Капля 8266. Часть 4

Часть 4

В этой части будет рассказано об выходных узлах платы (KaplyaShasy8266.pcb) и принципах подключения её к силовым цепям, а также попробуем управлять промежуточным реле на 220в 50гц.

Для того чтобы было легче воспринимать, необходимо открыть следующие схемы:

(KaplyaShasy8266 princip)– принципиальная схема.

(KaplyaShasy8266 TOP) – Вид на установленные элементы на плате со стороны TOP.

(KaplyaShasy8266 BOT) – Вид на установленные элементы на плате со стороны BOT.

Реализация выходов.

В вышеописанных статьях рассказывалось, что плата поддерживает различные типы дискретных входов. Переменное напряжение частотой 50Гц до 240V и постоянное напряжение до 30V. Но как заставить модуль управлять исполнительными устройствами оставалось нераскрытым. Как и в предыдущих статьях все это зависит от того какие элементы установлены на плате. Общее количество входов/выходов 16, разделено на 2 секции, каждая секция имеет по 8 гальванически развязанных входов/выходов с общим проводом. Гальваническая развязка может быть реализована на оптронах PC817 или твердотельных реле (KAQY214S). в зависимости от поставленных задач и параметров электрических цепей где планируется её использовать. Управление дискретными выходами ведёт микросхема U17 (mpc23017). Микросхема U17 поддерживает связь с микроконтроллером по шине I2C и имеет адрес “0”.

Постольку поскольку все 16 входов имеют одну и ту же принципиальную схему, то разберём на примере реализации ( Канала 15 Секция 2).

Для подключения к выходам реле с напряжением катушки до 240В, 50Гц необходимо чтобы на плате KaplyaShasy8266.pcb были установлены элементы как на принципиальной схеме:

(8 выходов 220 вольт princip.jpg) – принципиальная электрическая схема.

C32-устанавливать не надо, R32-устанавливать не надо.

U16 -устанавливать не надо. Вместо её надо установить перемычки между ногами 1-4 и 2-3.

R50 и С16 – заменить перемычками.

R16 – заменить предохранителем на ток не более 0,1А.

D16 –установить к верх ногами как показано на принципиальной схеме (8 выходов 220 вольт princip.jpg)

VD16 –диодный мост заменить на твердотельное реле (KAQY214S) установку производить согласно принципиальной электрической схеме (8 выходов 220 вольт princip.jpg).

Сборки R34 и R54 установить таким образом, чтобы на её общий контакт приходил сигнал (GND1), а сигнал (5V0U1) был в обрыве.

Сборки R33 и R51 устанавливать не надо.

Внимание: Предохранитель, установленный вместо резистора R16 –нужен, не стоит им пренебрегать. Схема на твердотельном реле( KAQY214S) может работать как с постоянными, так и с переменными токами. Даже не пытайтесь подключить в качестве нагрузки лампу накаливания или пускатель (контактор), а также нагрузку ёмкостного характера. Это приведёт к неизбежному выходу твердотельного реле. При расчёте нагрузки помните, что лампа накаливания в холодном состоянии имеет более низкое сопротивление, чем в нагретом, а контактор (пускатель) имеют раздвинутый сердечник в отключённом состоянии и при подачи на катушку напряжения, в ней на момент пуска протекают токи гораздо выше номинального. Ну а ёмкостная нагрузка должна иметь электрические цепи ограничивающие ток на момент пуска не превышающие 0,1А.

Внимание: Работа с высокими напряжениями требует соблюдения техники безопасности. Не соблюдение мер приводит к поражению электрическим током, отстранением от дел, и возможность наблюдать за дальнейшими экспериментами исключительно только с небес и навечно.

Тестирование канала управления.

Тестирование канала управления будим производить при помощи реле PR-407ALTU KIPPRIBOR.

Для этого делаем следующие действия:

На плату (KaplyaShasy8266.pcb) устанавливаем плату (RKaplyaBrain8266.pcb) с установленным на неё считывателем RC522 как на этой (фото).
Скачиваем программу (HMI Modbus TCP, Bluetooth Free) и устанавливаем её на телефон или планшет. По этой ссылке есть даже видео как ей пользоваться.
Скачиваем архив с тестовой программой и видеороликом теста.

(ESP12F+1RS485 +I2C +WDT +SPI RC522 +Rele 220v.zip)

Распаковываем, заливаем скетч в мозг Капли8266 не забывая установить сетевые настройки.
С учетом сетевых настроек дорабатываем ранее созданную в прошлой статье программу на (HMI Modbus TCP, Bluetooth Free).
Включаем модуль, запускаем программу, подносим карту к считывателю и видим идентификатор карты. Нажимаем на кнопку (Start), видим что реле включилось и светодиод на плате (KaplyaShasy8266.pcb) засветился. Нажимаем на кнопку (Stop), видим, что реле отключилось, а светодиод на плате (KaplyaShasy8266.pcb) погас.

Смотреть видео (Тест реле 220в)

На самом деле возможности универсального модуля Капля 8266 не ограничены по управлению только реле PR-407ALTU KIPPRIBOR и им подобных. Если вместо твердотельных реле ( KAQY214S) установить более мощные (G3MB-202P) то появиться возможность управлять контакторами и лампами накаливания, но тогда придётся на плате (RKaplyaBrain8266.pcb) устанавливать шпильки более длинные, иначе реле по высоте не влезут. Так же можно подключать вот такие подобные (МОДУЛИ).

Внимание: Все скетчи, вложенные в архивы, предназначены только для тестирования электрических цепей на платах, а также проверки целостности компонентов установленных на них, и не более того.

***********************************************************************************

Теперь разберёмся, как подключать модуль Капля к силовым цепям, но с начало немного из нашей истории.

Война нанесла экономике СССР колоссальный урон: было разрушено 1710 городов и посёлков, более 70 тыс. сёл и деревень, 32 тыс. промышленных предприятий, 65 тыс. км железнодорожных путей, 98 тыс. колхозов, 1876 совхозов, 2890 МТС, погибло гигантское количество Советских граждан. (источник1) В первые послевоенные годы главной задачей было восстановление разрушенного народного хозяйства. Одним из таких направлений было сельское хозяйство. Пленум ЦК ВКП(б) (февраль 1947 г.) принял постановление «О мерах подъёма сельского хозяйства в послевоенный период», К Пленуму была проведена большая подготовительная работа. В республики, края, области выезжали группы работников ЦК ВКП (б), Министерства сельского хозяйства. Они изучали положение в колхозах, МТС, совхозах, готовили предложения о путях скорейшего подъёма сельского хозяйства. С мест от обкомов, крайкомов и райкомов партии, от сельскохозяйственных органов, учёных, руководителей колхозов, совхозов и МТС – был получен обширный материал о состоянии сельского хозяйства и мерах по преодолению его отставания. Много предложений поступало от колхозов и отдельных колхозников. Одной из основных задач февральского Пленума было выполнение плана технического вооружения колхозов и совхозов. С этой целью правительство в первый же послевоенный год осуществило ряд важнейших мер. В январе 1946 г. был создан Общесоюзный наркомат сельскохозяйственного машиностроения. Производство техники для сельского хозяйства было сосредоточено в руках одного наркомата, что обеспечивало более квалифицированное, оперативное руководство этой важной отраслью промышленности.(источник2) Серьёзное внимание было уделено пропаганде и внедрению достижений науки и передового опыта в сельское хозяйство. Большое значение имели трёхлетние курсы обучения колхозников без отрыва от производства. В 1946-1947 гг. завершилась демилитаризация экономики. Были упразднены некоторые наркоматы военной промышленности (танковый, миномётного вооружения, боеприпасов). Вместо них создали министерства гражданского производства (сельскохозяйственного, транспортного машиностроения и др.). Трудности перехода промышленности с военного на мирное производство были быстро преодолены, и в уже в октябре 1947 г. выпуск промышленной продукции достиг среднемесячного уровня 1940 г., а в 1948 г. довоенный уровень производства промышленной продукции был превзойдён на 18%, а по тяжёлой промышленности на 30%. Значительный размах получило строительство новых промышленных предприятий по всей стране. Всего за годы первой послевоенной пятилетки было построено новых и восстановлено разрушенных в годы войны 6200 крупных предприятий.(источник3) 21 декабря 1946 года управляющий Северо-Кавказским трестом «Главсельэлектро» отчитывался секретарю крайкома ВКП(б) о выполнении плана электрификации сельского хозяйства Ставропольского края по состоянию на 20 декабря 1946 года: «Закончена электрификация 17 МТС… Построены и сданы в эксплуатацию пять колхозных гидроэлектростанций – Константиновская, Политотдельская, Андреевская, колхозов имени Ганюта и «Красный партизан» общей мощностью 182 кВт; находятся в стройке две гидроэлектростанции – Лысогорская и Суворовская. Силами треста «Сельэлектро» проведена электрификация 19 колхозов и проводятся работы по электрификации по 13 колхозам…». В годы первой после военной пятилетки нашими людьми велась нелёгкая и непрерывная работа в каждом колхозе и совхозе, а также в городах на предприятиях в разных направлениях. Об одном таком направлении я и расскажу.

В годы первой послевоенной пятилетки как было рассказано выше, стало появляться технологическое оборудование, а также строятся хранилища и объекты для переработки сельхоз продукции. Все это потребовало создание системы автоматизированного контроля над технологическими процессами, которая позволила облегчить труд людей на производстве. Однако сразу всплывало несколько задач, которые надо было решить.

Система автоматики должна быть проста в ремонте.
При выходе из строя, была возможность перехода на ручное управление.
Система должна быть проста для понимания обслуживающего персонала.
Система не должна нарушать уже существующих принципов построения ранее созданных систем, то есть ГОСТ-ов, которые существовали с 1925г.
Система должна быстро монтироваться на объекте, и легко перестраиваться под разные нужды, то есть быть универсальной.

И нашему народу удалось решить поставленные задачи в очень сжатые сроки. На просторах интернета трудно найти техническую информацию того времени. В 90-х годах на предприятиях были упразднены отделы, где хранилась и воспроизводилась техническая документация. Теперь её остатки можно найти разве что в виде отдельных схем у электриков и то не всегда. Но вот интересная загадка, каким образом эти самые электрики, ухитряются быстро найти неисправность и починить распределённую систему автоматики, не имея схем на руках. Все очень просто, это было изначально заложено проектировщиками того времени. На самом деле не чего не куда не исчезло, и по сей день все, что создано в те годы успешно функционирует и выпускается в наше время. Это наше достояние, наш фундамент.

Вот посмотрите схемные решения тех лет:

(Блоки релейные серии БР и блоки клеммные серии БК)

(Блоки вводные серии БВ6-…-30, блоки управления серии БУ6-…-30, щиты управления серии ПЩ6 и ЩУ6)

(Ящики управления серии ЯУ-9000)

(Блоки управления серии БУ6-5000, блоки вводные серии БВ6-8000)

Более полную информацию о производимой продукции можно посмотреть на официальном сайте “ООО ПК «Электромеханический завод»”.

Но не будем отвлекаться.

По сути, Советскому народу за короткий период времени удалось спроектировать очень мощный электротехнический конструктор, состоящий из модулей и блоков, из которых можно было быстро собирать практически любую систему автоматики за короткий период монтажных работ.

А теперь посмотрим на принципиальные электрические схемы блоков управления ещё раз.

(Блоки управления серии БУ6-5000, блоки вводные серии БВ6-8000)

Сразу бросается в глаза то, что цепи управления промаркированы нечётными числами, а в нижней части принципиальной схемы отображён клеммник блока с пронумерованными контактами. Также присутствует закономерность маркировки цепей управления независимо от назначения самой принципиальной схемы. Вот в этом и скрыт весь секрет той самой загадки, о которой я говорил ранее. Дело в том, что в те времена маркировка цепей управления только нечётными числами применялась для цепей с постоянным током, в то время как для переменного тока можно было применять как нечётные числа, так и чётные. Проектировщики того времени приняв решение вести обозначение нечётными цифрами получили следующие результаты:

Можно снизить номенклатуру выпускаемых блоков в 2 раза по всем позициям. За счет того, что отпала необходимость производить одинаковые блоки как для работы с постоянным током, так и с переменным. Просто в зависимости от задач можно было просто поменять пускатель или катушку на пускателе.
Жостко привязав номера к определённым электрическим цепям в различных электрических принципиальных схемах, позволило быстро обучать людей, которые в дальнейшем будут вести монтажные работы, а также обслуживать это оборудование. Данное решение было настолько удачным, что даже школьники не достигшие 13 лет могли разобраться в этом деле.

Кстати вот удалось найти фотографию того самого ГОСТ-а, правда он за 59 год, но некоторые вещи могут не меняться веками. (ГОСТ 9099-59)

на сегодняшний день действующим считается (ГОСТ 2.709-89)

Теперь обратим внимание на то, что на каждой принципиальной схеме отображён переключатель (Тумблер) с положениями “Д” и ”М” (Дистанционное) и (Местное) соответственно. В положении “Дистанционное” цепи блока управления подключались к системе автоматики реализованных на блоках таких как (Блоки релейные серии БР и блоки клеммные серии БК) и им подобных. Что позволяло управлять технологическим процессом из одной точки (Диспетчерской). В положении (Местное) тумблер переводился в аварийных ситуациях, если в системе автоматики происходили поломки. Данный тумблер позволял вести беспрерывную работу по выпуску продукции без простоев в связи ремонтными работами системы автоматики.

Из всего вышеперечисленного становиться видно, что конструкторские решения были настолько удачными, даже не требовали большого объёма технической документации и ресурсов на ее разработку, и воспроизводство. Рабочий персонал, изучив всего 3-4 схемы, прекрасно обходился без них, держа все в голове, без сложностей справляясь со своей работой. На основе разработок тех лет написано много литературы, которая попадала в учебные заведения, на основе которой проектировались фабрики предприятия, заводы по производству электротехнической продукции для сельскохозяйственной отрасли. Правда стоит отметить, что данные технические решения получили широкое распространения только в отрасли сельского хозяйства и переработки сельскохозяйственной продукции. В других отраслях народного хозяйства данные технические решения не применимы.

Тем не менее, идеи и разработки тех лет дожили и до наших дней, и вошли в нашу жизнь. Современную схемотехнику можно посмотреть здесь:

(Устройства комплектные низковольтные управления и распределения энергии РУСМ)

Правда богатый выбор? Жизнь не стоит на месте. Ну не будем отвлекаться, а попробуем воскресить схемотехнику минувших дней, и подключить к ним модуль Капля 8266.

Попробуем реализовать схему подключения нории на основе принципиальной электрической схемы блока (БУ6-5103-3874-У3) и продукции выпускаемой компанией IEK.

Скачать схему можно здесь: (Нория.pdf)

Обращаем внимание на сигнал xxx-C3 –это новый сигнал, который необходим, чтобы отслеживать состояние технологического оборудования (включено оно или нет). Сигнал этот берётся с выхода теплового реле не случайно. Его можно было взять и с контакта пускателя, но в условиях большой запылённости такой вариант построения схем может давать сбои, просто из за того, что контакт покроется пылью и при вибрации нарушиться контакт. Также нужно обращать внимание на то, чтобы стоповые кнопки были с фиксацией, иначе при кратковременном нажатии кнопки “ Стоп” в режиме дистанционного управления, оборудование может запуститься вновь только по причине того, что время опроса модулей ввода вывода оказалось больше времени нажатия кнопки. По той же самой причине при написании программы для модуля нужно вводить функцию, что если сигнал xxx-C3 (контроль фазы) пропал на время более 0,5секунд, модуль ввода/ вывода должен снять сигнал управления xxx-11 (отключить пускатель или контактор) не дожидаясь команды от управляющего контроллера.

На этом тему можно закрыть и приступить к следующей теме по подключению аналоговых выходов.