Rozwiązanie krok po kroku: Układ elektropneumatyczny z PLC

Przegląd zaczyna się przy zamkniętym zaworze odcinającym zespołu przygotowania powietrza OZ1. Każdy przewód pneumatyczny pociąga się lekko przy złączce - nie może się wysunąć. Przewód nie może być naprężony (ciągnie złączkę na ukos) ani tworzyć długiej pętli. Przy okazji zapisuje się trasę każdego przewodu - z którego przyłącza zaworu wychodzi i do którego przyłącza siłownika albo dławika dochodzi. Z tych notatek powstaje rysunek 3.

Nieszczelność słychać dopiero po podaniu powietrza (syczenie przy złączce) - wtedy zgłasza się potrzebę zasilenia układu i po zgodzie otwiera zawór.

Połączenia elektryczne sprawdza się omomierzem przy wyłączonym zasilaniu: końcówki pomiarowe przykłada się do zacisku sterownika i zacisku elementu z rysunku 1 (przycisku, czujnika, cewki, lampki). Ciągłe połączenie daje wynik bliski zera, przerwa - przekroczenie zakresu. Każdy przewód sprawdza się też w zacisku: nie może być luźny ani naprężony.

Czujniki muszą zadziałać w skrajnych pozycjach tłoczysk: 1B1 i 2B1 przy wsuniętych, 1B2 i 2B2 przy wysuniętych. Bez powietrza sprawdza się, czy są na właściwych końcach siłowników i czy są dokręcone. Po zasileniu (zgłoszenie i zgoda) przesuwa się tłoczyska ręcznym przełącznikiem zaworu i patrzy na diody czujników i wejść sterownika - każda ma się zapalić na końcu ruchu.

Źle ustawiony czujnik „zawiesza” cykl: program czeka na sygnał, który nigdy nie przychodzi. Przy teście programu z pulpitu łatwo wtedy wpisać do tabeli 3 błąd, którego w programie nie ma.

Na rysunku 3 wydrukowane są obrysy siłowników, zaworów 1V1 i 2V1 (bez symboli przepływu), ramki zaworów dławiąco-zwrotnych i zespół OZ1. Dorysowuje się resztę, zgodnie ze stanem na stanowisku i tabelą 1.

1A1 to siłownik dwustronnego działania z jednostronnym tłoczyskiem i magnetyczną sygnalizacją położenia tłoka: tłok (pogrubiona kreska) w pozycji wsuniętej, tłoczysko wychodzące przez jedną ściankę (dwie równoległe linie) i magnes na tłoku (prostokąt z kreskowaniem nad tłokiem). Przyłącza (trójkąty na dnie obrysu) są już wydrukowane: lewe - komora tłokowa, prawe - komora tłoczyskowa.

2A1 ma według tabeli 1 jeszcze dwustronną regulowaną amortyzację pneumatyczną. Na symbolu to dwie tuleje po obu stronach tłoka (prostokąty) i skośne strzałki nastawy przy obu dnach siłownika. Tłok z magnesem i tłoczysko - jak w 1A1.

Czujniki zaznacza się kreską nad siłownikiem w miejscu, w którym tłok je uruchamia, z oznaczeniem z rysunku 1: 1B1 przy tłoku wsuniętym, 1B2 przy wysuniętym (siłownik 1A1), 2B1 i 2B2 tak samo przy 2A1. Położenia sprawdzone wcześniej na stanowisku muszą się zgadzać z rysunkiem.

1V1 to elektrozawór 5/2 monostabilny sterowany jednostronnie: w polu prawym (spoczynek, przy sprężynie) przepływ 1 → 2 i 4 → 5, przyłącze 3 zamknięte; w polu lewym (cewka 1Y1 załączona) 1 → 4 i 2 → 3, 5 zamknięte. Po prawej stronie dorysowuje się sprężynę zwrotną, a w prostokącie po lewej - skośną kreskę cewki elektromagnesu. Wydechy 5 i 3 są już wydrukowane.

2V1 to elektrozawór 5/2 bistabilny - dwie cewki (2Y1 i 2Y2) po obu stronach, bez sprężyny. Pola mają te same drogi przepływu co w 1V1, ale zawór zostaje w ostatnim położeniu po zaniku sygnału. W obu prostokątach na końcach dorysowuje się skośną kreskę cewki.

W ramce 1V2 rysuje się dławik nastawny (dwa łuki ze skośną strzałką) na przewodzie do komory tłoczyskowej 1A1 i równolegle zawór zwrotny (kulka w gnieździe). Wsuw 1A1 wymaga powietrza płynącego do komory tłoczyskowej - ma przechodzić przez dławik, więc zawór zwrotny zamyka przepływ w stronę siłownika, a przepuszcza powietrze wypływające przy wysuwie. Gniazdo (litera V) jest nad kulką: kulka odsuwa się od niego tylko przy przepływie od siłownika w dół.

2V2 stoi także na przewodzie komory tłoczyskowej, ale dławi wysuw 2A1: przy wysuwie powietrze wypływa z komory tłoczyskowej i musi przejść przez dławik (dławienie na wypływie), a przy wsuwie płynie do siłownika swobodnie przez zawór zwrotny. Gniazdo jest więc pod kulką - przepływ swobodny do góry, w stronę siłownika.

Teraz przewody, liniami poziomymi i pionowymi: wyjście 4 zaworu 1V1 do komory tłokowej 1A1 (wysuw po załączeniu 1Y1), wyjście 2 przez 1V2 do komory tłoczyskowej; tak samo 2V1 z 2A1 przez 2V2. Zasilanie: od wyjścia OZ1 jeden przewód rozgałęziony (kropka w miejscu połączenia) do przyłączy 1 obu zaworów. Skrzyżowania bez połączenia są bez kropki.

Na koniec oznaczenia zgodne z tabelą 1: 1V1, 2V1, cewki 1Y1, 2Y1, 2Y2, zawory dławiąco-zwrotne 1V2 i 2V2. Siłowniki i OZ1 mają oznaczenia wydrukowane.

Nad tabelą wpisuje się producenta i model sterownika ze stanowiska - z tabliczki na obudowie. W tym rozwiązaniu Siemens LOGO! 8, 24CE. Układ potrzebuje pięciu wyjść (1Y1, 2Y1, 2Y2, H1, H2), a moduł podstawowy LOGO! ma cztery, więc piąte wyjście daje moduł rozszerzeń DM8 24. Na stanowisku wpisuje się to, co faktycznie tam jest.

Wiersz to operand absolutny (adres w sterowniku: I1, I2…), operand symboliczny (oznaczenie z rysunku 1) i opis: typ, rodzaj zestyku, napięcie i funkcja. Z rysunku 1: I1 - S2 (napęd bistabilny z zapadką, zestyk NC 1-2) - zatrzymanie urządzenia; I2 - S1 (napęd monostabilny, zestyk NO 3-4) - uruchomienie cyklu.

Dalej czujniki: I3 - 1B1, I4 - 1B2, I5 - 2B1, I6 - 2B2. 1B1 i 2B1 to kontaktrony (zestyk NO, dwa przewody), 1B2 i 2B2 - trójprzewodowe czujniki pola magnetycznego (BN do +24 V, BU do 0 V, BK do wejścia - wyjście typu PNP, NO). W opisie także pozycja tłoczyska, którą czujnik wykrywa.

Wyjścia według rysunku 1: Q1 - 1Y1, Q2 - 2Y1, Q3 - 2Y2 (cewki elektrozaworów 24 V DC ±10%), Q4 - H1 i Q5 - H2 (lampki sygnalizacyjne 24 V DC). W opisie typ elementu i funkcja.

Za każdym razem przed włączeniem zasilania elektrycznego albo sprężonego powietrza podnosi się rękę i czeka na zgodę egzaminatora - przy sprawdzaniu czujników, przy teście programu z pulpitu i przy każdej próbie po poprawkach. Po zgodzie otwiera się zawór odcinający i ustawia na manometrze OZ1 4 bary (0,4 MPa).

Zasady BHP przez cały czas: zmiany w przewodach tylko po wyłączeniu zasilania i zamknięciu powietrza, ręce z dala od tłoczysk przy pracującym układzie, porządek na stanowisku.

Plik program_ELM_06_10 otwiera się z pulpitu w programie do sterownika (tu LOGO!Soft Comfort). Przesłanie: przy podłączonym kablu Narzędzia > Transfer > PC -> LOGO! (Ctrl+D) i przełączenie sterownika w RUN. Zanim zacznie się test, warto obejrzeć program: wejścia I1-I6 mają nazwy z rysunku 1, a w środku są bloki warunku startu (B002), przekaźnik pracy RS (B007), zegar T1 (B008), licznik cykli C1 (B011), sterowanie 2A1 (B016-B021) i lampka H1 (OR B022).

Test robi się na prawdziwym układzie (po zgłoszeniu i zgodzie) i porównuje z cyklogramem krok po kroku. Tutaj test powtórzono w symulacji LOGO!Soft.

Spoczynek: S2 niewciśnięty (I1 = 1), oba tłoczyska wsunięte (I3 = 1, I5 = 1). Wciśnięcie S1 nic nie robi - żadne wyjście się nie załącza, także po kilku sekundach. Na cyklogramie warunki początkowe to 1B1 ∧ 2B1 ∧ S̄2 ∧ S1, więc przy tych wejściach cykl powinien ruszyć.

Przyczyna jest w bloku AND B002 (warunek startu): wejście od I1 (S2) ma negację (kółko na wejściu bloku). Cyklogram zapisuje warunek „S̄2” w logice działania - przycisk niewciśnięty - a S2 ma zestyk NC, więc niewciśnięty daje na I1 jedynkę. Negacja odwraca to i bramka czeka na wciśnięty STOP.

W kolumnie B - miejsce i rodzaj błędu: błędna zależność logiczna dla operandu S2 w warunkach początkowych. W kolumnie C - sposób naprawy: prawidłowa funkcja warunków początkowych 1B1 ∧ 2B1 ∧ S̄2 ∧ S1 (usunięcie negacji wejścia I1). Klucz przyjmuje inne sformułowania, byle oddawały ten sens.

Prawy klik na wejściu B002 od I1 > Negacja styku (polecenie przełącza negację). Kółko znika, a w symulacji S1 przy spełnionych warunkach uruchamia cykl.

Po S1 zapala się H1 i rusza zegar B008 T1. Pod blokiem widać nastawę 04:00 s, a odliczanie trwa 4 s - arkusz wymaga zwłoki 3 s. Lampka H1 świeci przy tym ciągle, a powinna zapalić się i zgasnąć trzy razy. Kolejne dwa błędy.

Zegar T1 to blok opóźnienia załączenia B008 - wyjście załącza się po czasie ustawionym jako parametr (w normie IEC operator wejściowy PT). Wartość 4 s jest niezgodna z opisem działania („ze zwłoką 3 s”) i z cyklogramem („t=3 s”).

⚠️ Luka w kluczu: klucz nie podaje, jaka nastawa była w programie z pulpitu - 4 s to wartość przykładowa w odtworzonym programie. Na stanowisku do tabeli 3 wpisuje się wartość widoczną w programie.

Kolumna B: błędna wartość operatora wejściowego PT zegara T1 (4 s). Kolumna C: zmiana wartości wejściowej PT - wpisanie 3 s. Przy sterowniku z podstawą czasu w setnych sekundy byłoby to 300 jednostek; ważne, żeby iloczyn dawał 3 sekundy.

Dwuklik na B008 > okno parametrów: czas 3:00 (sekundy), nazwa T1. Nowa nastawa jest widoczna pod blokiem („03:00s”).

Lampkę H1 (Q4) załącza OR B022 z dwóch sygnałów: B023 (praca i tłoczysko 1A1 jeszcze nie w 1B2), odnośnik z B012 (koniec cyklu - powrót 1A1). Od startu do 1B2 działa więc B023 - to stały sygnał, w programie brak instrukcji migania w pierwszych 3 s.

Kolumna B: H1 świeci światłem ciągłym przez pierwsze 3 s po spełnieniu warunków początkowych. Kolumna C: dodanie instrukcji realizującej miganie H1 w ciągu pierwszych 3 s - tu generator impulsów zezwalany w czasie odliczania T1.

Nowe bloki nad zegarem: NOT B024 (zanegowane wyjście T1 - jedynka, dopóki trwa odliczanie), AND B025 (B024 i odnośnik „B007” - praca) oraz generator impulsów asynchronicznych B026 „Miganie H1” (Funkcje specjalne > Timery) z czasem impulsu i przerwy 0,5 s - przez 3 s daje trzy zapalenia. Wyjście B026 idzie na wejście 1 OR B022 (H1).

Żeby H1 nie świeciła ciągle już od startu, do AND B023 dochodzi trzeci warunek - Q1 (1Y1), przewodem z bloku B010. Teraz B023 daje jedynkę dopiero po 3 s, gdy 1A1 się wysuwa, aż do 1B2. Przy bloku są najwyżej dwie etykiety odnośników, pozostałe sygnały dochodzą przewodem od sąsiednich bloków.

Gotowy program zapisuje się pod nową nazwą (Plik > Zapisz jako, tu program_ELM_06_10_poprawiony), żeby oryginał z pulpitu został do porównania, i przesyła do sterownika (Ctrl+D, RUN). Każde wejście bloku prowadzi do źródła przewodem albo odnośnikiem z numerem bloku; przy żadnym bloku nie ma więcej niż dwóch etykiet.

Symulacja (Narzędzia > Symulacja, F3), spoczynek: I1 = 1 (S2 niewciśnięty), I3 = 1 i I5 = 1 - wszystkie wyjścia wyłączone. Przy I3 = 0 (1A1 nie w 1B1) wciśnięcie S1 nic nie robi.

S1 przy spełnionych warunkach: rusza zegar T1 (3 s) i jednocześnie miga H1. Odczyt lampki co ok. 0,2 s dał na przemian serie zapaleń i zgaszeń. Poniżej przebieg całego cyklu od startu do zatrzymania S2.

Po odmierzeniu T1 załącza się Q1 - 1Y1 (1A1 się wysuwa, bez dławienia - 1V2 dławi tylko wsuw), a H1 świeci światłem ciągłym. S1 wciśnięty w czasie cyklu nic nie zmienia.

I3 = 0, potem I4 = 1 (1A1 w 1B2) przy I5 = 1 (2A1 w 2B1): H1 gaśnie, załącza się Q2 - 2Y1 - 2A1 się wysuwa, z dławieniem przez 2V2. 1Y1 zostaje załączona (zawór monostabilny), więc 1A1 stoi wysunięty.

Gdy 2A1 opuści 2B1 (I5 = 0), 2Y1 trzyma przekaźnik RS B017, a z jego wyjścia świeci Q5 - H2 - przez cały wysuw.

I6 = 1 (2A1 w 2B2): gasną 2Y1 i H2, załącza się Q3 - 2Y2 - 2A1 się wsuwa, bez dławienia (powietrze do komory tłoczyskowej przechodzi przez zawór zwrotny 2V2). Flaga M2 dolicza powtórzenie w liczniku C1.

Po powrocie 2A1 do 2B1 (przy 1B2) 2Y1 załącza się ponownie - to krok 5 cyklogramu. Wysuw 2Y1 zawsze wymaga 1B2 i 2B1 (bramka B016 z odnośnikiem B004).

Drugi raz 2B2: 2Y2 cofa 2A1, a licznik C1 osiąga 2 (On=2) - kolejnego wysuwu już nie będzie. Wysuw i wsuw 2A1 powtórzyły się dwukrotnie.

Po drugim powrocie 2A1 do 2B1 (1B2 nadal aktywny) H1 zapala się ponownie, a 1Y1 gaśnie - sprężyna 1V1 cofa 1A1, z dławieniem przez 1V2.

I4 = 0 (1A1 opuścił 1B2) - H1 świeci dalej przez cały wsuw 1A1.

I3 = 1 (1A1 w 1B1): H1 gaśnie, wszystkie wyjścia wyłączone, licznik wyzerowany. Kolejny start po S1.

W czasie wysuwu 2A1 (1Y1, 2Y1, H2 załączone) I1 = 0 - wciśnięty S2: lampki gasną, 1Y1 i 2Y1 wyłączone, załącza się Q3 - 2Y2 i oba tłoczyska wracają. Po dojściu 1A1 do 1B1 i 2A1 do 2B1 wszystkie wyjścia są nieaktywne, a S1 przy wciśniętym S2 nic nie uruchamia.

Na stanowisku sprawdza się, czy dławiki działają na właściwe ruchy: 1A1 wysuwa się szybko, a wsuwa wolniej (1V2), 2A1 wysuwa się wolniej (2V2), a wsuwa szybko. Jeśli jest odwrotnie, zawór dławiąco-zwrotny jest wpięty przeciwnie - poprawia się to przy wyłączonych mediach i zapisuje w rysunku 3 stan faktyczny. Pokrętłem dławika ustawia się płynny, wyraźnie wolniejszy ruch, bez zatrzymywania tłoczyska w połowie drogi.

Poprawiony program sprawdza się kilka razy pod rząd, zawsze od spoczynku: S1, miganie H1 przez 3 s, wysuw 1A1, 2 wysuwy i wsuwy 2A1 z H2, powrót 1A1 przy H1. Potem S1 w czasie cyklu (bez skutku) i S2 w różnych chwilach - oba tłoczyska mają wrócić, lampki zgasnąć. Egzaminator ocenia działanie po wyjściu zdającego, więc układ musi przechodzić pełny cykl bez ingerencji.

Na koniec zasilanie i sprężone powietrze zostają włączone, sterownik w RUN, a na monitorze otwarty poprawiony program - ten sam, który jest w sterowniku. Arkusz z rysunkiem 3 i tabelami 2 i 3 zostaje na stanowisku.