如何操作和使用Bimba PCS棒状锁？

第一章：确保最佳性能与故障排除

在实地应用中，为保障顶级性能，请务必确认以下几点：

气源质量：是否使用洁净、干燥、无润滑的压缩空气？是否配备了过滤器和干燥器？环境中是否存在污染物？PFC的设计运行条件是洁净、干燥、无润滑的空气。水分、灰尘和润滑剂（尤其是硅酮）是PFC的“敌人”。当水分或污染物在探头上凝结时，会快速侵蚀丝印在探头上的导电墨水。在潮湿或多尘的环境中，必须使用过滤器和干燥器。此类应用中的故障通常源于气源处理不当，而非产品工艺或材料缺陷。

PCS控制连接：管件连接是否气密（使用特氟龙胶带密封），无裂纹或泄漏？避免使用小直径气管，以免降低作用力；避免在PCS阀口与PFC之间使用过长的气管，以免减缓响应速度。所有电气连接，特别是PCS的控制电压和PFC的反馈信号线，必须进行屏蔽。屏蔽不足会导致响应不稳定。最简便可靠的屏蔽方案是订购带Q选项的PCS控制及其配套屏蔽电缆。同时，供给PCS的电源应洁净。

PCS控制调整：运行不稳定常因PCS控制参数调整不当所致。为获得更平稳的运行，可增大死区和减速设置。若在空载下设置参数后加载运行，则可能需要增加死区和减速值。试图让负载过于突然地停止会导致超调，进而引发修正位置信号，造成反复超调，活塞将在最终位置附近来回“蜂鸣”一阵才稳定。PCS电路板上的调整通过多圈电位器进行。这些电位器无硬止档，可旋转数十圈，用户有时会迷失操作。解决方法是遵循随附说明中的调整步骤。

重要提示：若演示单元偶尔运行异常，请检查：

气压：应保持在70-80 PSI，气压过低会导致运行不稳定。

电源噪声：施加在电子设备上的交流电源噪声会叠加在供给PCS的直流电源上。多数情况下无碍，若产生影响，使用交流电源滤波器即可解决。

环境电磁干扰（EMI）：高强度的环境EMI也会导致运行不稳定。请选择远离荧光灯、开关电源、电力线、电动机等潜在EMI源的演示环境。

第二章：系统组件与快速检查

完整的闭环系统所需组件包括：

PCS电气动控制器（含阀）

PFC、PFCN、PTF或PTFN气缸

气源（70-80 PSI）

供给PCS的24 VDC稳压滤波电源

0-10 VDC可变控制电压（洁净、稳定、无噪声）

DPM（数字面板表）的120 VAC线路电源（如使用）

DPM面板表（用于直接位置读数）

快速检查清单：

是否指定了低摩擦选项？ 为实现精确定位，务必指定低摩擦选项。若客户抱怨运行粗糙且所用气缸非低摩擦型，低摩擦选项将大有助益。

气压是多少？ 在70-80 PSI下，PCS控制和PFC气缸运行正常。低压下运行将粗糙且不稳定。

是否使用了流量控制阀？ 若在气缸端口安装了流量控制阀，可能导致运行不稳定。

第三章：演示单元设置与基本操作

准备工作：

为演示箱接通电源和气源。确保棒状锁手柄处于“解锁”位置。

观察气路连接：查看气管如何连接到气缸和阀门（参见图1，阀门是PCS控制的一部分）。演示箱包含电源、开关和电位器，这些在实际应用中通常由用户提供。

连接万用表：置于电压档位。其量程覆盖伏特至毫伏（1000 mV = 1 V）。

了解控制：旋转开关的1至4档位使活塞以1英寸为增量移动。第5档切换到电位器，可使活塞在其行程内连续移动到任何位置。DPM仅用于以英寸显示位移。

查看PCS控制板：卸下外壳，查看顶部三个端子排的所有接线位置（均有清晰标记）。对于封装式控制，用户无需连接阀门电气部分。识别同样有清晰标签的微调电位器和LED（参见图2）。

第四章：PCS控制参数设置与调整

1. 设置死区

死区调整改变了PFC杆最终位置的容差。较小的死区意味着更严格的容差和更高的定位精度。较大负载需要较大的死区。

步骤：

参考应用选型表（PCS手册第23页）确定“零摩擦死区电压”以设置死区。死区设定范围0.005至0.500 VDC。

找到TP1、TP2、SW1和死区调整电位器。

将SW1拨到SET位置。

将数字万用表设为直流电压档，测量TP1与TP2间电压。

初始将死区设定螺钉调整至100 mV。

将SW1拨回NORMAL位置。

2. 识别LED及零位/跨度调整

LED指示灯：

绿色LED亮：杆正在伸出。空气从阀1（前端）排出，压力施加于阀3（后端）。

红色LED亮：杆正在缩回。空气从阀3（后端）排出，压力施加于阀1（前端）。

设置零位（缩回位置）：

将控制电压设为0。

顺时针旋转ZERO调整旋钮，直到杆到达所需的缩回位置（不一定是完全缩回）。

红色LED不应持续点亮。

设置跨度（伸出位置）：

将控制电压设为最大值（10 VDC）。

逆时针旋转SPAN调整旋钮，直到杆到达所需的完全伸出位置。

绿色LED不应持续点亮。

3. 减速调整

减速调整规定了PFC杆减速至停止的距离。低减速设置提供最快速度。高减速设置为高负载提供最佳稳定性。如果为负载设置的死区过低，杆将超调和欠调目标位置，在停止前振荡。

步骤：

找到TP1、TP3和减速调整电位器。

旋转DECEL调整旋钮并用数字万用表监视电压。

对于PFC设为1.5 V，对于PFCN设为3.5 V。

使用旋转开关逐步升高和降低控制电压，观察执行器步进移动。

将DECEL调整为原值的一半，观察结果。

将DECEL调整为6 V，观察结果。

将DECEL重置为原始值。

将执行器设置在中行程，推拉执行器末端并观察结果。

现象判断：若减速过短，气缸将在最终位置附近振荡。若减速过长，气缸将逐渐制动。速度通过减速和死区共同调整。

第五章：棒状锁演示与集成应用

1. 棒状锁演示操作

放下演示箱末端的挡杆，将旋转开关置于位置5。

调节电位器使杆处于中行程。

推拉活塞杆 - 此时阻力由PCS控制的阀门提供。

将棒状锁手柄移至“锁定”位置。

再次推拉活塞杆 - “锁定”位置会撤除棒状锁的气压，使其抱紧活塞杆。

注意：棒状锁是断电/断气故障保护装置。本手册包含相关技术公报。

2. 在线性运动控制系统中使用棒状锁

用途与限制：棒状锁设计用作故障安全装置，用于锁定静止的PFC活塞杆，而非动态制动器。活塞杆必须在静止状态下才能接合棒状锁。

工作原理：棒状锁在通气时允许杆移动，在断气时由内部弹簧驱动机构锁紧杆。需使用三通、常闭、弹簧复位阀控制棒状锁。阀门必须通电才能释放活塞杆。如果电源或气压丢失，棒状锁/三通阀子系统将锁定气缸杆。

集成风险：PCS通过控制活塞两侧压力来实现精确移动和定位。添加棒状锁后，系统泄漏可能意外触发棒状锁锁定活塞杆。此时PCS可能试图克服棒状锁以移动活塞杆到位，从而可能在活塞一侧施加过大压力，导致棒状锁磨损、最终失效，或引发剧烈运动或失控。

PCS的伸出和缩回端口需连接额外的四通五口阀（仅在使用棒状锁时需要）。这些阀门允许PCS在运动时正常操作。气缸到达指令位置后，这些阀门切换，使气缸的伸出和缩回端口均承受全管路压力，从而将最坏情况负载降至有效负载加上气缸杆面积乘以管路压力。

应在气缸和PCS之间添加弹簧复位阀。当断电时，伸出和缩回端口都将获得全管路压力。

推荐用于棒状锁的三通阀将在电源或压缩空气丢失时锁定气缸杆。

3. 编程要求与事件序列

PCS控制器提供数字@Position信号，指示气缸何时到达指令位置（实际位于指令位置的±死区设定范围内）。必须监控此信号，在确认负载位于死区内且系统稳定后，才能接合棒状锁，防止其被误用作动态制动器。

建议的程序事件序列：

指令PCS移动到目标位置。

等待直到@Position或Output信号表明负载已进入死区。

短暂延迟以确保系统稳定（延迟期间负载保持在死区内即证明稳定）。

接合棒状锁。

切换两个五口阀，使气缸的两个端口均处于管路压力下。

在该位置执行所需操作。

切换两个五口阀，将气缸的两个端口重新连接到PCS。

（可选）指令PCS向相反方向移动（棒状锁仍接合）。

（可选）短暂延迟。

指令PCS移动到下一个位置（棒状锁仍接合）。

短暂延迟。

脱开棒状锁。

延迟时间（步骤3、9、11）在系统设置期间确定，通常为50至100毫秒。步骤8和9可能非必需。延迟时间的长短以及对步骤8、9的需求取决于最终系统配置及负载、负载方向、供气压力、阀门响应时间和阀门容量等变量。