Poprzedni temat «» Następny temat
Płyta grzejna do PCB z sterownikiem przemysłowym.
Autor Wiadomość
kayron 
PLC FATEK, automatyka na życzenie



Wiek: 37
Dołączył: 21 Wrz 2008
Posty: 1857
Skąd: Poland
Wysłany: 2016-05-05, 12:20   Płyta grzejna do PCB z sterownikiem przemysłowym.

Potrzeba wytwarzania w własnym zakresie płytek PCB przeprowadziła mnie w sumie przez 3 etapy które w końcu zaowocowały zbudowaniem sterownika do płyty grzejnej z starego żelazka PHILIPs, i przemysłowego sterownika temperatury.

Trochę Historii układu
Starcie 1.
Potrzebowałem czegoś do robienia płytek drukowanych metodą na papier kredowy. Kolega miał stare żelazko które się rozciekło, ale płyta grzejna była sprawna, więc ją przygarnąłem. Niestety szybko się okazało, że praca z tym jest dosyć uciążliwa, bo i temperaturę było ciężko ustawić, a i lubiło się to samo przestawić.
Starcie 2.
W końcu wpadłem na pomysł, żeby wywalić bimetal z płyty i regulować grzałką za pomocą regulatora mocy na triaku. Wybór padł na kit AVT2210. To rozwiązanie jednak też nie było idealne, ponieważ szybko ujawniła się brzydka cecha regulatora. Płytą trzeba było sterować stosunkowo niewielkim wypełnieniem, sądzę 5-15%, bo nigdy nie mierzyłem go dokładnie. Przy tak małym wypełnieniu układ jednak miał tendencje, nagle samoistnie otworzyć się na 100% i tak zatrzasnąć. Pewnym rozwiązaniem było podłączenie, razem z płytą żelazka, lampki nocnej z żarówką co pozwalało wizualnie obserwować stan układu, ale była to nadal irytująca praca.
Finał.
W końcu postanowiłem odłożyć trochę grosza i zbudować układ sterownia z prawdziwego zdarzenia oparty o przemysłowy sterownik temperatury. Trochę czasu zajęło mi znalezienie sterownika który by mi odpowiadał, i wybór padł na sterownik TC4S Koreańskiej firmy Autonics.
Nie jest to co prawda najtańszy sterownik bo kosztuje ok 245zł, ale za to ma kilka trybów pracy, dwa niezależne wyjścia alarmu, i funkcję autotuningu. Do tego doszedł przekaźnik bezpieczeństwa w postaci RM084 i tzw. SSR (przekaźnik półprzewodnikowy), ale ten akurat pochodził z demobilu i wymagał prostej naprawy (wymiany Triaka koszt może 3zł). To razem kosztowało równe 300zł z przesyłką, do tego doszła obudowa, trochę drobnicy oraz złącze przemysłowe za następne 120zł.

Budowa układu
Na początek kilka słów o sercu układu czyli termoregulatorze TC4S-24R Ważne bo są różne wersje tego sterownika, głównie różnią się obudową, rozmieszczeniem/numeracją zacisków oraz funkcjami. Regulator jest zamknięty w standardowej obudowie przemysłowej o wymiarach zewnętrznych 48x48 (otwór montażowy 45x45) mm. Głębokość to ok 65mm, grubość panelu przedniego to 6mm.
Najważniejszą jednak dla mnie cechą są aż 3 tryby (funkcje) sterowania dostępne w tym sterowniku. Dostępne funkcje oraz diagramy ich działania przedstawia rysunek poniżej.
Regulator ma dwa wyjścia sterujące. Przekaźnikowe o prądzie MAX 3A, oraz dla przekaźników elektronicznych typu SSR (12V+/-2V, 20mA MAX).
.

Pierwszy tryb WŁ/WYŁ to standardowy tryb sterownia dostępny we wszystkich dostępnych na rynku termoregulatorach. Jednak ze względu na swój charakter i dużą bezwładność termiczną płyty żelazka, nie jest on tutaj wykorzystany.

Drugi tryb Sterowania Cyklem został wykorzystany w moim przypadku. Polega ona na tym że w zależności od temperatury obiektu którym reguluje sterownik, wysyła on paczki pełnych przebiegów (okresów) sieci do sterownego obiektu, tutaj grzałki. Jak sterownik to wylicza ? Domyślnie czas jednego cyklu wynosi 2 sek dla wyjścia typu SSR i 20 sek dla przekaźnika. Tutaj pojawia się pewna rozbieżność między rysunkiem, a tym co jest w opcjach sterownika więc napisze to tak jak ja to zrozumiałem.
2 sek to jak łatwo policzyć to 100 okresów sieci (2x50). Daje to dosyć ciekawą właściwość, bo moc mamy wyrażoną w %. I tak 10% to będzie jeden pełny okres co 9 okresów sieci. Można powiedzieć że działa to jak taki nietypowy PWM z dokładnością 1%. Całkiem nieźle.

Trzeci tryb fazowy. Regulator może pracować w trybie regulacji mocy. Ale wtedy trzeba stosować przekaźnik SSR który NIE jest synchronizowany w Zerze.
Ja osobiście nie stosowałem tego trybu, po wcześniejszych przygodach z takim sterowaniem. No i musiałbym budować lub szukać SSRa przełączanego losowo.

UWAGA !! dla trybów 2 i 3. W przypadku pracy w trybie fazowym lub cyklicznym, napięcie zasilania obwodu obciążenia i regulatora temperatury muszą być takie same !
Na chłopski rozum regulator i obciążenie muszą być zasilane z tej samej fazy. Istotne jakby ktoś w przyszłości chciał budować taki regulator w urządzeniu zasilanym z sieci 3 fazowej.

Dokładny opis regulatora można sobie ściągnąć ze strony firmy AMPERO

Rysunek poniżej przedstawia schemat całego urządzenia.


Napięcie zasilania jest doprowadzone przez bezpiecznik F1 do dwubiegunowego wyłącznika S1, który zapewnia w razie potrzeby odcięcie tak przewodu fazowego jak i neutralnego. W moim przypadku bezpiecznik ma 6,3A. Dalej jest napięcie jest podawane bezpośrednio na regulator temperatury (zaciski 5, 6), oraz styk wspólny (zacisk nr 8) przekaźników alarmowych AL1, AL2 regulatora. Przekaźnik bezpieczeństwa K1 (RM084 z cewką na 230V) jest włączany przez styk wyjścia AL1 kiedy temperatura przekroczy 170°C, co powoduje rozwarcie jego styku NC i odcięcie zasilania od SSRa, a tym samym zasilania grzałki.
Ktoś powie po co tak sobie komplikować układ ?
Otóż najczęstszym uszkodzeniem w SSRach jest zwarcie Triaka, co powoduje że nie można odciąć napięcia zasilania od obciążenia. Dodatkowy przekaźnik gwarantuje odcięcie napięcia od grzałki w wypadku takiej awarii.
Dodatkowo do obwodu mocy jest wpięty wskaźnik w postaci lampki neonowej (Ws1)który wizualnie sygnalizuje napięcie na wyjściu układu.
Jako czujnik temperatury wybrano PT100, bo najłatwiej było go zabudować w płycie żelazka.
Tutaj też był pewien niuans. Otóż w płycie żelazka były dwa miejsca nadające się do zabudowy czujnika temperatury. Jedno, w nazwijmy to nosie żelazka, drugie w jego tylnej części. Ja wybrałem tą drugą opcję. Co ciekawe sama płyta też nie nagrzewa się równomiernie w czasie, najpierw nagrzewa się bardzo szybko nos, a potem dopiero reszta. Bezwładność termiczna płyty też jest duża, dla tego zrezygnowałem z trybu sterowania ON/OFF i szukałem lepszego termoregulatora, a nie najtańszego.
Czujnik PT100 wymaga do prawidłowej pracy zwarcia ze sobą zacisków B, B'.
Regulator współpracuje także z termoparami typu J oraz K jakby komuś PT100 nie odpowiadało.

Precyzja regulacji jaką udało mi się uzyskać po kilku próbach zmiany ustawień i przeprowadzeniu Autotuningu to +/-1°C.

Zdjęcia poniżej pokazują układ, oraz PCB wykonaną przy jego pomocy.


Płyta_żelazko.jpg
Płyta żelazka po zmontowaniu.
Plik ściągnięto 16 raz(y) 383,34 KB

Płyta_PT100.jpg
Dostępne punkty zabudowy czujnika temperatury w płycie żelazka.
Plik ściągnięto 17 raz(y) 364,8 KB

PCB_zasilacz1050.jpg
PCB wykonane za pomocą przyrządu.
Plik ściągnięto 16 raz(y) 212,16 KB

PCB_liner1280.jpg
Test stabilności temp.
Plik ściągnięto 9 raz(y) 299,91 KB

 
 
     
Wojtek 



Dołączył: 04 Sie 2002
Posty: 2511
Skąd: --
Wysłany: 2016-05-05, 17:17   

nieźle się zapowiada :)
 
     
matrix 



Wiek: 39
Dołączył: 15 Mar 2006
Posty: 1583
Skąd: Sochaczew
Wysłany: 2016-05-05, 17:22   

Bardzo ciekawy projekt. Przyznam że zaciekawiłeś mnie...
 
 
     
kayron 
PLC FATEK, automatyka na życzenie



Wiek: 37
Dołączył: 21 Wrz 2008
Posty: 1857
Skąd: Poland
Wysłany: 2016-05-05, 17:56   

matrix napisał/a:
Bardzo ciekawy projekt. Przyznam że zaciekawiłeś mnie...

Ja akurat potrzebowałem układ do sterowania płytą grzejną, ale tak po chwili zastanowienia, zrobiłem przy okazji i po drodze układ który jest w stanie sterować równie dobrze lutownicą ? Czyli wyszło mi 2 in 1. :lol: I to o rewelacyjnych wręcz parametrach, bo SSR który miałem ma MAX 25A, więc mogę z tego zasilać nawet 5KW lutownicę :wink:
No ale nie mam takiej kolby którą można by do tego podłączyć.
Nie wiem może to będzie wstęp do czegoś więcej o automatyce :?: Na warsztacie mam obecnie budowę zasilacza dla przemysłowych silników krokowych do 8A (PCB z zdjęcia) oraz układ izolowanego transkodra napięć dla sterownika krokowego. Ale zobaczymy co się z tego urodzi i kiedy. Może jaki wstęp do PLC z tego wyjdzie ???
 
 
     
Wyświetl posty z ostatnich:   
Odpowiedz do tematu
Nie możesz pisać nowych tematów
Nie możesz odpowiadać w tematach
Nie możesz zmieniać swoich postów
Nie możesz usuwać swoich postów
Nie możesz głosować w ankietach
Nie możesz załączać plików na tym forum
Możesz ściągać załączniki na tym forum
Dodaj temat do Ulubionych
Wersja do druku

Skocz do:  


Powered by phpBB modified by Przemo © 2003 phpBB Group
Strona wygenerowana w 0,06 sekundy. Zapytań do SQL: 13