PTHC-II 弧压调高控制器（1）

1、目录

一、  基本概念

二、  功能简介及特点

三、  技术参数

四、  干式切割和水下切割

五、  工作过程

六、  操作面板功能介绍

七、  基本参数调整

八、  内部参数调整

九、  分压板

十、  初始定位介绍

十一、         接口电路

十二、         控制原理图框图与控制接线

十三、           故障维护

2、一、   基本概念

A、      起弧与熄弧（ARC-ON&ARC-OFF）

等离子从静态到能切割的动作过程叫起弧，反之为熄弧。等离子的起弧时方式一般有两种，一种为高频引弧方式；另一种为接触式引弧方式。

高频引弧的等离子在引弧的瞬间，等离子割枪的电极和喷嘴间加有高频高压，使电极和喷嘴间产生放电，进而产生等离子转移弧，因此，高频引弧的等离子在引弧的瞬间具有很大的干扰。国产等离子电源和国外100A以上的等离子电源均采用高频引弧方式。

接触式引弧的等离子在引弧前电极和喷嘴是接触在一起的，在引弧时电极上加有较小的电压，但由于电极和喷嘴短路，引弧时的等离子气体使电极和喷嘴拉开，因而产生电弧，进而产生等离子弧。美国海宝POWERMAX系列等离子电源采用接触式引弧方式。接触式引弧的等离子由于没有高频高压，因而干扰小。

B、初始定位（IHS）

等离子在起弧前总要将割枪移到距板材的一定高度才能进行起弧操作，我们将实现这一过程称为初始定位，自动实现初始定位的过程称为自动初始定位。

定位方式简介：

1、      由气缸传动，接近开关检测距离的定位方式。

2、      直接接近开关检测方式。

3、      割炬保护帽定位检测方式。

C、   起弧完毕输出（ARC transfer）和穿孔完成输出（Pierce transfer）

起弧完毕输出（ARC transfer）：等离子起弧产生转移弧后向数控系统发出的信号，数控接受到该信号后，在设置的穿孔时间结束后使数控切割运行。

穿孔完成输出（Pierce transfer）：通过在调高器上设置穿孔时间，数控接受到该信号后，数控系统进行切割运行。

二、   功能、特点简介

PTHC-Ⅱ弧压高度控制器的开发人员具有多年开发和使用弧压调高的经验，它总结了国内外弧压调高器的各种特点，综合设计而成。

1、PTHC-Ⅱ以高性能微处理器为核心；采用大屏幕图文液晶显示界面；美国AD公司高压隔离放大器；PWM控制输出。

2、分压比适配输入：

   PTHC-Ⅱ具有100:1分压比检测输入。 购买本公司产品时，本公司提供100:1的隔离分压器。

   当客户所备等离子本身带有分压器时，本调高器可通过调整内部参数进行适配。

3、给定弧压和实际弧压综合显示：

给定弧压可通过参数调节面板，根据实际参数进行调节，实际弧压在等离子起弧后自动显示出来，并处于动态跟踪状态。在自动状态下，实际弧压和给定弧压的误差应在精度范围内。

4、简洁的参数设置界面，大屏幕液晶综合显示面板。

   PTHC-Ⅱ参数设置只有四个键，分别为

MEMU（菜单键）

ENTER（确认键）

FUP   （上查键）

FDOWN（下查键）。

5、不通过数控系统，可直接进行弧压调高的模拟操作。

模拟操作分为：

ARC TEST（起弧测试）：

IHS TEST （初始定位测试）

TORCH-↑（割炬上升手动操作）

TORCH-↓（割炬下降手动操作）

AUTO-HAND（自动-手动操作键）：在自动切割过程中，如需取消自动调高，通过操作该键，使液晶屏的“自动允许”转为“自动禁止”即可。

6、多种初始定位方式

初始定位的方式有：

A、            接近开关定位方式：采用这种方式时，用户应根据本公司提供的定位割炬夹具示意图进行夹具设计。采用这种定位方式适用于水下切割。所有等离子的初始定位，不管水上、水下切割，均可采用这种定位方式。采用高频引弧等离子和水下切割 ，采用这种接近开关 定位方式。

B、   保护帽定位方式：用于水上切割。通过连接到保护帽上的传感电缆、当保护帽接触到钢板时，调高器接收到该信号，立即控制割炬提升到设定的定位高度。采用这种方式，适用于海宝POWERMAX系列接触式引弧的等离子。

7、等离子割炬防撞功能

该功能需配合具有保护帽接触传感器的等离子割炬使用，当割炬与钢板接触时，调高控制器将快速短时地提升割炬，起到有效的保护作用。当采用开关定位方式时，割炬碰到钢板后，开关处于开路状态，调高控制器也将快速短时提升割炬，同样起到有效的保护作用。

8、 弧压自动调整功能：

该功能可由用户设定有效或无效。在等离子喷嘴电极损耗很大快报废时，弧压会升高，很容易引起割炬下降碰撞钢板，以致损坏等离子割炬、切割工件报废，开启弧压自动调整功能后，割炬碰到钢板后，给定弧压将自动提升，可以有效的避免损失的发生，在完成当前工件切割后，及时更换喷嘴电极。当用户由于弧压设置过低引起割炬碰到钢板，给定弧压也将自动提升，最终使割炬处于正常切割状态。

9、内部20个可调参数，可精确适配不同的等离子电源和机械负荷

10、          功能模块式航空插座连接

调高器的后面共有六个航空插座，调高器在出厂时已安装了所有的功能连接，客户可根据需要，通过提供的图纸选用相应的连接。

11、          两种机器运行传输方式。（可通过参数设置）

本调高器通过参数设置，即可传输起弧完成信号，也可传输穿孔完成信号，两种方式只能选择其中的一种。 

12、          根据等离子电流的大小，可根据要求选择相应的弧压精度。弧压控制精度的调节范围可在±1V~±5V进行调节

三、  技术参数

Ÿ  工作电压：AC24V+5%，50Hz/60Hz，请您 提供一组隔离电源 ，请勿与其他如电磁阀等共用，特别注意交流24伏 。

Ÿ  注意空气的质量干燥、干净，每天释放空压机和过滤器的 水分。

Ÿ  升降电机：DC24V直流电机

Ÿ  驱动方式:PWM(脉宽调制方式)

Ÿ  输出电流：1A-4A。

Ÿ  输出功率：100W。

Ÿ  工作温度：调高器-10∽60℃

Ÿ  初始定位方式:开关式初始定位(适用水上水下切割的各种等离子)

保护帽定位(适用于水上切割的的接触式引弧的等离子)

Ÿ  运行传输方式:起弧完成传输和穿孔完成传输任选一种

Ÿ  分压比:100:1

Ÿ  精度：±1V∽±5V，可调

Ÿ  外形尺寸：长X宽X高：310mmX270mmX95mm

3、四、  工作过程:

    方式一：

  当数控系统连接的起弧信号是“IAON”（带初始定位的起弧信号）有效时，调高器首先进行初始定位，初始定位到位后，调高器自动控制等离子起弧，等离子产生转移弧后，调高器向数控系统发出起弧完成或穿孔完成信号，数控系统进行切割运行。调高器在向等离子发出起弧信号时，延时控制弧压引入到单片机系统，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。

方式二：

  当数控系统连接的起弧信号是“EAON”（起弧信号，不带初始定位）有效时，调高器不进行初始定位，直接控制等离子起弧，等离子产生转移弧后，调高器向数控系统发出起弧完成或穿孔完成信号，数控系统进行切割运行。调高器在向等离子发出起弧信号时，延时控制弧压引入到单片机系统，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完成或穿孔信号时，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。

五、  操作面板功能介绍

附图1

1、  显示屏区

在工作状态：用于显示工作时的实际弧压、给定弧压、调高器自动/手动状态、外部控制信号自动/手动状态。

在参数设置状态：用于监控设置参数。

注：图中所显示的状态为为正常工作状态，只有在该状态下，才能在手动操作功能区进行操作。在该状态下，连按两次“MENU”键既可点亮或关闭液晶屏的照明灯。通过“FUP”或“FDOWN”选到“退出”状态，在“退出”状态用“ENTER”返回到工作界面。

如果您的输入电压低于AC 23伏，请您关闭液晶屏的照明灯。

2、  参数设置功能区：

共四个键，分别为：

MEMU（菜单键）；

ENTER（确认键；

FUP（菜单向上调节键）；

FDOWN（采单向下调节键）。

参数设置分为工作参数设置即“THC参数设置”和“内部隐含参数设置”。

3、  手动操作功能区：

共五个键，分别为：

ARC TEST：起弧测试键，用用对等离子的起弧测试操作，交替工作方式。（注：交替工作方式即按一次有效，再按一次无效，下同）

IHS TEST：初始定位测试键，交替工作方式。按一次进行初始定位，直到结束。在初始定位工作还没有结束时，如再按一次该键或TORCH ↑键，自动定位过程将取消

TORCH ↑：割炬点动上升键

TORCH ↓：割炬点动下降键

AUTO HAND：调高器手动调高、自动调高切换键。交替工作方式。

4、六、  基本参数调整

操作面板上通过操作单独操作“MENU”能显示出来的参数为基本参数，这些基本参数在工作过程中需要经常调整。

工作参数设置只有三个，每次开机时总是进入工作界面，在操作一次“MENU”键后即进入如图二的工作参数设置界面。

设置方法：通过FUP或FDOWN键，选择需要设置的参数，用“ENTER”进入设置菜单，通过FUP或FDOWN键改变参数，再按“ENTER”确认即可退回到前一采单，选择“退出”既可退回到工作界面。

    在参数设置状态，手动操作区的操作无效。

1）、弧压：图三所示，设置切割时的给定弧压，设置了弧压即设置了切割高度。弧压设置的大小可根据等离子厂家提供的切割参数表进行，单位V。

2）、穿孔时间：图四所示。穿孔时间的设置应根据实际穿孔时间进行设置，切割不同厚度的钢板，穿孔时间不同。单位0.1s。当隐含参数PIERCE_ENABLE_SIGN设置为1时，该设置有效。设置为0时无效。

3）、IHS时间：图五所示。IHS时间是指在初始定位过程中，以割炬碰到钢板开始，返回到起弧高度的那一段时间。单位：10ms。

5、七、  内部参数的设置

在调高器开机进入正常工作状态后，同时按住“FUP”和“FDOWN”键即进入内部隐含参数设置。共有19个隐含参数。

设置方法：每按一次“ENTER”，既转入下一个隐含参数。用“FUP”或“FDOWN”可改变参数。按“MENU”可返回到工作状态。

   1）、MAX_PWM：脉宽调制（PWM）的最大脉宽设置。图六

该参数确定电机的最大运行速度，设置最大值240，最小值：140，一般设置在240，请勿超过250 。初始值：240

  2）、MIN_PWM：脉宽调制（PWM）最小脉宽的设置。图七

该参数设定电机的最小运行速度，设置最大值200，最小值：140，一般设置在140。初始值：140

  3）、IHS_UP_PWM：初始定位上升到定位高度采用的脉宽。图八

该参数设定初始定位时，在监测到到位信号后，向上提升割炬到初始起弧高度时电机的运行速度。一般的，提升速度越大，初始定位精度越低，提升速度越小，初始定位精度越高。设置最大值：240，最小值：140，一般设置在180左右。初始值：180

4）、IHS_DOWN_ PWM：初始定位下降的脉宽。图九。

该参数设定初始定位开始，割炬下降时电机的运行速度。在使用接近开关定位方式时，速度可以较大；在使用保护帽接触式定位方式时，建议设置较小的电机速度，以免等离子割炬受到太大的冲击。设置最大值班240，最小值：140，一般设置在200。初始值：220

5）、UP&DOWN_ PWM：手动上升下降时的脉宽。图十

 设置最大值班240，最小值：140，初始值：230

6）、ARC_MAX_ERROR：过弧压保护电压设置。图十一

设置最大值050，最小值：010，一般设置在020。初始值：020

 等离子切割过程中,如果割枪有过割缝的情况(如引入引出线)，弧压将立即提

提高，如没有过弧压保护，割枪将快速撞向钢板，损坏割炬，设置该参数有利于保护割枪，如果由于高度过高，而不能下降，此时处于保护状态，关闭自动，不能进行跟踪，可以调大此值到35-40 。

7）、DELAY_INPUT_TIME弧压延时接通时间设定： 图十二。                   

弧压在引弧时由于干扰大，因而需延时将弧压接入检测电路中. 

 初始值：030，不需要穿孔或有穿孔上升功能可以减少此值,单位为0.1秒。

8）、AUTO_PWM_AMP：自动时的PWM放大倍数，该参数用于设置弧压变化时的PWM调整速度系数。该参数越大，调高系统的反应越灵敏，同时割炬运行的平稳性降低；该参数越小，调高系统地反应灵敏度降低，同时割炬运行得平稳性提高。所以合适的选择该参数，可以在系统灵敏度和平稳性取得较好的平衡。图十三

设置范围：005~020，一般设置为008：初始值：008 

9)、UP_BRAKE_TIME上升时的反接制动时间。图十四。

在进行上升操作完成时，要求快速停止，本系统采用反接制动方式，调节该参数可有效减轻系统的过缓和过冲现象。初始值：050

10)、DOWN_BRAKE_TIME下降时的反接制动时间。图十五

在进行下降操作完成时，要求快速停止，本系统采用反接制动方式，调节该参数可有效减轻系统的过缓和过冲现象。初始值：050，60瓦的电机可调整为70。

11）、EMERG_LIFT_TIME：切割过程中割炬碰到钢板紧急提枪的时间。图十六

单位为10ms,一般设置在005~015之间。初始值：020

 12）、EMERG_LIFT_PWM：割枪紧急提升时的脉宽（速度）。图十七

设置范围140~240，初始值：200

6、13）、INTEL_ADJ_RANGE：弧压智能调整范围。图十八

设置范围最好在015~020之间。初始值：020

在切割过程中，用户设定的弧压过低，或者随着等离子易损件使用时间的增加，等离子电源内部弧压会升高，如给定弧压不变，割炬高度可能降低，很有可能碰到钢板。如果碰撞发生，调高系统的碰撞保护电路会起作用，割炬会紧急瞬时提升；在连续多次碰撞发生的情况下，调高器自动将给定弧压提高，以防继续碰撞钢板，当增加的弧压达到该设置范围时，即使继续碰撞钢板，弧压也不提高了。用户在发现这种情况后应及时检测易损件。

14）、INTEL_ADJ_STEP：弧压智能调整电压幅度。图十九

设置为005时，割炬在智能调整时每次调整  5V。一般设置在003~005之间。初始值：005

15）、INTEL_ADJ_SIGN：弧压智能调节功能是否有效。图二十

设置为000，表示智能调节无效，设置为001表示智能调节有效。

16）、ARC_ACCURACY：弧压精度。图二十一

设置范围001~005。

当设置为001时，表示弧压精度为±1V，当设置为005时，表示弧压精度为±5V。初始值：001

17）、PIERCE_ENABLE_SIGN：穿孔信号使能。图二十二

设置为000时，输出起弧完成信号；设置为001时输出，在等离子起弧时，控制器内部执行自动穿孔程序（包括穿孔上升、延时），程序结束时输出穿孔完成信号。初始值：000

18）、IHS_CURRENT_LIMIT:初始定位电流设定。图二十三

设定范围：020~255。

    设置为100时，对应的电机堵转电流大约2A，设置为200时，对应的电机堵转电流大约4A。初始值：100

         在初始定位的起动阶段，由于直流电机起动电流较大，因此系统在延时500ms后才开始检测电机电流。该参数的设置与选用电机的功率有关。选用电机功率较大时，参数设置应相应增加，一般20W的电机设置为100。60W电机设置为250。

     新版调高器此项参数修改为ArcFailupTime  断弧提升时间（单位为50Ms）默认值20 即20* 50 =1000Ms（1秒） 。

19）、IHS_CURRENT_LIMIT_SIGN:初始定位电流检测始能设定。图二十四

 设定000无效，设定001有效，其余数值无效。

新版的调高器此项参数已经修改为Language，语言，0=中文，1= 英文。

20）增加了PierceUpTime ，穿孔上升时间，PIERCE_ENABLE_SIGN=1 情况下有效。在穿孔过程中，上升一点，依靠自动情况下，弧压大于给定值下降到切割高度。单位为10Ms ，即设置10 ，上升时间= 10* 10  =100 毫秒 。

7、       分压板

进行弧压控制必须检测等离子弧电压的变化。等离子弧电压与电极和地之间的电压相等。等离子电源输出的阳极接地，阴极和割枪中的电极相连，因此，电极上的电压为负值。切割时的弧电压绝对值一般大于100V，电压较高，必须进行分压才能在控制电路中进行控制。

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。

隔离分压方式

隔离分压使等离子弧压经过分压、经隔离运算放大器处理后，连接到调高器，因此，经隔离运算放大处理后对调高的干扰小。但隔离分压器的成本高。 

 本公司隔离分压器的分压比为100：1。本公司出厂调试的调高器分压比设置为100：1。调高器分压设置如图二十七。

100:1的分压板， W1波段开关设置为：1-8OFF，2-7OFF，3-6ON，4-5ON。

或者不安装此W1波段开关，新版本已经取消W`1，默认为100：1。

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。