Специализированные станочные контроллеры

Рынок программируемых логических контроллеров (ПЛК), предназначенных для управления промышленным оборудованием, сегодня не испытывает дефицита. На нём широко предлагаются контроллеры, как крупнейших мировых производителей (Siemens, Mitsubishi Electric, Rockwell), так и ПЛК отечественного производства.

В тоже время, на многих отечественных промышленных предприятиях в составе различного оборудования до сих пор работают контроллеры производства 70-80 годов прошлого века. Они сбоят, часто выходят из строя, но продолжают эксплуатироваться. Почему их не меняют надежными современными ПЛК? Причин несколько.

1. Промышленные, в особенности станочные контроллеры, как правило, имеют большое количество каналов ввода-вывода, что определяет высокую стоимость их «железа».

2. Для разработки управляющей программы ПЛК требуется специалист высокой квалификации. Он должен знать языки программирования, особенности работы конкретного ПЛК, и, кроме того, обязан досконально разобраться в алгоритме работы оборудования, на которое будет устанавливаться контроллер. Поэтому работа по составлению и отладке программы для ПЛК обходится заказчику дороже стоимости «железа».

3. Замена старого контроллера на современный ПЛК требует создания проектной документации и влечёт за собой проведение электромонтажных работ по замене разъёмов, электрических кабелей, блоков питания и т.д.

4. Несмотря на высокую надежность ПЛК, возможен выход из строя его входных или выходных цепей из-за неисправности устройств электроавтоматики станка, неквалифицированного обслуживания и по другим причинам. С современными ПЛК, как правило, не поставляется техническая документация необходимая для оперативного ремонта контроллера и поэтому его поломка может вызвать длительный простой оборудования.

Суммировав затраты и взвесив трудности, которые потребуются для замены контроллера, предприятия отказываются от пути модернизации и стараются продлить жизнь старого станочного контроллера путём ремонтов или приобретения исправных блоков бывших в употреблении. Особенно это касается специализированных контроллеров, которые изготавливались на базе микросхем 511 серии и устанавливались на прессах, ножницах, токарных станках с ЧПУ и другом оборудовании.

Внешний вид контроллера КС16К20 (КС16А20)

Одним из вариантов решения данной проблемы является создание специализированных контроллеров имеющих универсальное процессорное ядро, выполненное на отдельной (мезонинной плате) и специализированную несущую плату, на которой расположены силовые элементы (оптроны, реле и т. д.) и присоединительные разъемы, полностью повторяющие разъемы заменяемого контроллера.

По такому принципу реализованы контроллеры КС16К20 и КС16А20 для токарных станков с ЧПУ мод. 16К20Т1, 16А20Ф3С39, являющиеся функциональными аналогами блоков управления (БУ), которые поставлялись с вышеназванными станками.

Каждый контроллер выполнен по мезонинной технологии. Он состоит из несущей платы и съемного процессорного модуля, в памяти которого находится алгоритм работы устройства, разработанный согласно принципиальной схеме блока управления соответствующего станка. Несущая плата универсальна для станков 16К20Т1 и 16А20Ф3С39. Контроллеры имеют размеры и разъемы, аналогичные блокам БУ, вследствие чего для модернизации станка следует просто установить новый контроллер на место старого.

При разработке устройств большое внимание было уделено удобству обслуживания и поиску неисправностей системы контроллер-станок. Каждый канал ввода-вывода контроллера имеет светодиодную индикацию (зеленый - вход, красный - выход) и соответствующую надпись. Процессорный модуль содержит внутренний и внешний тесты самодиагностики. При выполнении внутреннего теста модуль тестирует себя сам, при внешнем - все каналы ввода-вывода. Для выполнения процесса тестирования контроллер по интерфейсу RS232 подключается к персональному компьютеру, на котором запускается соответствующая программа. С помощью специального жгута выходные разъемы стыкуются между собой. На дисплее в наглядной форме пользователь может наблюдать результаты теста.

Контроллер является ремонтопригодным в условиях промышленного предприятия. В комплект поставки входит техническая документация, включающая принципиальные электрические схемы. Входные и выходные цепи несущих плат выполнены на широко используемых элементах, которые легко демонтируются при ремонте и имеются в свободной продаже.

Опыт эксплуатации контроллеров КС16К20 и КС16А20 позволяет сделать следующие выводы:

1.      Контроллеры выполнены на современной элементной базе, надежны и при этом не дороги.

2.      Замена блока БУ на новый контроллер выполняется оперативно без вывода станка из производственного процесса.

3.      Контроллеры имеют развитую систему диагностики и ремонтопригодны в условиях промышленного предприятия. Выход из строя входного или выходного буферного элемента (оптрона, реле), вызванное, например, неисправностью станка оперативно устраняется обслуживающим персоналом.

В. Н. Зебрев

ООО «ПКФ Магес»

г. Смоленск