号(非行号)，相应的入口处应给定标号，且与跳转指令后的目的标号相同。行号是自动产生的序列号，标号是特指的程序行，且只有跳转入口处需指定标号，非入口程序段不需指定标号(00)。标号的取值范围1-99。
不同的程序行的标号不能相同(00除外)。

4.1.2 程序字及约定
x x轴增量/****坐标
y y轴增量/****坐标
t 循环次数或延迟时间
l 给出当前程序行的标号(每个跳转入口处都需给定，当为0时为无标号)
f 指定进给速度
p 输入/输出口指定
s 输入/输出状态指定
n 给定跳转到的目的标号

4.2 指令
为便于使用，本控制器采用汉字命令选择方式，通过加一(f1)键、减一(f2)键循环选择操作指令。为避免程序字符号的输入，各指令采用固定程序格式，提示输入相应的程序数据。对于不输入的数据可不修改(使用默认数据)。本系统****程序行数440行。

4.2.1 程序结束
结束程序的执行。当出现不识别的指令亦当作“程序结束”指令。
参数：无
4.2.2 ****运动
本指令可实现快速直线插补到指定位置。当有位移时，系统以****速度×速度倍率从当前点运动到所给的****坐标位置。
此运动受速度倍率的影响，但与当前f速度无关。
参数：x(x向****坐标)，y(y向****坐标)，f(可为后续的指令指定速度，亦可为0)

4.2.5 顺圆插补
沿顺圆方向以f速度×速度倍率运动给定的缯量值。只有x、y轴实现圆弧插补。
此运动受速度倍率的影响，且与当前f速度有关。

左图：直线插补 x20.000 y0
顺圆插补 x20.000 y-20.000 i20.000 j0
右图：直线插补 x20.000 y0
顺圆插补 x12.000 y-36.000 i12.000 j-16.000

4.2.6 逆圆插补
沿逆圆方向以f速度×速度倍率运动给定的缯量值。只有x、y轴实现圆弧插补。
此运动受速度倍率的影响，且与当前f速度有关。

4.2.7 延时等待
延时相应时间。时间单位0.1秒。
参数：t(延时的时间×10)
取值范围：t(0-9999)，当t值为0时即为暂停执行，按启动键后继续。
4.2.8 ****跳转
跳转到指定的标号处。
参数：n(目的标号)
取值范围：n(1-99)

4.2.9 程序循环
转移到指定的标号外执行，并执行n次。

参数：t(循环次数)，n(目的标号)
取值范围：t(1-9999)，n(1-99)

4.2.11 输出状态
设置输出口的状态。分为电平式和脉冲式两种。
参数：p(输出口号)，s(输出状态)，t(脉冲宽度时间)
取值范围：p(1-10)，s(0,1)，t(0-99)
注：当t值为0时，为电平方式，当t为1-99时延时0.1—9.9秒后翻转，可为正脉冲或负脉冲。

5. 系统连接
5.1 接口定义
系统与外部的联接，通过控制器两侧的两个插头实现，注意红线为1。
电机插头(14线)定义 输入/输出(20线)定义

5.2 电机联接
非差分驱动器接法：dir,cp分别接驱动器的dir,cp，vcc接驱动器的公共端。
差分驱动器接法：dir,cp分别接驱动器的dir-,cp-，vcc接dir+,cp+。
5.3 系统电气联接说明
为系统内部提供的dc5v，dc24v电源，不能作为其它电器的供电。
24v电源不能与大地、机壳等短接，当距离较大时应使用较粗的电气联接线。
所有保护输入信号：如限位、急停等，均采用常闭联接方式，其它可根据系统的要求、参数的设置等情况选定。
从本系统到驱动器的连接线必须使用屏蔽线，降低干扰。

电气柜中配线，应注意强电、弱电分离，避免强电弱电混在一起，且尽量减少交差，注意电磁干扰对系统的影响。
系统接地线应采用较粗的铜线，一般应大于4平方毫米。并尽量缩短与接地端的距离。
5.4系统电气接口联接图示

6. 常见故障及排除
6.1 手动时无运动
可能是此方向有限位，或急停按钮按下
电子齿轮的分子为0。或电子齿轮分母为0
伺服驱动器或步进驱动器报警
控制系统与驱动器间信号线联接有误
系统到驱动器的信号线联接有误(可调换dir与cp信号线的联接)
6.2 运动距离有误差
电子齿轮比不合适。更改伺服驱动器的电子齿轮或系统的电子齿轮。
速度超过8米/分(以1微米为当量)。
电机堵转或丢步(阻力过大、或电机性能差、或电机功率过小)。

6.3 输入/输出无效
输入/输出设置与所使用的口线不对应
输入/输出设置的口号不存在或为0
输入/输出口硬件有故障(可调换到未用的口位上)
24v电源工作不正常
6.4 错误报警
标号错误：待跳转的标号(不能为0)不存在，在待跳到的程序行处(l)给定与其相同的标号。
6.5 系统功能声明
本说明书如有不正确、不详尽处，以系统软件功能为准。
控制功能改变(升级)，恕不另行通知。

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