Rozwiązanie krok po kroku: Programowanie napędu mechatronicznego

Przed pierwszą czynnością zakłada się fartuch ochronny ze stanowiska - klucz ocenia to osobnym kryterium. Potem przegląd: zasilacz wyłączony, zawór odcinający zespołu przygotowania powietrza zamknięty. Napęd na stanowisku jest już zmontowany - trzeba go poznać, zanim powstanie schemat i program: które przyłącze zaworu 1V1 idzie do której komory siłownika 1A1, gdzie stoi zawór dławiąco-zwrotny, gdzie są czujniki B1 i B2.

Rysunek 1 arkusza (schemat elektryczny) służy przez całe zadanie: z niego wynikają punkty pomiarowe tabeli 1 i przyporządkowanie wejść i wyjść sterownika (S1 - I0.0, S2 - I0.1, B1 - I0.2, B2 - I0.3, Y1 - Q0.0, Y2 - Q0.1, H1 - Q0.2, H2 - Q0.3).

Schemat zaczyna się od źródła sprężonego powietrza (kółko z trójkątem) i zespołu przygotowania powietrza: zawór odcinający, filtr (romb z kreską), zawór redukcyjny (prostokąt ze strzałką i sprężyną) i manometr (kółko ze strzałką). Klucz przyjmuje symbol pełny albo uproszczony. Od zespołu biegnie przewód zasilający zawór 1V1.

1V1 to zawór rozdzielający 5/2: dwa położenia (dwa kwadraty), w każdym pięć przyłączy (1 - zasilanie, 2 i 4 - wyjścia do siłownika, 3 i 5 - odpowietrzenia). Sterowany dwustronnie, więc z obu stron jest cewka (prostokąt z ukośną kreską) - Y1 i Y2 - i nie ma sprężyny: zawór zostaje w ostatnio przełączonym położeniu.

Siłownik 1A1: dwustronnego działania (dwa przyłącza, po jednym na każdą komorę) z jednostronnym tłoczyskiem. Mały prostokąt z dwiema kreskami nad tłokiem to magnes - magnetyczna sygnalizacja położenia tłoka, dzięki której działają czujniki B1 i B2 zamocowane na cylindrze.

Komora tłokowa łączy się z wyjściem 4 zaworu 1V1, a komora tłoczyskowa - z wyjściem 2. W narysowanym położeniu spoczynkowym zaworu zasilone jest wyjście 2, więc powietrze dociska tłok do dna i tłoczysko zostaje wsunięte po podaniu sprężonego powietrza - to kryterium R.1.1.

Zawór dławiąco-zwrotny 1V2 stoi w przewodzie komory tłoczyskowej. Powietrze wpływające do tej komory (wsuw) przechodzi swobodnie przez zawór zwrotny, a wypływające przy wysuwie musi przejść przez dławik - zawór dławi wysuw na wylocie, tak jak wymaga klucz. Arkusz nie podaje oznaczenia tego zaworu - 1V2 to kolejny numer w grupie siłownika 1A1.

Nad siłownikiem zaznacza się położenia czujników: B1 przy tłoku całkowicie wsuniętym (tak jak na rysunku) i B2 przy tłoku całkowicie wysuniętym - kreska przerywana od oznaczenia czujnika do położenia tłoka. Tak samo opisuje je cyklogram (sB1 - pozycja wsunięta, sB2 - wysunięta).

Na koniec sprawdza się cały rysunek: oznaczenia 1A1 i 1V1 są takie same jak na cyklogramie, cewki opisane Y1 i Y2, a wszystkie przewody to linie proste - pionowe albo poziome, bez skosów i łuków.

Pomiary ciągłości wykonuje się omomierzem przy wyłączonym zasilaniu - przewody nie mogą być pod napięciem. Końcówki pomiarowe przykłada się do dwóch punktów z kolumny „Punkt pomiarowy”: tu zacisku listwy XI0 (wejście I0.0) i zacisku 4 przycisku S1.

Miernik pokazuje przekroczenie zakresu („OL” albo „1” po lewej) - połączenie jest przerwane. W tabeli: rezystancja nieskończenie wielka (∞, Ω) i X w kolumnie „nieprawidłowe”. Bez tego przewodu sterownik nie widzi przycisku S1.

Przewód od listwy XI1 (wejście I0.1) do zacisku 2 przycisku S2 też jest przerwany: ∞ Ω, „nieprawidłowe”. S2 ma styk NC, więc bez tego przewodu wejście I0.1 ma zawsze stan 0 - sterownik odczytuje go jak stale wciśnięty STOP i napęd nie ruszy.

Przewód od wyjścia XQ2 (Q0.2) do zacisku X1 lampki H1 ma ciągłość - miernik pokazuje wartość bliską zera (ułamek oma, tu zapisany jako „≈ 0”). W tabeli: wartość, jednostka Ω i X w kolumnie „prawidłowe”.

Przewód od wyjścia XQ3 (Q0.3) do zacisku X1 lampki H2 jest przerwany: ∞ Ω, „nieprawidłowe”. Mierzy się sam przewód - od listwy do zacisku lampki, nie przez lampkę.

Powrót lampki H1 do listwy XP4 (0 V) ma ciągłość - „≈ 0” Ω, „prawidłowe”.

Powrót lampki H2 do listwy XP4 jest przerwany - ∞ Ω, „nieprawidłowe”. Razem z przerwą z wiersza 4 lampka H2 nie miałaby szans się zapalić, nawet gdyby jedną z usterek usunąć.

Powrót cewki Y1 do listwy XP3 (0 V) ma ciągłość - „≈ 0” Ω, „prawidłowe”.

Powrót cewki Y2 do listwy XP3 jest przerwany - ∞ Ω, „nieprawidłowe”. Bez niego cewka Y2 nie przełącza zaworu 1V1 i tłoczysko po wysunięciu nigdy by nie wróciło.

Pięć przerwanych połączeń (XI0 - S1:4, XI1 - S2:2, XQ3 - H2:X1, XP4 - H2:X2, XP3 - Y2:A2) naprawia się przy wyłączonym zasilaniu elektrycznym i zamkniętym powietrzu. Uszkodzony przewód wymienia się na nowy o długości dobranej do trasy - bez naprężenia i bez zapasu plączącego się po płycie. Na oba końce zaciska się końcówki tulejkowe praską do tulejek, a zaciski dokręca wkrętakiem o dopasowanej końcówce. Po naprawie pomiar się powtarza - miernik ma pokazać ciągłość.

Ostatnia kolumna tabeli dotyczy oceny po naprawie: przy połączeniach, które były nieprawidłowe i zostały naprawione, wstawia się znak √ - w wierszach 1, 2, 4, 6 i 8. Przy pozostałych kolumna zostaje pusta.

⚠️ Usterka druku: w nagłówku kolumny arkusza (i w kryterium R.2.9 klucza) w miejscu znaku jest pusta przestrzeń - symbol nie wydrukował się w pliku. Sens zdania („wstaw znak, jeżeli połączenie zostało naprawione”) i arkusze z innych sesji wskazują znak √.

W LOGO!Soft: Plik > Nowy > Schemat połączeń, sterownik 0BA8 (LOGO! 8). Wejścia według rysunku 1: I1 - S1 (I0.0), I2 - S2 (I0.1), I3 - B1, 1A1 wsunięty (I0.2), I4 - B2, 1A1 wysunięty (I0.3). Z drzewa Stałe > Konektory > Wejście przeciąga się wejścia, a z Funkcji podstawowych bramkę AND B001: S1 wciśnięty, S2 niewciśnięty i B1 aktywny. S2 ma styk NC, więc niewciśnięty daje na I2 jedynkę - wchodzi do bramki bez negacji.

Przycisk trzeba trzymać 2 s: wyjście bramki idzie na opóźnienie załączenia B002 (Funkcje specjalne > Timery). Puszczenie S1 przed upływem 2 s zeruje odliczanie - napęd nie reaguje.

Dwuklik na bloku B002 otwiera parametry: czas 02:00 w sekundach. Nazwa bloku nie jest potrzebna - opis działania niesie komentarz wyjścia i ten krok.

Cały przebieg trwa od startu do powrotu po drugim wysuwie, a przez ten czas świeci H1. Ten stan pamięta przekaźnik zatrzaskowy RS B004 (Funkcje specjalne > Pozostałe): wejście S z timera B002, wyjście odnośnikiem na Q3 - H1 (Q0.2).

Kasowanie (R) przez OR B003: zanegowane I2 (wciśnięty S2 - natychmiastowe zatrzymanie) albo flaga M1 - koniec drugiego cyklu (krok „Koniec” niżej). Flaga jest potrzebna, bo sygnał wraca na początek programu, a LOGO!Soft nie pozwala zamknąć takiej pętli zwykłym przewodem. Negacja „Praca” (B006) zeruje wszystkie pozostałe przekaźniki - w LOGO! wejście R ma pierwszeństwo przed S.

Pierwszy wysuw: AND B005 - „Praca” i zanegowany timer pierwszego postoju (T1 jeszcze nie odliczył). Drugi wysuw przychodzi odnośnikiem z bloku B015. Oba łączy OR B007 - to cewka Y1 = Q1 (Q0.0).

Lampka H2 świeci tylko w czasie wysuwu: AND B008 = Y1 i zanegowany B2 - gaśnie w chwili dojścia tłoczyska do B2. Wyjście Q4 (Q0.3).

Pierwsze dojście do B2 zapamiętuje RS B009 (S = I4, R = negacja „Praca”). Od tej chwili liczy opóźnienie załączenia B010 - 4 s. Po 4 s timer zamyka bramkę B005 - Y1 gaśnie, a zaczyna się wsuw.

Przekaźnik jest potrzebny, bo B2 gaśnie, gdy tłoczysko zacznie wracać - sam czujnik nie utrzymałby czasu 4 s.

Wsuw po pierwszym postoju: AND B011 - T1 odliczył i drugi wysuw się jeszcze nie zaczął (zanegowany przekaźnik B014). Cewkę Y2 = Q2 (Q0.1) składa OR B019 z trzech sygnałów: tego wsuwu, końcowego wsuwu po drugim wysuwie (B017) i negacji „Praca” - w spoczynku i po S2 Y2 trzyma tłoczysko wsunięte, a przy S2 w trakcie pracy od razu je wsuwa. Zawór 1V1 jest bistabilny, więc bez tego sam by nie wrócił.

Po wsuwie liczy się drugi postój: AND B012 = T1 odliczył i B1 aktywny, za nim opóźnienie B013 - 4 s. Po 4 s RS B014 zapamiętuje drugi wysuw (R = zanegowany T1, czyli koniec przebiegu). AND B015 = drugi wysuw i jeszcze nie koniec - to sygnał, który odnośnikiem wraca do B007 (Y1) i przez B008 zapala znowu H2.

Oba timery postoju (B010 i B013) mają w parametrach 04:00 s. Zrzut pokazuje okno parametrów pierwszego - drugie wygląda tak samo.

Drugie dojście do B2: AND B016 = drugi wysuw i B2 ustawia RS B017 - od tej chwili Y1 gaśnie (blokada w B015), H2 gaśnie, a B017 przez OR B019 załącza Y2: tłoczysko od razu wraca.

AND B018 = koniec i B1 - tłoczysko wróciło. Wyjście ustawia flagę M1, która kasuje „Praca”: gaśnie H1, a negacja „Praca” zeruje wszystkie przekaźniki i timery. Napęd czeka na kolejny start.

W Edycja > Nazwy wejść/wyjść (okno Ustawienia LOGO!, zakładka Nazwy I/O) każdy konektor dostaje opis: I1 „S1”, I2 „S2”, I3 „B1”, I4 „B2”, Q1 „Y1 wysuw”, Q2 „Y2 wsuw”, Q3 „H1 praca”, Q4 „H2 wysuw”. Opis stoi przy bloku wejścia i wyjścia w programie - to komentarz linii, która odwołuje się do wyjścia (Q1-Q4 w LOGO! to Q0.0-Q0.3 z rysunku 1). Klucz wymaga komentarzy właśnie przy liniach z wyjściami. Krótkie opisy mieszczą się nad blokami i nie zasłaniają etykiet odnośników.

Opisy wpisuje się bez polskich liter - nie wszystkie wersje programów i sterowników je pokazują.

Cały program: start i „Praca” u góry, postoje i drugi wysuw w środku, koniec przebiegu na dole, wyjścia zebrane w prawej kolumnie. Zapis: Ctrl+S. Wgranie: przy podłączonym kablu Narzędzia > Transfer > PC -> LOGO! (Ctrl+D), potwierdzenie przejścia w STOP, a po wgraniu - w RUN. Nazwy poleceń zależą od programu sterownika na stanowisku.

Przed wgraniem program sprawdza się w symulacji (Narzędzia > Symulacja, F3). Na dole okna są przełączniki I1-I4 i lampki Q1-Q4. Stan spoczynku stanowiska: I2 = 1 (S2 niewciśnięty, NC), I3 = 1 (B1 - tłoczysko wsunięte). Świeci tylko Q2 - Y2: zawór trzyma tłoczysko wsunięte.

I1 na około 1 s i puszczenie - nic się nie zmienia, świeci tylko Y2. Tak samo przy I3 = 0 (tłoczysko nie w B1): S1 trzymany 3 s nie uruchamia napędu - to „niewłaściwa pozycja tłoczyska” z dodatkowych uwag.

I1 trzymany: po 2 s zapalają się Q1 - Y1, Q3 - H1 i Q4 - H2, a Y2 gaśnie. Tłoczysko 1A1 zaczyna się wysuwać.

I3 = 0 (tłoczysko zeszło z B1) - Y1, H1 i H2 dalej świecą przez cały wysuw. Czas wysuwu (około 4 s) nie wynika z programu, tylko z nastawy dławika - patrz krok „Regulacja dławika”.

I4 = 1 (tłoczysko w B2): H2 gaśnie, Y1 dalej trzyma tłoczysko wysunięte, a pod timerem pierwszego postoju rośnie czas.

Po 4 s (czas widać pod timerem pierwszego postoju) Y1 gaśnie i od razu załącza się Y2 - tłoczysko wraca. I4 = 0, I3 = 1: tłoczysko w B1, Y2 i H1 świecą, a liczy drugi postój.

Po kolejnych 4 s - dwa razy dłużej niż trzymanie S1 - znowu Y1, H1 i H2 - drugi wysuw z obiema lampkami.

I3 = 0, I4 = 1 (drugie dojście do B2): H2 gaśnie, Y1 gaśnie, a Y2 od razu wsuwa tłoczysko - H1 świeci dalej. I4 = 0, I3 = 1 (tłoczysko w B1): gaśnie H1, zostaje Y2. Pod krokiem widać cały przebieg symulacji od startu do końca.

W czasie wysuwu (Y1, H1, H2 załączone) I2 = 0 - wciśnięty S2. Gasną wszystkie lampki i Y1, a od razu załącza się Y2 - tłoczysko wraca. S1 trzymany przy wciśniętym S2 nic nie robi. To samo dzieje się przy S2 w czasie postoju w B1 - po zwolnieniu S2 drugi wysuw już nie rusza.

Przed pierwszym podaniem powietrza sprawdza się montaż: każdy przewód pneumatyczny pociąga się delikatnie przy złączce (nie może wyjść), a czujniki B1 i B2 - przy siłowniku (nie mogą się przesuwać po cylindrze). Potem zgłasza się zamiar włączenia powietrza (podniesienie ręki), po zgodzie otwiera zawór odcinający i ustawia reduktorem 5 bar na manometrze - pokrętło odblokowane, ciśnienie ustawiane od dołu, na koniec pokrętło zablokowane.

Z cyklogramu: wysuw trwa 4 s (od 2 do 6 sekundy), a wsuw jest szybki. Zawór dławiąco-zwrotny przy komorze tłoczyskowej dławi wysuw. Napęd uruchamia się S1, czas wysuwu mierzy stoperem - od zapalenia H2 do jej zgaśnięcia w B2 - i koryguje pokrętło dławika (zakręcanie wydłuża ruch). Pomiar powtarza się po każdej korekcie.

⚠️ Usterka w kluczu: kryterium P.1.9 mówi o „nastawie poziomu dławienia czujnika dławiąco-zwrotnego” - chodzi o zawór dławiąco-zwrotny, czujników dławiących nie ma.

Test na stanowisku robi się po wgraniu programu i regulacji, kilka razy pod rząd, zawsze od pierwszego działania. Każde działanie z tabeli porównuje się z tym, co naprawdę robi napęd, i wpisuje X w kolumnie TAK albo NIE. Przy działającym programie i wyregulowanym dławiku wiersze 1 i 2 to TAK.

Klucz mówi wprost, z czym porównuje się wpisy: za stan faktyczny uznaje się wynik testu wykonanego przez egzaminatora.

Po B2 gaśnie H2, tłoczysko stoi 4 s, wraca i stoi wsunięte 4 s - wiersze 3 i 4 TAK.

Drugi wysuw przy obu lampkach, drugie B2 gasi H2, a B1 gasi H1 - wiersze 5 i 6 TAK. Egzaminator sprawdza, czy wpisy zgadzają się z tym, jak działa napęd.

Na koniec stanowisko się porządkuje (narzędzia, resztki przewodów), a napęd zostaje załączony: zasilanie i sprężone powietrze włączone, program w sterowniku w trybie RUN, arkusz ze schematem i tabelami na stanowisku. Przez całą pracę obowiązują zasady BHP, a każde włączenie zasilania elektrycznego i pneumatycznego zgłasza się przez podniesienie ręki.