Rozwiązanie krok po kroku: Układ elektropneumatyczny z PLC

Przegląd zaczyna się przy zamkniętym zaworze odcinającym zespołu przygotowania powietrza. 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, o którą można zaczepić. Jednocześnie porównuje się trasę każdego przewodu z rysunkiem 1 - z którego przyłącza zaworu wychodzi i do którego przyłącza siłownika dochodzi.

Nieszczelność słychać dopiero po podaniu powietrza (syczenie przy złączce) - wtedy trzeba zgłosić potrzebę zasilenia układu i po zgodzie otworzyć zawór.

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

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

Źle ustawiony czujnik to najczęstsza przyczyna „zawieszenia” cyklu: program czeka na tranzycję, która nigdy nie nadchodzi.

Na rysunku 1 oba siłowniki są podłączone tak samo: wyjście 4 zaworu rozdzielającego idzie przez zawór dławiąco-zwrotny (1V2, 2V2) do komory tłokowej siłownika, a wyjście 2 - wprost do komory tłoczyskowej. Zawór dławiąco-zwrotny jest wpięty przyłączem 1 od strony zaworu rozdzielającego i przyłączem 2 od strony siłownika. Opis działania mówi, że czasy wysuwania (ok. 2 s) ustala się właśnie tymi dwoma zaworami - dławią powietrze płynące do komory tłokowej, czyli na dopływie, a przy wsuwie powietrze wraca przez zawór zwrotny bez dławienia.

Na stanowisku porównuje się z rysunkiem każdy przewód. Usterki, które zakłada klucz, to odwrotnie wpięte zawory dławiąco-zwrotne 1V2 i 2V2 - wtedy wysuw jest szybki, a dławiony jest wsuw.

W pierwszym wierszu tabeli 2 wpisuje się miejsce i rodzaj usterki z oznaczeniem elementu - zawór dławiąco-zwrotny 1V2 przy siłowniku 1A1, podłączony odwrotnie. W drugiej kolumnie - sposób usunięcia: przepięcie przewodów tak, żeby wysuw 1A1 był powolny, bo dławiony na dopływie (powietrze do komory tłokowej przez dławik). Klucz przyjmuje inne sformułowania, byle oddawały ten sens.

Drugi wiersz to ta sama usterka przy drugim siłowniku: zawór dławiąco-zwrotny 2V2 przy 2A1 wpięty odwrotnie. Sposób usunięcia: przepięcie tak, żeby wysuw 2A1 był powolny, z dławieniem na dopływie do komory tłokowej.

Przepięcie robi się przy zamkniętym zaworze odcinającym i odpowietrzonym układzie. Przy każdym z zaworów 1V2 i 2V2 zamienia się miejscami dwa przewody: ten od wyjścia 4 zaworu rozdzielającego wpina się do przyłącza 1, a ten od komory tłokowej siłownika - do przyłącza 2 (strzałka przepływu na korpusie zaworu wskazuje kierunek swobodnego przepływu przez zawór zwrotny, czyli od 2 do 1 - w stronę zaworu rozdzielającego). Każdy przewód po wpięciu pociąga się lekko przy złączce.

Efekt sprawdza się po zasileniu: tłoczysko wysuwa się wolniej, a wsuwa szybko - pokrętło dławika zmienia już tylko czas wysuwu.

Na rysunku 3 wydrukowane są szyny +24 V DC i 0 V DC oraz sterownik z zaciskami. Pierwsze połączenie to zasilanie samego sterownika: zacisk 24 V do szyny +24 V, zacisk 0 V do szyny 0 V. Połączenia z szyną zaznacza się kropką.

S1 (tabela 1): napęd monostabilny wciskany, zestyk NO. Symbol: zestyk zwierny (ramię odchylone od linii, zaciski 3-4) i napęd ręczny wciskany (linia przerywana do symbolu przycisku). Jeden koniec do szyny +24 V, drugi do wejścia 2 - wciśnięcie podaje 24 V na wejście.

S2: napęd bistabilny wciskany (z zapadką - zostaje wciśnięty do ponownego naciśnięcia), zestyk NC (zaciski 1-2, ramię oparte o zaczep). Połączenie: +24 V - S2 - wejście 1. Niewciśnięty S2 daje na wejściu stale 24 V, wciśnięty - przerywa obwód.

1B1 to kontaktron z zestykiem NO: dwuprzewodowy, zestyk zwiera magnes tłoka. Symbol: zestyk zwierny sterowany polem magnetycznym (romb z prostokątem magnesu). Połączenie jak przycisku: +24 V - 1B1 - wejście 3.

1B2 to czujnik elektroniczny z wyjściem PNP NO - trójprzewodowy: BN (brązowy) do +24 V, BU (niebieski) do 0 V, BK (czarny, wyjście) do wejścia 4. Przewody BU obu czujników 1B2 i 2B2 łączy wspólna linia do szyny 0 V, żeby nie przecinać zacisków sterownika.

2B1 - taki sam kontaktron NO jak 1B1: +24 V - 2B1 - wejście 5.

2B2 - czujnik PNP NO jak 1B2: BN do +24 V, BU do wspólnej linii 0 V, BK do wejścia 6.

Cewki elektrozaworów (prostokąt ze skośną kreską, zaciski A1 i A2) wpina się między wyjście sterownika a szynę 0 V: 1Y1 - wyjście 1, 2Y1 - wyjście 2, 2Y2 - wyjście 3. Sterownik LOGO! 24CE ma wyjścia tranzystorowe, które same podają +24 V. Przy sterowniku z wyjściami przekaźnikowymi trzeba jeszcze dorysować połączenie zacisku COM (wspólnego styków) z szyną +24 V - klucz to wymienia.

H1 - lampka sygnalizacyjna (koło z krzyżykiem, zaciski X1 i X2): wyjście 4 - H1 - szyna 0 V.

Na koniec przegląd całego rysunku: wszystkie połączenia biegną poziomo albo pionowo (równolegle lub prostopadle do krawędzi kartki), skrzyżowania bez połączenia są bez kropki, a każde połączenie z szyną ma kropkę. Każdy element ma oznaczenie z tabeli 1.

Nad tabelą wpisuje się producenta i model sterownika ze stanowiska - odczytuje się je z obudowy. W tym rozwiązaniu: Siemens LOGO! 8, moduł 24CE (zasilanie i wejścia 24 V DC, wyjścia tranzystorowe).

Każdy wiersz to operand absolutny (adres w sterowniku: I1, I2…), operand symboliczny (oznaczenie z tabeli 1) i opis: typ elementu, rodzaj zestyku, napięcie i funkcja. Kolejność wynika z rysunku 3: I1 - S2 (zatrzymanie urządzenia, NC, bistabilny), I2 - S1 (załączenie urządzenia, NO, monostabilny).

Dalej czujniki: I3 - 1B1, I4 - 1B2, I5 - 2B1, I6 - 2B2. W opisie typ (kontaktronowy albo pola magnetycznego), rodzaj wyjścia (zestyk NO, PNP NO), napięcie 24 V DC i pozycja tłoczyska, którą wykrywa. Wszystkie wejścia zgadzają się z faktycznym podłączeniem na stanowisku.

Wyjścia: Q1 - 1Y1, Q2 - 2Y1, Q3 - 2Y2 (cewki elektrozaworów 24 V DC ±10%) i Q4 - H1 (lampka sygnalizacyjna 24 V DC). W opisie typ elementu i funkcja - który ruch wywołuje cewka.

Za każdym razem przed włączeniem zasilania elektrycznego albo sprężonego powietrza podnosi się rękę i czeka na zgodę egzaminatora - także przy sprawdzaniu czujników i przy kolejnych próbach programu. Po zgodzie otwiera się zawór odcinający i ustawia na manometrze zespołu przygotowania powietrza 4 bary (0,4 MPa) - tyle podaje opis działania.

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

W LOGO!Soft: Plik > Nowy > Schemat połączeń, sterownik 0BA8 (LOGO! 8). Na karcie Nazwy I/O każde wejście i wyjście dostaje komentarz z tabeli 3: I1 - S2 STOP, I2 - S1 START, I3 - 1B1 (1A1 wsunięty), I4 - 1B2 (1A1 wysunięty), I5 - 2B1 (2A1 wsunięty), I6 - 2B2 (2A1 wysunięty), Q1 - 1Y1, Q2 - 2Y1, Q3 - 2Y2, Q4 - H1. Te opisy to komentarze, których wymaga arkusz - widać je przy blokach.

Warunki początkowe z cyklogramu (krok 0) to 1B1 ∧ 2B1 ∧ S̄2 ∧ S1 - bramka AND B002 z wejść I1, I2, I3 i I5. Cyklogram zapisuje warunki w logice działania (S̄2 = przycisk niewciśnięty), a S2 ma zestyk NC - niewciśnięty daje na I1 jedynkę, więc I1 wchodzi do bramki bez negacji.

Wciśnięty S2 (I1 = 0) ma przerwać cykl w każdej chwili. Negacja B001 wejścia I1 daje jedynkę przy wciśniętym S2 i kasuje wszystkie kroki. B001 stoi z boku schematu, a do wejść R kroków dochodzi odnośnikami - zielone etykiety „B001/1” przy blokach OR kasowania.

Krok 1 to przekaźnik RS B004 „Krok 1”: wejście S od warunku startu B002, wejście R od OR B003 - STOP (B001) albo flaga M2, czyli aktywny już krok 2. W kroku 1 świeci H1 i liczy się czas: wyjście kroku wyzwala blok opóźnienia załączenia B005 (Funkcje specjalne > Timery). W oknie parametrów: nazwa „t1 2s”, opóźnienie 2 sekundy. Parametr widać pod blokiem - arkusz wymaga, żeby konfiguracja bloków była widoczna w programie.

S1 wciśnięty w czasie cyklu nic nie zmienia: warunek startu wymaga 1B1 i 2B1, a krok 1 ustawia się tylko raz.

Okno parametrów bloku B005 (dwuklik): Opóźnienie załączenia, czas 2:00 s, nazwa „t1 2s”, remanencja wyłączona - po zaniku zasilania odliczanie zaczyna się od nowa.

Po 2 s wyjście timera ustawia przekaźnik RS B007 „Krok 2”. Kasuje go OR B006: STOP (B001) albo flaga M3 (krok 3). Wyjście kroku 2 idzie na flagę M2 (ta kasuje krok 1) i - odnośnikami - do bramek wyjść 1Y1 i H1.

Po co flagi: krok 1 kasuje się krokiem 2, a krok 2 powstaje z kroku 1 - to pętla, której LOGO!Soft nie pozwala zamknąć przewodem. Flaga przenosi sygnał do następnego cyklu programu, co przy czasach rzędu sekund nie ma znaczenia.

Tranzycja do kroku 3 z cyklogramu: 1B2 ∧ 2B1 - 1A1 doszedł do końca, a 2A1 jest wsunięty. Bramka AND B008: krok 2 (odnośnik „B007 Krok 2”), I5 (2B1) i I4 (1B2). Ustawia przekaźnik RS B010 „Krok 3” (kasowanie OR B009: STOP albo flaga M4). Wyjście kroku 3 to flaga M3 i cewka 2Y1 - 2A1 rusza.

Tranzycja do kroku 4 to 2B2 - AND B011 z wejścia I6 (odnośnik) i kroku 3. Ustawia przekaźnik RS B013 „Krok 4” (kasowanie OR B012: STOP albo M5). W kroku 4 żadna cewka 2A1 nie jest załączona - zawór bistabilny 2V1 trzyma ostatnie położenie, więc tłoczysko stoi wysunięte. Wyjście kroku wyzwala timer B014 „t2 3s” (opóźnienie załączenia 3 s) i zapala flagę M4.

Okno parametrów B014: opóźnienie załączenia 3:00 s, nazwa „t2 3s”. Czas liczy się od wejścia w krok 4, czyli od zadziałania 2B2.

Po 3 s wyjście timera B014 (odnośnik „B014 t2 3s”) ustawia przekaźnik RS B016 „Krok 5”, kasowany przez OR B015 (STOP albo M6). Krok 5 załącza cewkę 2Y2 - 2A1 się wsuwa - i flagę M5.

Tranzycja do kroku 6 to 2B1 - AND B017 z wejścia I5 (odnośnik) i kroku 5. Ustawia przekaźnik RS B019 „Krok 6”. Kasowanie OR B018: STOP albo 1B1 (wejście I3) - po wsunięciu 1A1 cykl się kończy (krok 7 = 0). W kroku 6 cewka 1Y1 jest wyłączona, więc sprężyna zaworu 1V1 cofa 1A1, a H1 świeci znowu.

Z cyklogramu H1 świeci od startu do dojścia 1A1 do 1B2 (kroki 1 i 2) i znowu w czasie wsuwu 1A1 (krok 6). W programie to dwie bramki OR: B020 z kroków 1 i 2, B021 z B020 i kroku 6 - na Q4 (H1). Wyjścia zbierają sygnały z odnośników „B004 Krok 1”, „B007 Krok 2”, „B019 Krok 6”.

Zawór 1V1 jest monostabilny, więc 1Y1 musi być załączona przez cały czas, kiedy 1A1 ma być wysunięty: kroki 2, 3, 4 i 5. OR B022 (kroki 2 i 3), OR B023 (kroki 4 i 5) i OR B024 z obu - na Q1.

2Y1 (wysuw 2A1) jest załączona tylko w kroku 3: odnośnik „B010 Krok 3” wprost na Q2. Zawór bistabilny nie potrzebuje trzymania cewki - w kroku 4 tłoczysko i tak zostaje wysunięte.

2Y2 (wsuw 2A1) działa w kroku 5 oraz po STOP: opis mówi, że po S2 tłoczyska mają się wsunąć, a zawór bistabilny sam nie wróci. AND B026: STOP (odnośnik B001) i negacja B025 wejścia I5 - czyli „S2 wciśnięty, a 2A1 jeszcze nie w 2B1”. OR B027 z kroku 5 i B026 - na Q3. Po dojściu 2A1 do 2B1 cewka gaśnie, a 1A1 wraca sprężyną, bo 1Y1 jest wyłączona - wszystkie wyjścia stają się nieaktywne, jak w opisie.

Gotowy program ma 27 bloków i 5 flag; każde wejście bloku prowadzi do źródła przewodem albo odnośnikiem z numerem bloku. Zapis: Plik > Zapisz jako, nazwa pliku to numer PESEL zdającego - w tym rozwiązaniu w jego miejscu „Bartosz Bryniarski”. Wgranie: przy podłączonym kablu Narzędzia > Transfer > PC -> LOGO! (Ctrl+D) i przełączenie sterownika w RUN. Po pracy program zostaje na ekranie.

Przed wgraniem program sprawdza się w symulacji (Narzędzia > Symulacja, F3). Spoczynek: I1 = 1 (S2 niewciśnięty), I3 = 1 i I5 = 1 (oba tłoczyska wsunięte) - wszystkie wyjścia wyłączone, jak w opisie (stan STOP). Przy I3 = 0 (1A1 niewsunięty) impuls S1 nic nie robi - warunek startu wymaga 1B1 i 2B1.

Impuls na I2 (S1) zapala od razu Q4 - H1, a pod blokiem B005 rusza odliczanie 2 s (krok 1, flagi jeszcze nie świecą).

Po 2 s zapala się Q1 - 1Y1 (flaga M2): 1A1 się wysuwa, H1 świeci dalej. Poniżej zapis całego przebiegu - od startu, przez pełny cykl, po zatrzymanie przyciskiem S2.

I3 = 0 (1A1 opuścił 1B1), potem I4 = 1 (1B2): H1 gaśnie, zapala się Q2 - 2Y1 (krok 3, M3). Q1 świeci dalej - 1A1 zostaje wysunięty w czasie wysuwu 2A1.

Impuls S1 w kroku 3 nie zmienia stanu wyjść - zgodnie z opisem działania.

I5 = 0, I6 = 1 (2A1 w 2B2): 2Y1 gaśnie, świeci tylko 1Y1 (krok 4, M4), a pod B014 liczy się czas t2.

Po 3 s od 2B2 zapala się Q3 - 2Y2 (krok 5, M5) - 2A1 wraca, 1A1 dalej wysunięty.

I6 = 0, I5 = 1 (2A1 w 2B1): 2Y2 i 1Y1 gasną - sprężyna zaworu 1V1 cofa 1A1 - a H1 zapala się ponownie (krok 6, M6).

I4 = 0, I3 = 1 (1A1 w 1B1): H1 gaśnie, wszystkie wyjścia wyłączone - cykl zakończony, kolejny start możliwy po ponownym S1.

W kroku 3 (1Y1 i 2Y1 załączone) I1 = 0 - wciśnięty S2. Gasną 1Y1 i 2Y1, kroki kasują się, a załącza się Q3 - 2Y2: oba tłoczyska wracają. Po dojściu 2A1 do 2B1 (I5 = 1) 2Y2 gaśnie i wszystkie wyjścia są nieaktywne. S1 przy wciśniętym S2 nic nie uruchamia.

Po przepięciu zaworów dławiąco-zwrotnych czas wysuwu zależy tylko od ich pokręteł. Układ uruchamia się S1, czas wysuwu 1A1 mierzy stoperem od ruszenia tłoczyska do dojścia do 1B2 i koryguje pokrętło 1V2 do ok. 2 s. Tak samo czas wysuwu 2A1 (do 2B2) - pokrętłem 2V2. Każdą zmianę sprawdza się w kolejnym cyklu.

Wsuw obu tłoczysk ma być szybki, bez dławienia - powietrze z komory tłokowej wraca przez zawór zwrotny. Jeśli wsuw jest powolny, zawór jest nadal wpięty odwrotnie.

Po wgraniu programu i regulacji układ sprawdza się kilka razy pod rząd, zawsze od spoczynku: start S1, H1 i 2 s postoju, wysuw 1A1, zgaszenie H1 i wysuw 2A1, 3 s postoju w 2B2, wsuw 2A1, wsuw 1A1 przy zapalonej H1, zgaszenie H1. Potem S1 w czasie cyklu (bez skutku) i S2 w kilku różnych krokach - oba tłoczyska mają wrócić, lampka zgasnąć. Egzaminator ocenia działanie po wyjściu zdającego, więc układ musi przechodzić pełny cykl bez ingerencji.

Na koniec stanowisko się porządkuje, ale zasilanie i sprężone powietrze zostają włączone, sterownik w RUN, a na monitorze otwarty program (ten sam, który jest w sterowniku). Arkusz z tabelami 2 i 3 i rysunkiem 3 zostaje na stanowisku.