Rozwiązanie krok po kroku: Sterowanie układem elektropneumatycznym

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. Przy okazji 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, łącznika krańcowego, cewki, lampki). Ciągłe połączenie daje wynik bliski zera, przerwa - przekroczenie zakresu. Przy łącznikach krańcowych 1S2 i 2S2 omomierz pokazuje zwarcie, gdy rolka nie jest naciśnięta (zestyk NC), i przerwę po jej naciśnięciu - to od razu potwierdza rodzaj zestyku z tabeli 1. Każdy przewód sprawdza się też w zacisku: nie może być luźny ani naprężony.

Kontaktrony 1B1 i 2B1 muszą zadziałać przy tłoczyskach wsuniętych, a łączniki krańcowe 1S2 i 2S2 - przy wysuniętych: rolkę łącznika naciska tłoczysko (albo krzywka na nim) na samym końcu ruchu. Bez powietrza sprawdza się, czy łączniki stoją na wysokości końca wysuniętego tłoczyska i są dokręcone, a kontaktrony - czy są na właściwych końcach siłowników. Po zasileniu układu (zgłoszenie i zgoda) przesuwa się tłoczyska ręcznym przełącznikiem zaworu i patrzy na diody wejść sterownika: przy kontaktronie dioda zapala się na końcu ruchu, przy łączniku NC - gaśnie.

Łącznik ustawiony za daleko nigdy nie zostanie naciśnięty i program będzie czekał na tranzycję, która nie nadchodzi.

Na rysunku 1 oba zawory dławiąco-zwrotne są wpięte między wyjście 4 zaworu rozdzielającego a komorę tłokową siłownika (przyłącze 1 od strony zaworu, 2 od strony siłownika), a wyjście 2 idzie wprost do komory tłoczyskowej. Różnią się kierunkiem zaworu zwrotnego: w 1V2 powietrze płynie swobodnie do siłownika, a dławione jest przy wypływie (powolny wsuw 1A1), w 2V2 odwrotnie - dławione jest powietrze dopływające (powolny wysuw 2A1). Zgadza się to z opisem działania: ok. 2 s trwa wsuwanie 1A1 i wysuwanie 2A1.

Na stanowisku porównuje się z rysunkiem każdy przewód przy obu siłownikach i kierunek zaworów. Usterki, które zakłada klucz, dotyczą właśnie 1V2 i 2V2 - klucz opisuje je ogólnie („błędne podłączenie”), konkretny sposób wpięcia odczytuje się na stanowisku.

W pierwszym wierszu tabeli 2 wpisuje się miejsce i rodzaj usterki z oznaczeniem elementu - zawór dławiąco-zwrotny 1V2 przy siłowniku 1A1, podłączony błędnie. W drugiej kolumnie - sposób usunięcia: podłączenie 1V2 z komorą tłokową siłownika 1A1 tak, żeby dławił wsuw na wypływie powietrza. Klucz przyjmuje inne sformułowania, byle oddawały ten sens.

Drugi wiersz to zawór dławiąco-zwrotny 2V2 przy 2A1. Sposób usunięcia: podłączenie tak, żeby wysuw 2A1 był powolny, z dławieniem na dopływie do komory tłokowej.

Przepięcie robi się przy zamkniętym zaworze odcinającym i odpowietrzonym układzie. 1V2 wpina się między wyjście 4 zaworu 1V1 (przyłącze 1) a komorę tłokową siłownika 1A1 (przyłącze 2), kierunkiem swobodnego przepływu do siłownika. 2V2 - między wyjście 4 zaworu 2V1 a komorę tłokową 2A1, kierunkiem swobodnego przepływu od siłownika. Kierunek zaworu zwrotnego pokazuje symbol albo strzałka na korpusie. Każdy przewód po wpięciu pociąga się lekko przy złączce.

Efekt sprawdza się po zasileniu: 1A1 wysuwa się szybko i wsuwa wolno, 2A1 wysuwa się wolno i wsuwa szybko.

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 (zaciski 3-4) i napęd ręczny wciskany (linia przerywana do symbolu przycisku). Jeden koniec do szyny +24 V, drugi do wejścia 2.

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.

1B1 to kontaktron z zestykiem NO: dwuprzewodowy, zestyk zwiera magnes tłoka. Symbol: zestyk zwierny sterowany polem magnetycznym. Połączenie: +24 V - 1B1 - wejście 3.

1S2 to łącznik krańcowy z zestykiem NC (tabela 1). Symbol: zestyk rozwierny (zaciski 1-2) z napędem mechanicznym - linia przerywana do rolki, którą naciska tłoczysko. Łącznik jest dwuprzewodowy jak przycisk: +24 V - 1S2 - wejście 4. Przy tłoczysku wysuniętym rolka jest naciśnięta, zestyk otwarty i na wejściu jest 0.

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

2S2 - łącznik krańcowy NC jak 1S2: +24 V - 2S2 - wejście 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: I3 - 1B1, I4 - 1S2, I5 - 2B1, I6 - 2S2. W opisie typ elementu (czujnik kontaktronowy albo łącznik krańcowy), rodzaj zestyku (NO przy kontaktronach, NC przy łącznikach), 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 i łączników krańcowych przy pracującym układzie, porządek na stanowisku.

W LOGO!Soft: Plik > Nowy > Schemat połączeń, sterownik 0BA8 (LOGO! 8). W oknie Nazwy I/O każde wejście i wyjście dostaje komentarz z tabeli 3: I1 - S2 STOP, I2 - S1 START, I3 - 1B1 (1A1 wsunięty), I4 - 1S2 (1A1 wysunięty), I5 - 2B1 (2A1 wsunięty), I6 - 2S2 (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. Druga bramka, AND B003, przepuszcza start tylko poza krokiem 7 (wyjaśnienie przy kroku 7).

Krok 1 to przekaźnik RS B005 „Krok 1”: wejście S od bramki startu B003, wejście R od OR B004 - STOP albo flaga M2, czyli aktywny już krok 2. Sygnał STOP to negacja B001 wejścia I1 (jedynka przy wciśniętym S2); stoi z boku schematu, a do bramek kasowania wszystkich kroków dochodzi odnośnikami „B001/1”. Wyjście kroku 1 wyzwala blok opóźnienia załączenia B006 (Funkcje specjalne > Timery): nazwa „t1 4s”, opóźnienie 4 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 B006 (dwuklik): Opóźnienie załączenia, czas 4:00 s, nazwa „t1 4s”, remanencja wyłączona - po zaniku zasilania odliczanie zaczyna się od nowa.

Po 4 s wyjście timera ustawia przekaźnik RS B008 „Krok 2”. Kasuje go OR B007: STOP 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: 1S2 ∧ 2B1 - 1A1 doszedł do końca, a 2A1 jest wsunięty. Bramka AND B009: krok 2, I5 (2B1) i I4 (1S2). Łącznik 1S2 ma zestyk NC: naciśnięty (tłoczysko wysunięte) daje na I4 zero. Dlatego wejście bramki od I4 jest zanegowane (prawy klik na wejściu bramki > Neguj - kółko przy wejściu). Bramka ustawia przekaźnik RS B011 „Krok 3” (kasowanie OR B010: STOP albo flaga M4). Wyjście kroku 3 to flaga M3 i cewka 2Y1 - 2A1 rusza.

Tranzycja do kroku 4 to 2S2 - AND B012 z kroku 3 i zanegowanego wejścia I6 (2S2 też ma zestyk NC). Ustawia przekaźnik RS B014 „Krok 4” (kasowanie OR B013: 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 B015 „t2 4s” (opóźnienie załączenia 4 s) i zapala flagę M4.

Okno parametrów B015: opóźnienie załączenia 4:00 s, nazwa „t2 4s”. Czas liczy się od wejścia w krok 4, czyli od naciśnięcia łącznika 2S2.

Po 4 s wyjście timera B015 (odnośnik) przechodzi przez bramkę przejścia AND B016 - tak samo jak przy pozostałych krokach - i ustawia przekaźnik RS B018 „Krok 5”, kasowany przez OR B017 (STOP albo M6). Krok 5 załącza cewkę 2Y2 - 2A1 się wsuwa - i flagę M5.

Tranzycja do kroku 6 to 2B1 - AND B019 z kroku 5 i wejścia I5 (odnośnik). Ustawia przekaźnik RS B021 „Krok 6”, kasowany przez OR B020: STOP albo flaga M7 (krok 7). W kroku 6 cewka 1Y1 jest wyłączona, więc sprężyna zaworu 1V1 cofa 1A1, a H1 świeci znowu.

Po wsunięciu 1A1 (1B1, wejście I3) AND B022 ustawia przekaźnik RS B024 „Krok 7”: H1 gaśnie, a timer B025 „t3 2s” (opóźnienie załączenia 2 s) odlicza postój. Jego wyjście zapala flagę M9, a ta kasuje krok 7 przez OR B023 (razem ze STOP), więc po 2 s program wraca do kroku 0. Flaga jest potrzebna z tego samego powodu co M2-M7: przewód z timera z powrotem do kasowania kroku, który ten timer uruchamia, zamknąłby pętlę.

Krok 7 ma flagę M7 z dwoma zadaniami: kasuje krok 6 i - zanegowana na wejściu bramki B003 - blokuje start. Bez tej blokady S1 wciśnięty w czasie postoju uruchomiłby nowy cykl od razu, bo 1B1 i 2B1 są już aktywne, a opis działania pozwala na ponowne uruchomienie dopiero po zakończeniu pełnego cyklu.

⚠️ Nazwa czasu w arkuszu: cyklogram oznacza ten postój jako „t2=2s”, choć „t2” to już czas postoju w 2S2 (4 s). W programie blok nazywa się „t3 2s”, żeby dwa różne czasy nie miały tej samej nazwy.

Okno parametrów B025: opóźnienie załączenia 2:00 s, nazwa „t3 2s”.

Z cyklogramu H1 świeci od startu do dojścia 1A1 do 1S2 (kroki 1 i 2) i znowu w czasie wsuwu 1A1 (krok 6). W programie to dwie bramki OR: B026 z kroków 1 i 2, B027 z B026 i kroku 6 - na Q4 (H1). Wyjścia stoją w prawej kolumnie i zbierają sygnały z odnośników kroków.

Zawór 1V1 jest monostabilny, więc 1Y1 musi być załączona przez cały czas, kiedy 1A1 ma być wysunięty: kroki 2, 3, 4 i 5. OR B028 (kroki 2 i 3), OR B029 (kroki 4 i 5) i OR B030 z obu - na Q1.

2Y1 (wysuw 2A1) jest załączona tylko w kroku 3: odnośnik kroku 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 B032: STOP (odnośnik) i negacja B031 wejścia I5 - czyli „S2 wciśnięty, a 2A1 jeszcze nie w 2B1”. OR B033 z kroku 5 i B032 - 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 33 bloków i 7 flag (M2-M7 i M9); 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), I4 = 1 i I6 = 1 (łączniki NC nienaciśnięte) - wszystkie wyjścia wyłączone, jak w opisie (stan STOP). Przy I5 = 0 (2A1 niewsunięty) impuls S1 nic nie robi - warunek startu wymaga 1B1 i 2B1.

Impuls na I2 (S1) zapala od razu Q4 - H1, a pod blokiem timera t1 rusza odliczanie 4 s (krok 1, flagi jeszcze nie świecą). Poniżej zapis całego przebiegu - od startu, przez pełny cykl z postojem, po zatrzymanie przyciskiem S2.

Po 4 s (w symulacji zmierzone ok. 5,0 s, razem z opóźnieniem kliknięć) zapala się Q1 - 1Y1 (flaga M2): 1A1 się wysuwa, H1 świeci dalej.

I3 = 0 (1A1 opuścił 1B1), potem I4 = 0 (rolka 1S2 naciśnięta, zestyk NC otwarty): 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 = 0 (2A1 nacisnął 2S2): 2Y1 gaśnie, świeci tylko 1Y1 (krok 4, M4), a pod timerem t2 liczy się czas.

Po 4 s od 2S2 (zmierzone ok. 4,6 s) zapala się Q3 - 2Y2 (krok 5, M5) - 2A1 wraca, 1A1 dalej wysunięty.

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

I4 = 1, I3 = 1 (1A1 w 1B1): H1 gaśnie, wszystkie wyjścia wyłączone, świeci tylko flaga M7 - trwa 2 s postoju.

Impuls S1 w kroku 7 nie uruchamia nowego cyklu, choć 1B1 i 2B1 są aktywne - blokuje go zanegowana flaga M7.

Po 2 s (zmierzone ok. 2,5 s) gaśnie M7 - cykl zakończony. Kolejny impuls S1 zapala H1 i zaczyna nowy cykl.

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 czasy ruchów dławionych zależą tylko od ich pokręteł. Układ uruchamia się S1. Czas wysuwu 2A1 mierzy się stoperem od ruszenia tłoczyska do naciśnięcia 2S2 i koryguje pokrętło 2V2 do ok. 2 s. Czas wsuwu 1A1 (od ruszenia do 1B1, krok 6) - pokrętłem 1V2. Każdą zmianę sprawdza się w kolejnym cyklu.

Pozostałe dwa ruchy - wysuw 1A1 i wsuw 2A1 - mają być szybkie, bez dławienia: powietrze płynie wtedy przez zawory zwrotne. Jeśli któryś z nich jest powolny, zawór jest nadal wpięty źle.

Po wgraniu programu i regulacji układ sprawdza się kilka razy pod rząd, zawsze od spoczynku: start S1, H1 i 4 s postoju, wysuw 1A1, zgaszenie H1 i wysuw 2A1, 4 s postoju w 2S2, wsuw 2A1, wsuw 1A1 przy zapalonej H1, zgaszenie H1 i 2 s postoju. Potem S1 w czasie cyklu i w czasie postoju (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.