Rozwiązanie krok po kroku: Modernizacja napędu mechatronicznego

2A1 jest siłownikiem jednostronnego działania: wysuwa go powietrze z zaworu 2V1, a wsuwa sprężyna, która wypycha powietrze z komory tłokowej z powrotem przez ten sam przewód. Żeby spowolnić wsuw, trzeba dławić powietrze wypływające z siłownika - zawór 2V2 montuje się więc w przewodzie między wyjściem 2 zaworu 2V1 a przyłączem siłownika 2A1, najlepiej bezpośrednio przy siłowniku, tak żeby dławił na wylocie (wymaga tego R.3.3).

Na korpusie zaworu dławiąco-zwrotnego jest strzałka albo symbol: przepływ swobodny (przez zawór zwrotny) ma iść od 2V1 do siłownika, a dławiony - od siłownika do 2V1. Odwrotny montaż spowolniłby wysuw, a wsuw zostałby szybki.

Prace przy pneumatyce wykonuje się przy zamkniętym zaworze odcinającym 0Z1 i wyłączonym zasilaniu.

Schemat zaczyna się od źródła sprężonego powietrza (kółko z kropką) i zespołu 0Z1 z tabeli 1: 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 oba zawory rozdzielające.

⚠️ Rozbieżność w arkuszu: w tabeli 1 oznaczenie zespołu wydrukowano jako „OZ1” (litera O). Na schemacie wpisane jest 0Z1 (cyfra zero - numer grupy zasilania, jak 1V1 i 2V1); klucz nie ocenia samej pisowni.

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). Bistabilny, więc z obu stron cewka (prostokąt z ukośną kreską) - Y1 i Y2 - i bez sprężyny: zawór zostaje w ostatnio przełączonym położeniu.

Siłownik 1A1: dwustronnego działania (dwa przyłącza), jednostronne tłoczysko, dwustronna regulowana amortyzacja (prostokąciki przy obu końcach tłoka ze skośną strzałką regulacji) i magnetyczna sygnalizacja położenia tłoka (znak magnesu na tłoku).

Oba zawory dławiąco-zwrotne przy 1A1 dławią na wylocie: powietrze wpływające do siłownika przechodzi swobodnie przez zawór zwrotny, a wypływające musi przejść przez dławik. Na symbolu kulka zaworu zwrotnego odchodzi od gniazda przy przepływie do siłownika.

1V2 stoi przy komorze tłokowej - przy wsuwie powietrze z niej wypływa, więc 1V2 spowalnia wsuw. 1V3 stoi przy komorze tłoczyskowej, z której powietrze wypływa przy wysuwie - spowalnia wysuw. Tak opisuje je tabela 1 i tego wymaga R.1.9. Komorę tłokową łączy się z wyjściem 4, a tłoczyskową z wyjściem 2 zaworu 1V1. W narysowanym położeniu spoczynkowym zasilone jest wyjście 2, więc powietrze trzyma tłoczysko wsunięte - kryterium R.1.1.

2V1: zawór 3/2 normalnie zamknięty - w położeniu spoczynkowym (od strony sprężyny) zasilanie 1 jest zamknięte, a wyjście 2 połączone z odpowietrzeniem 3. Monostabilny: z jednej strony cewka Y3, z drugiej sprężyna zwrotna.

2A1 - siłownik jednostronnego działania pchający: jedno przyłącze (komora tłokowa), sprężyna zwrotna po stronie tłoczyska, magnes na tłoku. Nad siłownikami zaznacza się położenia czujników: B1 przy wsuniętym 1A1, S3 przy wysuniętym 1A1, B2 przy wsuniętym 2A1, S4 przy wysuniętym 2A1 (kreska przerywana od czujnika do położenia tłoka).

Nowy element 2V2 rysuje się w przewodzie między wyjściem 2 zaworu 2V1 a siłownikiem 2A1, tuż przy siłowniku, tym samym symbolem co 1V2 i 1V3: dławik ze strzałką regulacji i równolegle zawór zwrotny przepuszczający powietrze do siłownika - dławi więc powietrze wypływające przy wsuwie. Zawór 2V1 w położeniu spoczynkowym łączy siłownik z odpowietrzeniem, więc 2A1 pozostaje wsunięty po podaniu powietrza - to kryterium R.1.2.

Pomiary rezystancji wykonuje się omomierzem przy wyłączonym zasilaniu (zasilacz wyłączony, przewody nie są pod napięciem - inaczej odczyt jest bez sensu, a miernik może się uszkodzić). Końcówki pomiarowe przykłada się do dwóch punktów z kolumny „Punkt pomiarowy”, tu zacisku 1 listwy XP1 (+24 V) i zacisku 3 przycisku S1.

Już pierwszy pomiar pokazuje przekroczenie zakresu (na wyświetlaczu „OL” albo „1” po lewej) - połączenie jest przerwane. W tabeli: nieskończenie wielka rezystancja (∞, Ω) i X w kolumnie „nieprawidłowe”. Według rysunku 1 tym przewodem +24 V dochodzi do przycisku S1 i dalej mostkiem do S2. Bez niego wejścia I1 i I2 mają zawsze stan 0 - sterownik nie zobaczy przycisku START, a niewciśnięty STOP odczyta jak wciśnięty.

Mostek S1:3 - S2:1, przewody od zacisków 4 i 2 przycisków do listwy XI3 (wejścia I1 i I2) i przewód XZ2:5 - H1:X2 mają ciągłość. Połączenie ciągłe daje wynik bliski zera - w tabeli wpisuje się odczyt miernika (zwykle ułamek oma, tu zapisany jako „≈ 0”) i jednostkę Ω, a X w kolumnie „prawidłowe”.

Tak samo mierzy się mostek H1:X2 - H2:X2 i przewody od zacisków XZ2:4, XZ2:3, XZ2:2 (0 V) do zacisków A2 cewek Y1, Y2 i Y3. Wszystkie cztery mają ciągłość - „≈ 0” Ω i „prawidłowe”. Mierzy się sam przewód (od zacisku do zacisku), a nie lampkę czy cewkę.

Przewody od wyjść sterownika (listwa XQ4, zaciski 1-4) do zacisków X1 lampek H1 i H2 oraz A1 cewek Y1 i Y2 mają ciągłość - wartości bliskie zera i ocena „prawidłowe”.

Na przewodzie od wyjścia 5 listwy XQ4 do zacisku A1 cewki Y3 miernik znów pokazuje przerwę: ∞ Ω, „nieprawidłowe”. Bez tego przewodu sterownik załącza wyjście Q5, ale cewka Y3 nie dostaje napięcia - zawór 2V1 się nie przełącza i 2A1 nigdy się nie wysunie, więc algorytm stanie w kroku 2.

Oba przerwane połączenia (XP1:1 - S1:3 i XQ4:5 - Y3:A1) 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 i dokręca zaciski wkrętakiem o dopasowanej końcówce. Po naprawie pomiar się powtarza - miernik ma pokazać ciągłość.

Ostatnia kolumna tabeli dotyczy oceny po naprawie: przy dwóch połączeniach, które były nieprawidłowe i zostały naprawione, wpisuje się X. Przy pozostałych wierszach kolumna zostaje pusta.

Przed pierwszym podaniem powietrza sprawdza się montaż: każdy przewód pneumatyczny pociąga się delikatnie przy złączce (nie może wyjść), tak samo siłowniki i czujniki kontaktronowe na siłownikach - nic nie może się przesuwać. Przewody (elektryczne i pneumatyczne) mają długość dopasowaną do trasy - nie są naprężone. Potem zgłasza się zamiar włączenia powietrza (podniesienie ręki), po zgodzie otwiera zawór odcinający 0Z1 i ustawia reduktorem 6 barów na manometrze - pokrętło odblokowane, ciśnienie ustawiane od dołu, na koniec pokrętło zablokowane.

W LOGO!Soft: Plik > Nowy > Schemat połączeń, sterownik 0BA8 (LOGO! 8). Wejścia według rysunku 1: I1 - S1 START, I2 - S2 STOP, I3 - B1 (1A1 wsunięty), I4 - B2 (2A1 wsunięty), I5 - S3 (1A1 wysunięty), I6 - S4 (2A1 wysunięty). Z drzewa Stałe > Konektory > Wejście przeciąga się wejścia, a z Funkcji podstawowych dwie bramki AND: B001 (S1 wciśnięty i S2 niewciśnięty) i B002 (do tego B1 i B2 aktywne). Razem to przejście z kroku 0 do kroku 1 algorytmu SFC. Niepodłączone wejście bramki AND LOGO! traktuje jak jedynkę, więc wolne wejścia można zostawić.

S2 ma styk NC (rysunek 1), więc niewciśnięty daje na I2 jedynkę - wchodzi do bramki bez negacji.

Przewody, które musiałyby przeciąć pół schematu, są w programie zastąpione odnośnikami (narzędzie „Przetnij/połącz” na pasku edytora): przy wejściu bloku stoi zielona etykieta z numerem bloku i wyjścia, z którego pochodzi sygnał (np. „B001/Q”), a przy wyjściu źródła - etykiety bloków, do których trafia. Dzięki temu każdy przewód da się prześledzić od początku do końca. Odnośniki stoją na co drugim wejściu bramki, żeby ich etykiety się nie nakładały.

Krok 1 ustawia H1 (akcja S - zapamiętana), a gasi ją dopiero powrót do kroku 0. Ten stan pamięta przekaźnik zatrzaskowy RS B003 (Funkcje specjalne > Pozostałe): wejście S dostaje warunek startu B002, wyjście idzie na Q1 - lampkę H1. W opisie ten przekaźnik nazywa się „Praca”; na schemacie zostaje bez nazwy, bo nazwa bloku dopisuje się do każdej etykiety odnośnika i zasłaniałaby sąsiednie etykiety.

Kasowanie (wejście R) przez bramkę OR B005: negacja B004 wejścia I2 (wciśnięty S2 - powrót do kroku 0 z każdego kroku) albo koniec odliczania 2 s w kroku 5 (flaga M3, krok „Krok 5” niżej). Negacja „Praca” (B006) zeruje wszystkie pozostałe przekaźniki - to akcje R z kroku 0. W LOGO! wejście R ma pierwszeństwo przed S.

Krok 1 trwa od startu do łącznika S3 i ma akcję N Y1. W programie: AND B009 z „Praca” i negacji kroków 2 i 3-4 (B007 - flaga M1 kroku 2, B008 - flaga M2 kroków 3-4) - Y1 (Q3) świeci, dopóki napęd pracuje, a żaden z dalszych kroków nie jest aktywny. Po powrocie z kroku 4 do kroku 1 (kolejny cykl) Y1 załącza się znowu sama.

Przejście S3 prowadzi do kroku 2 z akcjami S Y3 i S H2. Ustawienie - AND B010: krok 1 (wyjście B009) i S3 (I5). Przekaźnik RS B013 (w opisie „Krok2”, na schemacie bez nazwy - z tego samego powodu co „Praca”) trzyma Y3 (Q5) i H2 (Q2) - obie akcje S z kroku 2 kasuje dopiero krok 4, więc jeden przekaźnik wystarcza na obie.

Kasowanie - OR B012: krok 4 (bramka B011: kroki 3-4 i czujnik B1) albo negacja „Praca”. Wyjście przekaźnika trafia też na flagę M1 - z niej korzystają bramki dalszych kroków.

Przejście S4 kończy krok 2. Ustawienie AND B014 (flaga M1 kroku 2 i S4 na I6) zapamiętuje przekaźnik RS B016 „Krok3-4” - jest aktywny w krokach 3 i 4. Kasuje go OR B015: negacja „Praca” albo przejście z kroku 4 z powrotem do kroku 1 (bramka B022 w kroku licznika). Wyjście trafia na flagę M2.

Kroki 3 i 4 rozróżnia przekaźnik „Krok2”: w kroku 3 oba są ustawione (Y3 jeszcze trzyma 2A1 wysunięty), w kroku 4 „Krok2” jest już skasowany.

Krok 3 ma akcję N Y2. AND B017 = krok 3 (flagi M1 i M2 naraz) i dalej OR B018 na Q4 - Y2. Drugie wejście OR to negacja „Praca” - akcja N Y2 w kroku 0: w spoczynku i po wciśnięciu S2 cewka Y2 trzyma 1A1 wsunięty, a przy S2 w trakcie pracy od razu go wsuwa.

Wsuw 1A1 zaczyna się więc bezpośrednio po S4. Czas 3 s nie wynika z programu, tylko z dławika - patrz krok „Regulacja czasów”.

Krok 4 zaczyna się, gdy 1A1 dojedzie do B1: B011 kasuje „Krok2” - gasną H2 i Y3, a sprężyna wsuwa 2A1. Krok 4 = AND B019 (flaga M2 i negacja flagi M1, B007).

Akcja C1 + 1: wyjście B019 wchodzi na wejście Cnt licznika góra/dół B020 „C1” (Funkcje specjalne > Licznik) - każde wejście w krok 4 to jeden impuls. Kasowanie (R) - negacja „Praca”. W parametrach Wł. = 6, Wył. = 0: wyjście licznika przechodzi w stan 1 po szóstym cyklu.

Przejście z powrotem do kroku 1: AND B022 - krok 4, B2 (I4) i licznik poniżej 6 (negacja B021). Kasuje przekaźnik „Krok3-4” - Y1 znowu się załącza i zaczyna się kolejny cykl.

Po szóstym cyklu przejście AND B023 (krok 4, B2, licznik = 6) ustawia przekaźnik RS B024 „Krok5”. Akcja kroku 5 to D T#2s T1 - opóźnienie załączenia B025 (Funkcje specjalne > Timery), nazwa „T1”, czas 2 sekundy.

Po 2 s wyjście timera przez flagę M3 trafia do OR kasującego „Praca”: gaśnie H1, a negacja „Praca” zeruje przekaźniki kroków, licznik i timer. Układ wraca do kroku 0 i czeka na nowy start. Flaga jest potrzebna, bo sygnał wraca na początek programu - LOGO!Soft nie pozwala zamknąć takiej pętli zwykłym przewodem.

W Edycja > Nazwy wejść/wyjść każdy konektor dostaje opis z rysunku 1 (S1 START, S2 STOP, B1, B2, S3, S4, H1, H2, Y1, Y2, Y3) - program czyta się wtedy bez zaglądania do schematu. Zapis: Ctrl+S, plik Program_01 w folderze ELM_06_01_2506. 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-I6 i lampki Q1-Q5. Stan spoczynku stanowiska: I2 = 1 (S2 niewciśnięty, NC), I3 = 1 i I4 = 1 (oba siłowniki wsunięte) - świeci tylko Q4 - Y2 (akcja N Y2 kroku 0). Impuls na I1 (S1) zapala Q1 - H1 i Q3 - Y1, a Y2 gaśnie: 1A1 zaczyna się wysuwać.

Przełączniki odgrywają ruchy siłowników. I3 = 0 i I5 = 1 (1A1 przy S3): Y1 gaśnie, zapalają się H2 i Y3 - krok 2. I4 = 0 i I6 = 1 (2A1 przy S4): załącza się Y2 - krok 3, 1A1 wraca. I5 = 0 i I3 = 1 (1A1 przy B1): gasną H2, Y3 i Y2 - krok 4, 2A1 wraca na sprężynie. I6 = 0 i I4 = 1 (2A1 przy B2): Y1 załącza się znowu - drugi cykl.

Ten sam przebieg powtarza się sześć razy - licznik pod blokiem C1 rośnie przy każdym kroku 4. Po szóstym powrocie 2A1 do B2 Y1 już się nie załącza: świeci tylko H1, a pod timerem T1 rośnie czas. Po 2 s gaśnie H1 i wraca Y2 - koniec pracy napędu.

Kolejny impuls na I1 przy tych samych warunkach uruchamia napęd od początku: H1 i Y1 załączone, licznik wyzerowany.

W kroku 2 (H1, H2 i Y3 załączone) I2 = 0 - wciśnięty S2. Gasną H1, H2 i Y3 (2A1 wraca na sprężynie) i od razu załącza się Y2 - 1A1 się wsuwa. Układ jest w kroku 0 i czeka na nowy start.

Czasy ruchów nie zależą od programu, tylko od dławików. Z dodatkowych uwag: wysuw 1A1 4 s, wsuw 1A1 3 s, wsuw 2A1 2 s (klucz przyjmuje ± 1 s). Dławiki dławią na wylocie, więc wysuw 1A1 reguluje 1V3, wsuw 1A1 - 1V2, a wsuw 2A1 - nowy 2V2. Napęd uruchamia się S1, czas każdego ruchu mierzy stoperem (wysuw 1A1: od startu do S3, wsuw 1A1: od S4 do B1, wsuw 2A1: od B1 do B2) i koryguje pokrętło odpowiedniego dławika (zakręcanie wydłuża ruch). Pomiar powtarza się po każdej korekcie.

Test na stanowisku robi się po wgraniu programu i regulacji, kilka razy pod rząd, zawsze od pierwszego działania. Każde działanie z tabeli porównuje się ze stanem faktycznym i wpisuje X w kolumnie TAK albo NIE - tak, jak naprawdę działa napęd. Przy działającym programie i wyregulowanych dławikach wiersze 1-3 to TAK.

⚠️ Usterka w kluczu: w opisie rezultatu 5 stoi zdanie „Kryterium należy uznać za spełnione jeżeli program zawiera odwołania do wejść i wyjść PLC” - nie pasuje do tabeli 3 (dotyczy programu). Kryteria R.5 oceniają zgodność wpisów w tabeli ze stanem faktycznym, i tak opisuje je ten krok.

Po S4 1A1 wraca w 3 s, B1 gasi H2 i rozpoczyna wsuw 2A1, który trwa 2 s - wiersze 4-6 TAK.

Napęd wykonuje 6 pełnych cykli, H1 gaśnie 2 s po szóstym, S1 uruchamia napęd ponownie, a S2 w dowolnej chwili wsuwa oba tłoczyska i gasi lampki - wiersze 7-10 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 z rysunkiem i tabelami na stanowisku. Przez całą pracę obowiązują zasady BHP i środki ochrony osobistej ze stanowiska, a każde włączenie zasilania elektrycznego i pneumatycznego zgłasza się przez podniesienie ręki.