Контроллер токарного станка 16Б25ПСп

Какое то время назад передо мной встала задача по восстановлению старого советского токарного станка 16Б25ПСп. Его ‘прелесть’ состоит в применении электромагнитных муфт в коробке переключения скоростей. Выпущен этот станок пол века назад, соответственно и управляющая электроника по современным понятиям явно не на высоте. Логика, выполненная на тиристорах и герконовых реле – для 70-х годов это нормально, но для двухтысячных как-то не то. Порывшись в Интернете, я быстро нашел несколько статей на тему 16Б25ПСп. В них все авторы настоятельно рекомендуют выбрасывать старую схему и собирать свою, на новой элементной базе. С этим я совершенно согласен. Но далее начались трудности. И связаны они с какими то странностями, творящимися вообще с описаниями конструкций на микроконтроллерах.

Очень часто описание таких устройств дается или без исходника программы, или вообще без программы, или с программой, специально содержащей ошибку. Видимо расчет на то, что, собрав схему и не сумев запустить ее, вам будет просто необходимо обратиться к автору за помощью. Ну а там, при желании, можно и ‘денежку срубить’. Господа, товарищи, да нельзя так делать!!! Ведь большинство устройств на МК – это один и тот же набор деталей: вход (транзистор, оптрон), мозги(микроконтроллер) , выход(реле, индикатор). Все они выполнены одинаково, и вся соль состоит не в схеме, а в программе, здесь она является главной частью конструкции и предлагать схему без исходника – равносильно, что продавать граммофонную трубу без самого граммофона, как это было  в известном фильме «Начальник Чукотки». Если уж публиковать что-либо, то или сразу честно говорить – господа, это за деньги, или выкладывать всю информацию, без утайки.

Так было и в моем случае. В разных статьях предлагались схемы с программами за отдельную плату, предлагалось купить готовую плату, программы с ошибками. Плюнув в экран компьютера с надеждой, что плевок каким то образом дойдет до адресата, я разработал конструкцию, которую и предлагаю в этой статье.

Начнем с описания станка. Выпускались несколько его разновидностей разными заводами, соответственно и схемы несколько различались. К моему подошла схема, кем то и когда-то перерисованная от руки (смотри Scan0001,Scan0002,Scan0003 во вложении)

На этих трех замусоленных обрывках бумаги есть почти все необходимые данные. Главное – есть нумерация проводов, которые разумно использовать при монтаже своей схемы. Важно только при демонтаже старой схемы не потерять кембрики с нумерацией, иначе придется вызванивать проводку.

При выборе компоновки было решено собрать плату контроллера в корпусе кнопочной станции.

В основном это продиктовано заботой о помехоустойчивости схемы, ведь тогда мы получаем минимальную длину почти всех сигнальных проводов, за исключением ручки переключения «вперед\стоп\назад». Для нее применен ряд аппаратно - программных мер, о которых чуть дальше.

Получилась вот такая схема.

​

В тексте с этой схемой трудно работать, поэтому рекомендую воспользоваться файлом «Схема 16b25psp_2 22 03 2013.pdf», а тем, кто работает с Proteus – файлом «16B25PSp.DSN». Здесь можно виртуально посмотреть работу контроллера.

Прошу прощения за некоторые странности при рисовании схемы. Как уже было сказано, она выполнялась в Proteus, а в нем не все можно нарисовать так, что бы это потом в нем же работало. Обратите внимание на питание – указаны какие то источники напряжения V1,V2 и т.д. Реально питание с моста V60-V63 подается на 7812 – этим напряжением питаются реле, затем на 7805 – этим питается микроконтроллер. Но если нарисовать все как есть – Proteus отказывается эмулировать, показывает какую то ошибку.

Оптроны нарисованы тоже не те, реально стоят PC120, в эмуляторе нет четырехногих оптронов.

МК – PIC16F877A – выбран, как имеющий достаточное количество входов \ выходов. Каких либо особенностей схема включения не имеет. Светодиоды D101 – D109 – индикаторы включенной скорости, D301- D308 – индикаторы включенных муфт. Они нужны для визуального контроля в процессе наладки, в последствии их можно ( и даже нужно) исключить, поскольку ток через них определяется обмоткой реле и составляет 25 – 27 мА (многовато для светодиодов). D501 – индикатор включения главного двигателя.

В силовой части я старался максимально использовать уже имеющийся монтаж, поэтому нумерация проводов соответствует (или почти соответствует) родной схеме.

Несколько слов по поводу включения электромагнитных муфт форсированным напряжением. В моем случае муфты прекрасно включаются и без «форсажа», с ним только возрастают помехи (видимо, большой токовый бросок) и контроллер иногда сбоит. Однако и на схеме, и в программе оставлены элементы, отвечающие за это – RL308, Q308 и т.д., нет только выпрямительного мостика 80 вольт.  Нужны они или нет – решать вам, мне они не понадобились.

Без форсированного пуска контроллер работает достаточно устойчиво. Правда, пришлось параллельно кнопкам установить конденсаторы 0,068 мкФ (на схеме условно не показаны, распаяны прямо на кнопках). Из аппаратных помехоподавляющих средств можно еще отметить пару таких же конденсаторов по питанию, распаянных в разных местах платы – обычная практика в цифровой технике, 3 электролита 1000мкФ – на входе, после 7812 и после 7805, а так же применение оптронной развязки ручки переключения «вперед\стоп\назад». Такую развязку делают во всех промышленных контроллерах.

Дальнейшее увеличение помехоустойчивости достигается программно за счет неоднократной проверки состояния входов. Программа написана на Ассемблере, текст приведен в приложении. Не смейтесь над комментариями: меня учили писать их так подробно мои учителя и, как показывает практика, достаточно легко можно разобраться в своей же программе по истечении длительного времени.

По поводу печатной платы. Она выполнена в Dip Trace. Для тех, кто не владеет этой программой, приведены копии в pdf. На первый взгляд это двухсторонний монтаж, но он прекрасно реализуется и в одностороннем варианте с помощью не более чем десятка перемычек. Внимание! То, что вы видите на фото – это, так сказать, черновой вариант печатной платы. В процессе изготовления пришлось несколько изменять первоначально задуманный монтаж, а затем корректировать рисунок печатной платы. В результате представленный вариант реально не изготавливался, теоретически возможны ошибки.

Вот, кажется, и все. Если у кого возникнут вопросы пишите в комментарии

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• DipTrace
• Proteus
• PIC