Автоматическое управление вытяжкой и подачей воздуха

[Smith2007 69]

В процессе эксплуатации станка пришел к выводу о необходимости модернизации системы управления вытяжкой и подачей воздуха.

Почему я сделал такой вывод?

На станке работает длинная программка, чередующая как резку так и гравировку. При этом для резки и гравировки необходима подача воздуха разного давления. Например при резке нужно подавать максимальное давление, а при гравировке достаточно не большого.

Кроме того длительная программа приводит к тому, что оператор в это время свободно может заниматься другими делами и даже не всегда в одном помещении (за станком в таких случаях наблюдаю по видео). 

Вы можете сказать, что на контроллере Ruida большинство функций уже реализовано. Но мне штатный алгоритм нравится не очень. Во первых при завершении работы программы в зоне реза как правило еще может быть довольно дымно и по окончании программы вентилятор вытяжки должен еще какое-то время отработать. 

Во вторых, по окончании работы и продувка некоторое время так же должна продолжаться во избежании попадания продуктов горения на линзу.

И в третьих, как уже писал выше, при работе программы я хочу оперативно (в зависимости от программы) менять давление воздуха в зону обработки. Для этого я использую 2 источника: 1. Мембранный компрессор АСО500 и большой, 3-х фазный компрессор с системой фильтров и редуктором. Так же нужна защита при которой если вдруг запросили высокое давление продувки, а давления не достаточно (например забыли включить компрессор) - произойдет подключение магистрали низкого давления.

Для реализации этих алгоритмов не достаточно штатных возможностей контроллера Ruida. И я начал поиск решения. 

Первой идей было собрать все на чистом STM32. Но как-то все останавливала потребность в разводке печатной платы, пайке радиодеталей, отладке и пр. И тут по подсказке Павла я обратил внимание на недорогие ПЛК, которые в общем-то имеют на своем борту все необходимое.

Заказл комплектующие. Часть их, включая ПЛК и дисплей приехали и я ринулся писать прошивку. Благо имеется некоторый опыт с Codesys.

Спустя пару часов появилась рабочая прошивка.

Осталось дождаться оставшихся комплектующих и собрать весь проект воедино.

Продолжение следует....

 

[Dan 459]

Красиво.  Но есть один момент, если давление в магистрали упало ниже определённого параметра, задание надо останавливать,  ибо это говорит об общей проблеме с воздухом. И, по сути, нет смысла переключаться на резерв в виде аквариумной чавкалки. Но было бы круто, задействовать в этом случае резервный номальный компрессор, что бы, как минимум, нормально завершить задание без остановки, а потом уже разбираться с проблемой. Но такой вариант полезен при достаточно нагруженном производстве. 

 

[Smith2007 69]

Это возможно добавить. ПЛК имеет дискретных 13 входов (задействовано только 3) и 8 выходов (задействовано 3). Любой алгоритм можно с легкостью реализовать. Я не указал еще, что контролирую сигнал "Авария". При этом я останавливаю и вытяжку и подачу воздуха. Так же думал, что при снижении допустимого давления можно выставить сигнал ошибки и остановить программу. Но мне показалось это не лучшим вариантом. Хотя можно внести в качестве настройки. Т.е продолжать работу с воздухом низкого давления или остановить работу по сигналу ошибки. На Руиде можно зацепить сигнал защиты трубки.

Итоговая схема, кроме всего прочего, предполагает прежнее "Ручное" управление всеми узлами. На все случаи жизни не сделать алгоритм. Но это после монтажа всего проекта.

 

[Dan 459]

7 минут назад, Smith2007 сказал:

На Руиде можно зацепить сигнал защиты трубки

Не стоит. Пусть контроль воды останется контролем воды с выводом соответствующего сообщения на экран. Я бы посадил на открытие крышки станка, например .. ))) Собственно, я именно так и собираюсь подцепить датчик давления воздуха .. Всё остальное уже давно работает .. ) 

[Smith2007 69]

18 минут назад, Dan сказал:

Я бы посадил на открытие крышки станка

Хорошая идея. Это действительно более безопасный способ.

Еще вот такой есть сигнал

Изменено 14 мая 2021 пользователем Smith2007

[Dan 459]

21 минуту назад, Smith2007 сказал:

Еще вот такой есть сигнал

Как вариант, учитывая его алгоритм работы. 

[PavelK 1 526]

Спасибо в очередной раз за подробный рассказ =)

[Smith2007 69]

Пришли еще некоторые компоненты. Добавил ручное управление узлами (вытяжка, подача воздуха).

На очереди будет взаимодействие с живой RUIDA и отладка алгоритмов в работе.

Очень надеюсь в ближайшее время получить оставшиеся компоненты.

И еще панель вырезать, согнуть и закрепить. Что бы все было "правильно"

 

[Dan 459]

1 час назад, Smith2007 сказал:

На очереди будет взаимодействие с живой RUIDA и отладка алгоритмов в работе.

Респект!

[Smith2007 69]

Если что-то делать - делать нужно основательно и так, что бы было практично. Или не делать совсем. Я выбрал первый вариант.

Первое чем занялся это снял размеры будущей панели на которой будет все смонтировано. Смоделировал включая расстановку компонентов. 

Вырезал из стали 1,5мм. С одной стороны довольно легко гнуть, с другой достаточно, что бы нарезать резьбу. покрыл порошковой окраской.

Для управления вытяжкой использую реле плавного пуска

Для включения мембранного компрессора - твердотельное реле.

Для переключения воздуха - электромагнитные клапана на 24В

На станке запресовал заклепки-гайки и закрепил новую панель

 

Схема подключения

За вечер написал прошивку на контроллер, еще вечер ушел на отладку.

Немного описания...

Принимаем за правило, что отключать полностью воздух при обработке нельзя. Хоть небольшая продувка но все же должна быть иначе очень вероятно попасть на сгоревшую линзу.

В настройках слоев параметром blow управляем переключением воздуха. При установленном параметре в Yes - подача высокого давления. При No - подаем низкое давление.

При завершении обработки вытяжка должна отключиться с задержкой. Время задержки настраиваемое с панели (параметр D200)

При завершении работы, в кабинете может быть еще сильно задымлено и поэтому продувку так же отключаем с некоторой задержкой.

Воздух низкого и высокого давления можно обеспечить двумя способами

1. 2 компрессора. Один производительный и с высоким давлением, второй - обычный мембранный.

2. Один производительный компрессор и дополнительный редуктор, что бы снизить давление во второй магистрали.

Оба приведенных способа имеют некоторые различия в настройках.

Контроллер позволяет следить за подачей воздуха и в зависимости от настройки - меняет свое поведение. (чаще его поведение хорошее. Не балует)

Рассмотрим настройки для схемы с двумя источниками воздуха. Производительный компрессор на магистраль высокого давления и мембранный на магистраль низкого давления.

1. Параметр D204=0

При выполнении программы требуется подача воздуха высокого давления (Blowing = Yes). Если давление в магистрали ниже нормы - то произойдет останов программы. Для продолжения - нужно восстановить давление до нормы и нажать на панели RUIDA - "Start".

2. Параметр D204=1

При выполнении программы требуется подача воздуха высокого давления (Blowing = Yes). Если давление в магистрали ниже нормы - то программа продолжит выполнение с низким давлением.

3. Параметр D204=2

При выполнении программы требуется подача воздуха высокого давления (Blowing = Yes). Если давление в магистрали ниже нормы - то программа приостановится. Как только давление восстановится - программа продолжит выполнение (не требуется нажимать какие либо кнопки на RUIDA. Например у Вас был большой расход воздуха и давление снизилось ниже критичного. Станок приостановит программу. Как только давление будет востановлено - продолжит обработку.

 

Если у Вас только 1 источник воздуха (производительный компрессор), а магистраль низкого давление формируется дополнительным редуктором тогда следующие варианты настроек:

4. Параметр D204=3

Если давление в магистрали ниже нормы - то произойдет останов программы. Для продолжения - нужно восстановить давление до нормы и нажать на панели RUIDA - "Start". Т.е. при недостатке давления - программа не будет выполнятся совсем. Ну а как же без воздуха то?

5. Параметр D204=4

Если давление в магистрали ниже нормы - то произойдет останов программы. Если давление восстановится - программа автоматически продолжит выполнение.

Ну и немного видео

 

 

Перечень компонентов

АлиЭкспресс: ПЛК 

АлиЭкспресс: Датчик давления

АлиЭкспресс: Панель оператора

АлиЭкспресс: Твердотельное реле

 

АлиЭкспресс: Реле плавного пуска

 

Естественно шланги, фитинги и пр мелочевка, которая доступна в любом автомагазине запчастей грузовых авто.

[Dan 459]

Красивый грамотный подход.  Вижу, задействован FootSW. Пока не очень понял, если в этом смысл, если мы контролируем проблему с подачей воздуха. Ведь, это не мы ставим на паузу, а в зависимости от некой "аварии", которую надо устранить. А вдруг он сам продолжит работу, а нам это не требуется. Хоть это и реализовано красиво, я пока сомневаюсь в корректности постановки на паузу в случае "аварии". 

Только АСО-500, это поршневой компрессор ... ).  Аквариумные компрессоры данного типа никогда не были мембранными. А давление, да, не больше 0,5 кг/см., не зависимо от его производительности.

 

Изменено 5 июня 2021 пользователем Dan

[Smith2007 69]

05.06.2021 в 12:26, Dan сказал:

Вижу, задействован FootSW. Пока не очень понял, если в этом смысл, если мы контролируем проблему с подачей воздуха. Ведь, это не мы ставим на паузу, а в зависимости от некой "аварии", которую надо устранить. А вдруг он сам продолжит работу, а нам это не требуется. Хоть это и реализовано красиво, я пока сомневаюсь в корректности постановки на паузу в случае "аварии". 

Тут все просто. 

Ситуация.

Выполняем на сианке длинное задание. Компрессор (большой) используется не только для лащера. Фрезер пользует, просто колеса накачиваю или продуваю, крашу. В общем просадил давление. И сам нахожусь за стенкой и не вижу чего там происходит. 

При этом произойдет приостановка выполнения программы. Как только компрессор справится с расходом и поднимет давление - программа продолжит выполнение.

 

Сегодня жду кнопки. Это даст возможность просто в ручном режиме всем упраалять игнорируя давления и пр.

Какие минусы вижу:

Как минимум это усложнение всей конструкции и как следствие снижение надежности. Контроллеры тоже горят. 

Через 2 дня работы в автоматическом режими у меня пропал реылекс "не забудь включить воздух и вытяжку"

но получил и плюсы: запустил резку фанеры, а кран на компрессоре не отрыл (для магистрали лазера). Программа в стоп встала. Не пойму.. шо случилось??!!

ах ну да! Автоматика отрубила. Кран открой

И да... Можно выставить D204 в 0 или в 3 (в зависимости от того как низкое давление формируем) и будет ровно так, как Вы предлагаете

[Dan 459]

6 минут назад, Smith2007 сказал:

Через 2 дня работы в автоматическом режими у меня пропал реылекс "не забудь включить воздух и вытяжку"

Ну, я у же года 4 назад забыл про включить/выключить воздух/вытяжку ...  .. Да ... автоматика расслабляет ... ) . Но датчик давления воздуха, только сейчас собираюсь подцепить ... ) Как обычно, сразу было лень .. )

[Smith2007 69]

Вырезал новую панель для кнопок из нержавки, выгравировал надписи. Получилось не плохо. Хотя косяк позже заметил

Надпись "Регулировка давления" оказалась немного перекрыта гайкой редуктора. Не учел

Работа узлов подсвечивает кнопки

[Dan 459]

[Smith2007 69]

Завершающий этап - подключение кнопок.

Старался уже ночью завершить работу по монтажу и кнопки просто подпаял к проводам. Когда работу закончил (2:30 на часах), заглянул под панель и ужаснулся. Клубок проводов который торчит во все стороны. Даже имея понимание что и куда подключено ... разобрать сложно. Т.е. не практично и просто ужасно.

Лег спать.

На следующий день в голове созрела идея как все упорядочить. 

Много писать не буду, просто фотки. станет все понятно. 

Изготовил сборный клемник из 3-х слоев оргстекла. На среднем слое вставил гайки М4. Слои склеил. Получил удобную монтажную панель. Размеры и габариты монтажной панели ровно по размеру бокса с электроникой на станке.

[PavelK 1 526]

Основательный подход =)

Лично я вместо клемных колодок предпочитаю  проходные клеммники на DIN рейку:

Меньше места занимают и кроме проходных есть куча разновидностей и возможностей объединения. 

Самое главное - искать проблему удобнее, не боясь зацепить соседний контакт при измерении мультиметром.

 

 

 

[Smith2007 69]

5 часов назад, PavelK сказал:

Лично я вместо клемных колодок предпочитаю  проходные клеммники на DIN рейку:

Это было первой идеей. Но что бы спрятать в короб с электроникой нужно было очень низкий профиль. Расстояние, которым располагал - около 30 мм. А так да, согласен, что это очень удобно.

[Clubhead 0]

04.06.2021 в 22:22, Smith2007 сказал:

Перечень компонентов

 

 

Вами используется ПЛК с немного другими выводами.

Я в электронике не силён, можете пояснить разницу и почему выбор пал на ПЛК с реле, а не с электронными ключами?

[Smith2007 69]

13 часов назад, Clubhead сказал:

можете пояснить разницу и почему выбор пал на ПЛК с реле, а не с электронными ключами?

Потому что первым он именно с релюшками мне попался и я его сразу купил. Через неделю уже пришел с транзисторными выходами. Думаю разницы ни какой нет. 

[PavelK 1 526]

12 часов назад, Smith2007 сказал:

разницы ни какой нет. 

В Вашем случае да, не принципиально особо. С релюшками легче, чем с транзисторами, но у рэлюшек есть лимит переключений.

[Romander2013 0]

17.06.2021 в 23:27, Smith2007 сказал:

 

Здравствуйте, скажите, если сделать такую систему по вашему примеру, можно как-нибудь дополнительно подключить ИК-датчик огня, и тоже его повесить на выход flootsw?

[PavelK 1 526]

19 часов назад, Romander2013 сказал:

Здравствуйте, скажите, если сделать такую систему по вашему примеру, можно как-нибудь дополнительно подключить ИК-датчик огня, и тоже его повесить на выход flootsw?

Здравствуйте. Можно, этож ПЛК. Какую прогу для него напишите так и будет.