Как Arduino запускает эл.двигатели 7 и 15 кВт одновременно.⁠⁠

Всем привет.

Хотел бы с вами поделиться своим "грязным" опытом, ошибках и результатом.

Рассматривать мы сегодня будем транспортер советской эпохи состоящий из двух частей. Одна часть транспортера приводится в движение асинхронным эл.двигателем с короткозамкнутым ротором мощностью 7 кВт и скоростью 950 об/мин, вторая часть с тем же асинхронником с кз ротором но 15 кВт и 970 об/мин.

Принцип работы транспортера простой. Как только на него подают продукцию, оператор нажимает и держит кнопку "Пуск". На секунды 3 срабатывает звонок типа МЗМ-1, сигнализирующем о скором запуске транспортера. По истечению 3-ех секунд запускается транспортер, оператор отпускает кнопку "Пуск"  и в дальнейшем другие операторы сортируют продукцию по нужным ячейкам. По необходимости нажимается кнопка "Стоп" для остановки транспортера и так по кругу. При этом операторы постоянно жаловались на боль в пальце, который за 12 часовую рабочую смену очень часто нажимает и держит 3 секунды кнопку "Пуск".

Общий вид:

Управление транспортером осуществляется с 5-ти кнопочных постов:

Раньше, запуск эл.двигателей осуществляли 2 магнитных пускателя 4-ой величины типа ПМА-4100. Но так как транспортер работал в повторно-кратковременном режиме, то контакты этих пускателей долго не выдерживали даже не смотря на то, что они были взяты с запасом по току.

От пускателей отказались и я собрал тиристорный привод. Опыт показал - 10 лет безотказной работы.

Общая схема:

Возникла вторая проблема - быстро выходили из строя реле времени (в схеме RT). Максимум пол года и всё, то включались быстрее, то включались медленнее, то не включались вообще.

Реле в последнее время применялись такие:

Их ремонтировали но на долго их не хватало.

В итоге решил собрать тестовое реле времени на Arduino Nano с возможностью дальнейшего расширения функционала таких как замер тока, дисплей, кнопки при помощи которых можно менять время выдержки и так далее.

Для теста использовал макетку. Высокое напряжение ни как не пересекается с низким:

Два нижних оптрона PC817 фиксируют отсутствие или наличие напряжения 220В, два верхних MOC3063 открывают симисторы.

Отпишусь сразу, с текущей схемой соединения PC817 Arduino будет фиксировать колебания переменной сети. Схему переделывать не стал, а просто сделал поправки в скетче при помощи millis() чтоб эти колебания не учитывались.

Немного модернизировали старую схему:

Принцип работы: При нажатии и отпускании кнопки пуск срабатывает звонок на 3 секунды, по истечению 3-ёх секунд звонок выключается и тут же включается пускатель КМ, который сам себя подхватывает своим контактом КМ1. Важно отметить симистор, который запускает пускатель КМ, открывается лишь на 0,15 секунд и потом закрывается. Этого времени достаточно чтобы пускатель сам себя подхватил блок контактом.

Приемущества:

Внедрив Arduino в схему транспортера после всех кнопок я ни каким образом не уменьшил безопасность при каких-либо ЧП. Даже если Arduino выйдет из строя, пробьёт симисторы - всегда есть возможность экстренно остановить транспортер нажав кнопку "Стоп" и вытащить ключ-бирку КА. Отсутствует эл.магнитное реле в схеме Arduino которое имеет механически износ. Время выдержки строго фиксировано, не больше не меньше. Имеются RC-фильтры. Дешевая ремонтопригодность. Цена сборки до 500 рублей при покупки деталей в местных радиомагазинах. Заказы с али оптом - ещё дешевле.

А теперь с какими препятствиями я связался

Arduino начала давать сбои и открывать симисторы от эл.магнитных помех - исправил керамическими конденсаторами "104". Изначально на одном из пинов Arduino не работала внутренняя подтяжка резистором - отказался от внутренней подтяжки и сделал наружную.

При написании скетча вроде бы всё предусмотрел и должно работать идеально, но на деле это далеко не так.

Когда я писал скетч впервые, подразумевал идеально работающих работников, которые кнопку нажали, отпустили. Но нет, ведь кто-то нажмет кнопку 2 раза, кто-то её передержит, кто-то будет нажимать прерывисто и постоянно и так далее. Это всё нужно было учитывать, так как Arduino это фиксирует и работа при неправильном написании скетча может нарушится.

Как видно скетч переделывался 7 раз, а баги и ошибки в работе выявлялись чуть ли не 2 месяца, приходилось переделывать. Сейчас все ошибки исправлены, схема отрабатывает как надо.

А теперь страшное! Как выглядит ШУ:

"Соплей" много не скрываю, бюджет ограничен, да и в целом это как подопытный кролик пока что. В будущем всё доведу до ума.

---

Скачать схемы с используемыми компонентами в PDF и скетч можно на ЯндексДиск.

П.с.: может что-то не идеально, но работает как надо.