Микроконтроллерная система управления токарным станком 16Б25ПСп (PIC16F876, C)

ПЛК, ЧПУ, одноплатные компьютеры и т.д. / Контроллеры CNC
Administrator
1 939
15-02-2018, 21:38
0

Микроконтроллерная система управления токарным станком 16Б25ПСп (PIC16F876, C)

Штатная система управления станком 16Б25ПСп разработана в 70-е годы и была реализована на тиристорно - транзисторной элементной базе. В силу устаревших схемотехнических решений и ограниченных функциональных возможностей электроники того времени надежность и удобство эксплуатации системы, в свете современных требований, не выдерживали ни какой критики. Поводом к принятию решения о разработке нового устройства управления послужила утрата, по некоторым причинам, значительной части комплектующих из электрического шкафа станка. Восстановление старой схемы не имело смысла, так как трудозатраты были бы не меньшими, чем на новое устройство, а результат в любом случае оставлял бы желать лучшего, в виду вышеприведенных факторов.
Новая СУ является оригинальным вариантом существующих сейчас во множестве промышленных контроллеров для управления технологическим оборудованием, как, например, ADAM-4050 фирмы Advantech. Подобные устройства характеризуются высокой надежностью и качеством изготовления но, в силу наличия массы потребительских опций, обеспечивающих универсальность их применения, таких как связь с компьютером высшего уровня, возможность объединения в сеть и т. п. имеют весьма высокую цену. К тому же, специализированное устройство всегда наиболее полно удовлетворяет всем требованиям конкретной задачи. Ценовой фактор и возможность реализации оптимальных технических решений определили выбор в пользу разработки и изготовления специализированного контроллера.
СУ 16Б25ПСп обеспечивает работу станка во всех режимах, определяемых в паспорте [ 1 ]. Основной функцией является управление гидравлической коробкой переключения скоростей с пульта оператора. Кроме того, упрощены некоторые манипуляции по управлению станком, которые не могли быть реализованы в старой системе, из-за её ограниченных возможностей.

Фото устройства

Микроконтроллерная система управления токарным станком 16Б25ПСп (PIC16F876, C)

Технические характеристики.

Напряжение питания управляющей системы	8 В, 50 Гц
Напряжение питания периферии	+24 В
Количество дискретных входов	8
Количество управляющих выходов	10
Входной сигнал	+24 В, 10 мА
Коммутируемый выход	до 220 В, 6 А
Алгоритм работы	определяется управляющей программой
Объем управляющей программы	до 8 Кб
Интерфейс связи с пультом выбора скоростей	аналоговый

Основу схемы СУ составляет микроконтроллер PIC16F876 фирмы Microchip [ 2 ] с объемом программной памяти до 8 Кб. Работая в соответствии с программой, контроллер анализирует входные сигналы, поступающие на PORTC, и выдает управляющие сигналы через PORTB, PORTA 3 - 5. Управляющая программа, написанная на языке С [ 3 ], обеспечивает выполнение всех функций и режимов работы станка, описанных в паспорте на него [ 1 ].
Микроконтроллерная часть устройства гальванически развязана от периферийной части схемы, что обеспечивает высокую надежность и помехоустойчивость системы с целом. Конструктивно СУ выполнена в виде двух плат: управляющего контроллера, расположенного в электрическом шкафу, и выбора и индикации скоростей в выносном пульте.

Входные цепи образованы схемой на основе оптронов VT1 - VT8. Резисторы R1 - R8 ограничивают ток на входе до 20 мА при напряжении питания датчиков 24 В. Диоды VD3 - VD8 предохраняют схему от напряжения обратной полярности, VD1, VD2 образуют вход для датчиков, запитанных переменным током. Конденсаторы C1 - C8 отфильтровывают импульсные помехи, случайно попадающие на вход схемы. Стабилитроны VD9 - VD16 служат для формирования гистерезиса при переключении сигнала, что обеспечивает дополнительную защиту от помех. Светодиоды VD17 - VD24 индицируют наличие сигнала на входе. С коллекторов транзисторных оптронов входные сигналы поступают на PORTC микроконтроллера.
С выходов PORTB, PORTA 3 - 5 DD1 через оптронную развязку на VT9 - VT18 включаются реле KV1 - KV10. Переключающие контакты реле управляют исполнительными элементами электрической схемы станка. Светодиоды VD28 - VD37 индицируют наличие управляющего сигнала на катушках реле.
Микроконтроллер питается от стабилизатора напряжения +5 В, собранного на базе элементов VD25, DA1. Реле и входные цепи запитываются от внешнего нестабилизированного источника +24 В.

По выводам RA0 - RA2 микроконтроллер связан со схемой индикации и выбора скоростей, которая питается от стабилизатора +5 В. При нажатии на одну из 9-ти кнопок переключения скоростей, коммутируется резистивный делитель напряжения, и на вход АЦП RA0 микроконтроллера подается уровень напряжения INP_A, соответствующий выбираемой скорости. Микроконтроллер измеряет входное напряжение и по его величине определяет, какую скорость необходимо включить, что он и делает, коммутируя соответствующие электромагнитные гидроклапаны коробки скоростей посредством сигналов PORTB. Для индикации выбранной скорости, микроконтроллер обнуляет счетчик DD1 сигналом REZET и по цепи INC загружает в него число, равное номеру выбранной скорости. Счетчик К561ИЕ8 позиционный десятичный - через один из транзисторных ключей он засвечивает светодиод, соответствующий номеру включенной скорости. Далее цикл опроса кнопок периодически повторяется.
Такое техническое решение принято в силу необходимости экономии выводов микроконтроллера и сокращения числа связей между управляющим контроллером, расположенным в электрическом шкафу станка и выносным пультом индикации и выбора скоростей.
Как видно из описания, данная СУ по сути является универсальной и при написании соответствующей программы может быть применена к любому другому технологическому оборудованию, удовлетворяющему количеству обслуживаемых входов - выходов. Прототипом ей послужила разработанная в 2004 году СУ моечной машиной JEMA швейцарского производства. Тогда на микроконтроллерное управление был заменен выработавший свой ресурс гидравлический командоаппарат весьма сложной конструкции.

Скачать схемы, печатные платы,исходный код программы на С Вы не можете скачивать файлы с нашего сервера

ЛИТЕРАТУРА
1. Минстанкопром СССР. - Токарный станок 16Б25ПСп. Паспорт. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - 1977 г.
2. Microchip Technology Inc. DS3029C. PIC16F87X. Data Sheet. 28/40 - Pin 8-bit CMOS Flash Microcontrollers. - <http://www.microchip.com>.
3. HI - TECH Software. PICC Manual. - <http://www.htsoft.com>

Автор проекта: Топников Александр Сергеевич.

Обсудить на форуме