Kontroler wysokości palnika plazmowego PHC z suportem firmy Hypertherm

Słowem wstępu

W zastosowaniach zmechanizowanego cięcia plazmą jednym z kluczowych elementów wpływających na jakość jest właściwa, prawidłowo utrzymywana wysokość cięcia. W tym celu powstały układy kontroli wysokości palnika/plazmy (THC/PHC – ang. torch/plasma high control), które na podstawie napięcia łuku plazmowego, które to zwiększa się wraz z oddalaniem od materiału, są w stanie ocenić wysokość cięcia i ją skorygować.

Drugą funkcja układów PHC jest wstępne określenie wysokości materiału oraz ustawienie wstępnej (większej niż cięcia) wysokości przebijania i w określonym czasie opuszczenie palnika do wysokości na której będzie następnie kontynuowane cięcie. Przebijanie materiału bezpośrednio z wysokości cięcia jest możliwe tylko dla bardzo cienkich blach, gdyż w innym przypadku przełoży się to na znaczne skrócenie czasu życia materiałów eksploatacyjnych. Tak więc zastosowanie układu PHC ma konkretny wymiar ekonomiczny.

Funkcjonalności PHC:

  • tryb pracy manualny lub automatyczny,

  • sterowanie mikroprocesorowe,

  • może być użyty z dowolnym CNC pod warunkiem, że posiada wymaganą liczbę wejść i wyjść,

  • wbudowany sterownik silnika w postaci mostka-H 24VDC przy maksymalnym ciągłym prądzie 6A i liniowej odpowiedzi w całym zakresie – wraz z suportem uprasza konstrukcje np. stołu XY,

  • wbudowana płytka magnetyczna, chroniąca palnik przed uszkodzeniem w razie kolizji (mocowanie/obejma palnika nie jest w standardzie, ale jako opcja ze względu na różne średnice palników: 35mm, 45mm, 50mm),

  • wbudowane zabezpieczenia i autotestowanie poprawności działania,

  • automatyczne wycofanie palnika w razie kontaktu z materiałem,

  • czytelny wyświetlacz 7-segmentowy do prezentacji zadanego/aktualnego napięcia łuku plazmowego oraz kodów błędów,

  • kontrolki na panelu frontowym: zasilania, osiągnięcia limitu górnego, dolnego oraz zadanej pozycji, błędu, wstrzymania i kontaktu z materiałem,

Opcjonalnie:
– różnej długości kable interfejsowe
– mocowania palnika pod średnice 35mm (Powermax), 45mm i 50mm (MaxPro200 i HPR)

Specyfikacja PHC

Kompatybilne silniki: 24VDC, 2-6A prądu ciągłego (w przypadku zastosowania własnego suportu)
Maksymalna moc silnika: 150W
Zakres ruchu suportu HT: 152mm
Sterownik silnika: pełny mostek H z kontrolą PWM, detekcją aktualnego prądu i napięcia
Dokładność: do 0,25mm lub 0,5V (w zależności od mechanizmu suportu)
Zakres napięcia łuki plazmowego: 50-210VDC
Zakres ustawień wstępnej wys. przebicia: 1,2 mm-12 mm (dla suportu HT)
Parametry nastawne: zadane napięcie łuki, wys. przebicia, czas opóźnienia dla przebicia
Przełączniki: test wysokości przebijania, tryb automatyczny/manualny, ręczny ruch góra/dół
Wyświetlacze: 3 cyfry po 7-segmentów dla nastawy napięcia, aktualnego napięcia i kodu błędu
Kalibracja: napięcie łuku plazmowego, opory ruch, automatyczne wykrywanie krawędzi
Kalibracja: maks. Prąd silnika, czułość syg. napięcia, prędkość wstępnej wysokości,
automatyczne opóźnienie, wew./zew. opóźnienie przebijania, wysokość spoczynku na koniec cięcia,
automatyczne wykrywanie krawędzi, wstępny przepływ gazu podczas procedury wstępnej wysokości, nastawa
krańcówek, przełącznik płytki magnetycznej, kalibracja napięcia łuku plazmowego
Technologia pomiaru: sprzężenie zwrotne na podstawie napięcia łuku plazmowego i wstępny pomiar stykowy
We/wy. interfejsu: 8 wyjść i 6 wejść izolowanych na gnieździe typu D-sub
Wymiary PHC: 157mm x 190mm x 264mm
Masa PHC: 4,5kg
Zasilanie: 115VAC lub 230VAC +/- 10% 50/60 Hz – do wyboru
Wymiary suportu HT: 152mm x 80mm x 546mm
Masa suportu HT: 10kg
Zakres pracy: 0 to 50C; 95% względnej wilgotności (bez kondensacji)

Uproszczony schemat połączeń

Pokazany schemat dotyczy bezpośrednio starszych urządzeń Powermax G3 (np. Powermax1650) oraz źródeł innych producentów gdyż posiada Interfejs Plazmowy, który dzieli bezpośrednio wysokie napięcie łuku plazmowego. Nowsze urządzenia Powermax serii G4 (np. Powermax105) mają już dzielnik wbudowany wewnątrz, więc nie potrzebują wspomnianego interfejsu plazmowego i zamiast jego oraz jego przewodu (228249), można użyć przewodu CPC dla nowych urządzeń (123896) – dostępne są różne długości tego przewodu (*):

223354 Kabel interfejsowy CPC dla Powermax G4 zakończony wtyczką D-sub, dł. 3m
223355 Kabel interfejsowy CPC dla Powermax G4 zakończony wtyczką D-sub, dł. 6m
223048 Kabel interfejsowy CPC dla Powermax G4 zakończony wtyczką D-sub, dł. 7,5m
223356 Kabel interfejsowy CPC dla Powermax G4 zakończony wtyczką D-sub, dł. 10m
123896 Kabel interfejsowy CPC dla Powermax G4 zakończony wtyczką D-sub, dł. 15m (CABL-0269)

Kabel CNC (123895) dołączony do zestawu jest stosunkowo krótki i posiada ok. 25żył, co sugeruje miejsce umieszczenia sterownika PHC gdzieś obok lub we wspólnej obudowie ze sterownikiem CNC. Nie wszystkie sygnały są jednak niezbędne do działania – do podstawowej pracy wystarczą trzy pary przewodów. Przewód PHC-CNC jest z obu stron zakończony standardową wtyczką DB-25.
Dla urządzenia MaxPro200, które nie posiada wbudowanego dzielnika mamy specjalną wersje Interfejsu Plazmowego (428022), która dodatkowo posiada przewody sterujące źródłem ze specjalną wtyczką do płyty głównej oraz przewody wysokonapięciowe łuku plazmowego. Montuje się ją wewnątrz źródła i wyprowadza kabel interfejsowy do PHC na zewnątrz. W tym przypadku może zajść konieczność dołożenia samodzielnie przekaźnika wysokonapięciowego w celu rozłączenia przewodu omowego na czas zajarzania łuku (zajarzanie HF/HV) – przekaźnik należy wysterować osobnym wyjściem sterownika CNC.

Panel frontowy i interfejsy

WAŻNE!

Podstawą poprawnego działania jest solidne uziemienie wszystkich elementów systemu PHC wraz z maszyną na której jest zamontowany.

Dla wejść i wyjść interfejsu PHC nie wolno przekraczać 24V i 30mA oraz należy zwrócić szczególną uwagę na właściwą polaryzację!

Przykładowe wysterowanie wejść i wyjść:

Suport Hypertherm

Suport jest częścią urządzeń do cięcia realizującą ruch w osi Z, czyli góra/dół. Mogą to być zarówno stoły XY, obrotnice do cięcia rur, jak i zastosowania niestandardowe. Podnośnik posiada wbudowane krańcówki, podające sygnały do PHC, zapobiegające przekroczeniu granic ruchu. Palnik mocowany jest pośrednio za pomocą połączenia magnetycznego, które w razie kolizji z materiałem przy pewnej zadanej sile rozłącza się, a dołączony stycznik sygnalizuje ten fakt do PHC.

Inną funkcjonalnością wbudowaną w zestaw PHC jest kontaktowy pomiar wysokości materiału. Dołączony do suportu przewód ohmowy łączy się z konektorem nasadki ohmowej, a ten bezpośrednio z tarczą/osłoną (która normalnie jest odseparowana elektrycznie). Gdy czubek palnika dotknie materiału obwód zamyka się i urządzenie wie, że jest na styk z nim. Następnie odjeżdża w górę na zadaną wysokość przebijania.

Obejmy mocującej palnik nie ma w zestawie PHC ze względu na różne średnice palników różnych urządzeń i jest dostępna osobno:

128277 obejma mocująca palnik fi 35mm (Powermax)
128278 obejma mocująca palnik fi 45mm
128279 obejma mocująca palnik fi 50mm (MaxPro200/HPR)

Sygnały sterujące PHC-CNC

Opis sygnałów (definiowane parami przewodów) interfejsu PHC-CNC. Wtyczka D-sub 25 pin.

Nazwa angielska Numer pinu Wejście / Wyjście Opis
Cycle START 11 – 23 wejście Sygnał do rozpoczęcia IHS I rozpoczęcia cięcia.
Auto disable / Corner HOLD 10 – 22 wejście Powoduje czasowe zatrzymanie kontroli wysokości palnika oraz pozwala na sterowanie czasem przebicia z poziomu CNC.
IHS Sync 9 – 21 wejście Wstrzymuje odpalenie palnika do synchronizacji IHS stołów wielopalnikowych (przydatny sygnał).
IHS Complete 18 – 5 wyjście Potwierdzenie zakończenia sekwencji IHS.
MOTION 17 – 4 wyjście Nastąpił transfer głównego łuku plazmowego na materiał. Można rozpocząć ruch.
Rectract complite 16 – 3 wyjście Gdy nastąpi koniec cyklu cięcia i palnik zostanie podciągnięty na wysokość spoczynkową.
ERROR or BREAKAWAY 15 – 2 wyjście Sygnał wystąpienia błędu – kod błędu na wyświetlaczu PHC.
Interlock 14 – 1 Przekaźnik z CNC Normalnie zwarty, w przypadku rozwarcia silnik jest zatrzymany. CNC może zgłaszać syg. Awaryjny do PHC.
Field +12V 12, 24, 13, 25 zasil. Zasilanie +12V z zasilacza w PHC.
Field common 6, 19, 8, 20 masa. Potencjał odniesienia zasilania.

Sygnały pogrubione to sygnały wymagane

Objaśnienia:

Interfejs Plazmowy (ang. plasma interface) – moduł pozwalający na podłączenie pary przewodów wysokonapięciowych z łuku plazmowego. Posiada wbudowany dzielnik napięcia obniżający napięcie do wartości przyjmowanych przez interfejs sensora PHC.

Suport/winda (ang. lifter) – dedykowany do PHC element wykonawczy ruchu osi Z bez wbudowanego sterownika; posiada krańcówki dolną i górną, silnik 24VDC, IHS (ang. Initial High Sensing) – procedura stykowego określenia wysokości materiału (ohmic)

Dostępne konfiguracje zestawów PHC:

228214 Sensor PHC, czyli moduł kontrolny, suport, przewody 15m (SPHC-001)
228123 Sensor PHC, czyli moduł kontrolny zestaw wraz z interfejsem plazmowym 123896 (dzielnikiem) dla urządzeń Powermax 3-ciej (starszej) generacji
228242 Sensor PHC, zestaw bez suportu (ale z kablami do niego)
228243 Sensor PHC, zestaw bez suportu i kabla PHC do CNC
228244 Sensor PHC, zestaw PHC bez samego PHC
228245 Sensor PHC, zestaw bez interfejsu plazmowego