Делаем промышленный станок на микроконтроллере
Позвонили мне однажды, попросили посмотреть станок по изготовлению пластиковых окон. Что-то с ним не так. Но добавили интриги, что ранее с ним уже такое было и пришел какой-то мудрый человек и что-то сделал, а потом все заработало, но не на долго….
Оригинал статьи в Дзене. Также не забывайте читать нас в других сервисах: Instagram канала и telegram канала (RU, EN, DE). Medium, LiveJournal, YouTube.
Какое отношение данная статья имеет к теме умного дома? — Прямого отношения нет, скажу я Вам. Однако станок — это лишь применение для системы автоматизации, а решения и знания, описанные тут, мы можем использовать где угодно.
Приезжаем мы на место и видим станок для сборки пластиковых окон. Вроде ничего особенного, а вот открыв электрический шкаф — у меня побежали мурашки. Сделал фото себе на память
Очень жаль, что я не сделал фото после, было чем гордиться. Логика была реализована на куче реле, независимых таймерах и еще одной доп.плате, кажется, в ней особого смысла не было. Платы изготовлены методом утюга, таймеры на микросхеме NE555.
Для тех, кто не знаком, ниже вам описание этой микросхемы и классическая схема подключения
Работает таймер очень просто: Конденсатор C заряжается через резистор RA. Чем больше его сопротивление или емкость конденсатора, тем дольше времени нужно на то, чтобы конденсатор зарядился. Когда напряжение на нем превышает напряжение на прямом входе компаратора, то триггер внутри микросхемы перещелкивает состояние выхода и разряжает конденсатор. Процедура повторяется и состояние выхода изменится на противоположенное. И так далее…
Я не сверял схему, но я уверен, что она как на картинке. Резистор сразу стоял переменный, чтобы каждый таймер можно было настроить индивидуально. По сути, каждый таймер запускал отсчет цикла работы станка, а реле на второй плате обеспечивали логику. Была еще плата с выходными реле, которые коммутировали пневмораспределители, а уже они при помощи пневмоцилиндров управляли всеми элементами станка. Первым делом нужно было понять, как же должен работать станок. Благо, рядом стоял другой станок, попроще. Ниже видео полного цикла работы
И тут я заснял только начало работы станка, до спайки профиля
Поняв, как работать должно — я перешел к делу. Из электрического шкафа я выкинул все. Разбираться, как оно работает — не было ни малейшего желания. Потом, на клеммные колодки я завел пневмоцилиндры, питание с трансформатора, кнопки с правого и левого кнопочного поста, а также сигнальные лампы. Провода все подрезал и уложил аккуратно.
Затем, как учат нас эксперты — безопасность. Аварийные кнопки я завел на разрыв питания. Таким образом, нажатие любой из кнопок аварийного останова — приводило к обесточиванию схемы. Проверив все в работе, можно было двигаться дальше.
Следующая часть — технология. Накидал скетч на arduino и воткнул ее в макетку, подключил блок реле на 8 выходов. Таким образом я быстро проверил логику работы 6 пневмоцилиндров. Ниже от коробки, можно видеть старые куски схемы и внешние промышленные таймеры, они использовались для цикла плавления пластика и цикла склеивания. По отзывам оператора станка — настраивать их не было смысла, поэтому я взял уставки с него. Проверив схему в работе и успешно изготовив несколько окон, стало понятно, что технология ясна и логика работает.
Наступило время изготовления своего промышленного контроллера. Тех. задание было простым: 6 релейных выходов, 2 входа и микроконтроллер. Гальваническое разделение всех элементов схем я также решил не игнорировать. Глюки нам не нужны. За основу блока входа-выхода (I/O) я решил взять плату реле, которую вы уже видели выше. Ниже фото уже другой платы, просто для примера и объяснений (тут использовал).
Можно видеть, что управляющая часть от силовой хорошо отделена, реле делают гальваническое разделение с силовой частью, а оптическая развязка отделяет катушки реле от выхода микроконтроллера.
Но у нас еще 2 кнопки и нужно как-то 2 входа по 24В подать на 3.3в микроконтроллер. И используется у нас только 6 реле, 2 не нужно. Совпадение? Не думаю. Полностью выпаиваем элементы, обозначенные ниже оранжевым. А оптическую развязку выпаиваем и возвращаем назад, но развернув ее так, чтобы контакт 3 оказался на месте контакта 2, а контакт 4 — на месте контакта 1. Контакт 4 подтягиваем к питанию контроллера резистором (у меня в запасе около 1000шт на 2.2КОм, его и использовал). Вместо реле, впаиваем по 2 резистора по 2.2 КОм (выбор с номиналом, думаю, понятен ☺) для 24В или по одному, если напряжение 12В. Теперь, соединив на плате 2 контакта перемычками (вместо транзистора), подаем сигнал от кнопок, через резисторы, на вход оптики. Если потребуется, расскажу о переделке по шагам.
Давайте теперь поговорим про оптику PC817. Используется на каждом углу, представляет из себя фототранзистор и диод. В нашем блоке реле все диоды соединены по общему аноду. Т.е. микроконтроллер должен подать логический 0 для сработки диода. Поменяв между собой контакты 4–1 и 3–2, мы делаем так, что на контактах in7 и in8 становится логический 0 при подаче 24В на оптику.
Итоговая схема станет как ниже:
Тут у нас Кн.1 и Кн.2 это входы от правой и левой кнопки с пульта, а ПР1–6 это пневмораспределители. К контактной площадке я припаял плату с контроллером (просто контроллер с разведенными ножками и обвязкой), задействовав 6 контактов под выход и 2 под вход. Все упаковываем в коробку, желательно металлическую, и крепим в щиток.
Итог можно видеть на видео ниже. На удивление, все заработало с первого раза и без всяких проблем. Собственно, спустя 3 года — мне не пришлось переделывать свою работу.
А на этом все, подписываемся, ставим лайки, репостим… ну вы все и сами знаете…. Это и правда поможет статьям выходить чаще. И еще, среди подписчиков Дзена — скоро будет небольшая лотерея☺.
