Подскажите как реализовать схему описанного станочка

Вопросы не вошедшие в форумы из категории
avex
Сообщения: 1
Зарегистрирован: 08 дек 2016, 17:10

Подскажите как реализовать схему описанного станочка

Сообщение avex » 08 дек 2016, 18:29

Здравствуйте, Эдуард!
Восхищен тем, что Вы ведете просветительскую работу, описывая в подробностях компоненты станков. И при этом не боясь плагиата со стороны многочисленных производителей нашего восточного соседа.
На Ваш сайт меня привел поиск дешевой в разумных пределах и эффективной автономной системы управления (СУ) проектируемого мной для себя небольшого станочка, который мне нужен для выпуска мелкосерийных партий деталей из пластика. Вот в организации этой СУ я бы и хотел попросить Вас помочь советом. Скажу сразу, что в электрике и электронике я новичок. Но учусь быстро.

Электрическая часть станка по задумке должна состоять из:
- трех шаговых двигателей (nema 23 57-76мм или выше, но вряд ли самые мощные, потому что детали небольшие и, следовательно, не потребуются большие усилия смыкания и впрыска),
- трех нагревателей с температурой до 350-400 гр.,
- трех терморегуляторов,
- сенсорного экрана,
- блока питания,
- нужных контроллеров и драйверов,
- кнопка аварийного выключения.

Как я вижу работу со станком. Допустим, потребовалось использовать для изготовления детали определенной массы один из видов пластика со своими параметрами пластичности, текучести и температуры плавления (у каждого производителя и даже у каждой партии они могут различаться).
Я устанавливаю на сенсорном экране: а) нужные температуры для каждой зоны нагрева, б) скорость вращения/остановку каждого из двух ШД, вращающих/толкающих шнек, для каждой из фаз работы аппарата - набор материала, впрыск, выдержка под давлением, в) скорость вращения/остановку третьего ШД, толкающего плиту смыкания. Затем следует пробное литье, корректировка настроек и т.д. - до тех пор, пока не будут найдены нужные настройки. Эти настройки для определенной детали, массы, пластика нужно занести в память СУ, а в дальнейшем только выбирать нужный режим из списка. И так для каждой детали.

Теперь, если позволите, задам свои вопросы.
1. Как бы Вы посоветовали организовать описанную СУ?
2. Целесообразно ли для удешевления станка собрать самому контроллеры (если они требуются) и драйверы для ШД или лучше купить готовые? Если готовые лучше, как их выбирать?
3. Могут ли ардуино или распберри взять на себя СУ?
4. По какому принципу следует выбирать блок питания?
5. Как сделать так, чтобы в собранную однажды СУ можно было бы добавлять новые устройства, например, вентиляторы для ШД, если те будут нагреваться?
6. На чем бы Вы посоветовали еще заострить внимание?

Если найдете время для ответов, буду рад Вашим замечаниям, советам и направлению в нужную сторону.


Эдуард
Администратор
Сообщения: 366
Зарегистрирован: 30 окт 2016, 20:53

Re: Подскажите как реализовать схему описанного станочка

Сообщение Эдуард » 08 дек 2016, 23:44

Здравствуйте!
Я постараюсь объяснить, как я вижу реализацию системы с учетом, того что Вы ”в электронике новичок”. Хотя задача не совсем для новичка.

Системы можно условно разделить на:
    - централизованные – на одном микроконтроллере;
    - и созданные по принципу локальных регуляторов – с несколькими контроллерами, отвечающими за отдельные части технологического процесса.
В первом случае проблемы могут заключаться в следующем:
    - Достаточно ли количества входов-выходов микроконтроллера.
    - Достаточно ли системных ресурсов микроконтроллера: производительность, память и т.п.
    - В случае размещения датчиков, двигателей и прочей периферии на большом расстоянии друг от друга – большое число связей (проводов), идущих в один блок – контроллер.
В случае построения системы на локальных регуляторах:
    - Система может получиться дороже из-за большего числа контроллеров.
    - При изменении программного обеспечения надо программировать несколько контроллеров.
    - Более сложная отладка системы, данные находятся в разных контроллерах.
    - Проблема реализации связи между центральным и периферийными контроллерами. Жуткая проблема для Вас, как новичка. Она еще усугубляется тем, что параметры технологического процесса собираются в одном месте – центральном контроллере. Я так понял, что система должна управлять всем процессом с центрального контроллера.

Поэтому я считаю, что если есть малейшая возможность, то систему надо делать централизованную, с одним контроллером.

С учетом, того что Вы не программист-профессионал, и что система не требует высокой надежности (всегда работает под присмотром человека) я бы выбрал Ардуино. Намного проще программировать, готовая плата, много библиотек и т.д.

Я не понял, насколько должна быть быстрая реакция системы на датчики остановки двигателей. Мне кажется, именно это в большей части повлияет на требования к производительности системы. Но если Вы ошибетесь, то в случае с Ардуино не будет большой беды. Просто возьмете другую плату.

Теперь о том, чем управлять, что анализировать.

Терморегуляторы.
При такой температуре необходимо использовать термопары. Значит 3 аналоговых входа с усилителями, и еще один аналоговый вход для датчика холодного спая (урок 27).
Для управления нагревательными элементами 3 дискретных выхода с ключами, твердотельными реле и т.п.
Процессы медленные. Регуляторы простые, релейные.

Шаговые двигатели.
Я бы порекомендовал использовать STEP/DIR драйверы TB6560. Есть статья на сайте и урок 35. Это самые дешевые драйверы такого типа с приличными характеристиками .
Я так понял, что Вам надо вращать их только в одну сторону. Значит для управления достаточно только одного вывода на каждый двигатель. Сигналы на драйверах ENABLE и DIR можно бросить в воздухе. Формировать только шаги STEP.
По поводу датчиков остановки двигателей, времени реакции Вы не написали. Обязательно просчитайте. Ведь система должна не только вращать двигатели,но и останавливать их в нужный момент.

С кнопками управления, изменения параметров, средством индикации Вы тоже должны предварительно определиться. Но я бы советовал оставить окончательный выбор этих элементов на завершающий этап разработки.
Желательно зарезервировать какое-то количество выводов.

Разработка.
Саму разработку я бы вел по локальному принципу. В качестве примера - разработка контроллера элемента Пельтье, начиная с урока 36. Я считаю надо это делать так.

Создать структуру программы и начать ее заполнять.

Создать программный блок измерения температуры. Просто на компьютер через последовательный порт выводить значения трех температур. Подключить нагревательные элементы и проверить, что температура измеряется правильно.

Добавить в систему управление ключами нагревательных элементов. Реализовать в программе регуляторы. Задать фиксированные температуры терморегуляторов и проверить, что все работает правильно.

Дальше подключить библиотеку для управления STEP/DIR драйверами. По вращать двигатели, убедится, что работает механика, хватает мощности двигателей, определиться с режимами (шаговый, полу шаговый, микро шаговый), со скоростями вращения и т.п. На этом этапе уже частично можно проверить механику.

Подключить датчики остановки двигателей, завязать какой-то алгоритм и проверить на механике.

Связать работу терморегуляторов, двигателей, датчиков и полностью проверить функционирование станка.

На всех этапах выводить данные о работе через последовательный порт для проверки, и после отладки локальных задач не убирать их. Оставить для диагностики станка в режиме эксплуатации.

На всех предыдущих этапах параметры процесса задавать в виде переменных, инициализировать их конкретными числами. Т.е. параметры станка меняются компиляцией и перезагрузкой программы в контроллер.

Реализовать индикацию параметров на дисплее контроллера станка, хранение их, изменение кнопками контроллера.
И вопросы общего управления станком, защитные функции, самодиагностика, вывод состояния на дисплей контроллера и т.п.

И еще. Возьмите для начала плату Ардуино по проще, по дешевле, например Arduino UNO R3. Может не хватить выводов на дисплей. Тогда перенесете на другую плату.

Я вижу решение задачи как-то так. Делается маленькая часть, полностью отлаживается и проверяется. И только тогда делается следующий шаг.
Пишите. Интересно, что у Вас получится. Приятно, когда люди что-то создают, а не рассуждают о том, что все уже есть готовое.

Тема не совсем про холодильники. Я перенесу ее в другой раздел форума. Потом решу какой. Здесь останется на какое-то время ссылка.


Вернуться в «Прочее»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей