Rozwiązanie krok po kroku: Przegląd układu elektropneumatycznego PLC

Rysunek 5 ma gotowe szyny +24V (u góry) i 0V (na dole) oraz zaciski sterownika. Najpierw zasilanie samego sterownika, bez którego nic nie zadziała: zacisk L łączy się z szyną +24V, a zacisk M z szyną 0V. Kropka w miejscu dołączenia do szyny oznacza połączenie przewodów.

Według tabeli 1 S1 to przycisk monostabilny ze stykiem NO (START), a S2 - ze stykiem NC (STOP). Oba łączą się między szyną +24V a wejściem: S1 zaciskami 3-4 do WE1, S2 zaciskami 1-2 do WE2 (numery zacisków są w nazwach odcinków tabeli 2: +24V/S1:3, S1:4/WE1, +24V/S2:1, S2:2/WE2). Symbol NO rysuje się ze stykiem odchylonym (otwartym), a NC - ze stykiem opartym o zaczep (zamkniętym). Linia przerywana z kreską na końcu to napęd przyciskiem.

B1 to czujnik magnetyczny z wyjściem PNP NO. Czujnik trójprzewodowy podłącza się według oznaczeń żył: BN (brązowy) do +24V, BU (niebieski) do 0V, BK (czarny, wyjście) do wejścia sterownika - dla B1 to WE4. Symbol: kwadrat czujnika zbliżeniowego z rombem, a pod nim znak magnesu.

B2 to czujnik indukcyjny PNP NO (pełne wysunięcie 1A1): BN do +24V, BU do 0V, BK do WE5. W symbolu pod rombem rysuje się znak cewki (wypełniony prostokąt) - to odróżnia go od czujnika magnetycznego.

B3 jest czujnikiem magnetycznym PNP NO (wsunięcie 2A1): BN do +24V, BK do WE3, a BU do 0V. Żyły BU wszystkich czujników łączy wspólny przewód poprowadzony po prawej stronie sterownika do szyny 0V - kropki oznaczają, gdzie BU kolejnych czujników dochodzi do tego przewodu. Przecięcie z przewodem BK bez kropki oznacza, że przewody się nie łączą.

B4 to czujnik pojemnościowy PNP NO (wysunięcie 2A1): BN do +24V, BU do 0V, BK do WE6. W symbolu pod rombem jest znak kondensatora (dwie równoległe kreski).

Wyjścia: Y1 - WY1, Y2 - WY2, Y3 - WY3. Każda cewka ma zacisk A1 od strony wyjścia sterownika i A2 do szyny 0V. Symbol cewki elektrozaworu to prostokąt z ukośną kreską, obok znak zaworu. Wyjście sterownika podaje +24V, więc drugi koniec cewki musi wrócić do 0V - inaczej obwód nie jest zamknięty.

⚠️ Rozbieżność w kluczu: na schemacie wzorcowym w zasadach oceniania brakuje cewki Y3 (są tylko Y1, Y2 i H1), ale kryterium R.1.6 wymaga symboli cewek Y1, Y2 i Y3, a tabela 1 przypisuje Y3 do WY3. Y3 jest więc narysowana - bez niej kryterium nie jest spełnione.

Czerwona lampka H1 (kółko z krzyżykiem) łączy się zaciskiem X1 z wyjściem WY4, a X2 z szyną 0V. Schemat jest gotowy: sterownik, sześć wejść i cztery wyjścia zgodnie z tabelą 1.

Pomiary rezystancji wykonuje się przy wyłączonym zasilaniu i odciętym powietrzu. Multimetr przestawia się na zakres omomierza (Ω). Każdy odcinek z tabeli 2 mierzy się między jego dwoma końcami, np. S1:4/WE1 - jedna sonda na zacisku 4 przycisku S1, druga na zacisku WE1 sterownika. Przy czujnikach mierzy się przewód BK od czujnika do wejścia. Styki przycisków mierzy się dwa razy: bez naciskania i z wciśniętym przyciskiem, a cewki - między A1 i A2. Przy okazji oględziny: końcówki przewodów, dokręcenie zacisków, pęknięte izolacje.

W tym arkuszu wszystkie przewody są sprawne: każdy pomiar daje rezystancję bliską zera, a w tabeli wpisuje się wynik z jednostką, np. 0 Ω, i krzyżyk w kolumnie „Połączenie sprawne”. Klucz wymienia osobno wiersze 3 (S1:4/WE1), 11 (H1:X1/WY4) i 13 (Y2:A2/0V) - w innych wersjach zadania na tych odcinkach są przerwy, więc egzaminator sprawdza, czy zdający nie wpisał usterki „z pamięci”. Tabela ma 14 przewodów, bez Y3 - na stanowisku jest zawór z jedną cewką.

Styk NO przycisku S1 w spoczynku jest otwarty - przed testowym załączeniem ∞, po wciśnięciu 0 Ω. Styk NC przycisku S2 działa odwrotnie: w spoczynku 0 Ω, po wciśnięciu ∞. Taki wynik oznacza działanie sprawne. Jednostkę wpisuje się przy każdym wyniku liczbowym.

Cewka sprawna ma skończoną rezystancję uzwojenia - jej wartość zależy od elektrozaworu na stanowisku (dla cewek 24 V DC to zwykle dziesiątki-setki omów), więc w podglądzie jest miejsce na wynik z miernika z jednostką Ω. Przerwa (∞) albo zwarcie (0 Ω) oznaczałyby cewkę niesprawną. Przy stykach i cewkach jednostka jest osobno oceniana (R.2.7) - wpis bez „Ω” traci punkt nawet przy dobrym wyniku.

Pomiary przewodów nie wykazały usterek - błąd jest w oględzinach. Tabela 1 i rysunek 3 opisują 2V1 jako zawór bistabilny z dwiema cewkami (Y2 - wysuw, Y3 - wsuw 2A1), a na stanowisku stoi zawór monostabilny ze sprężyną powrotną i jedną cewką - widać to po budowie zaworu i po tym, że do Y3 nie ma czego podłączyć (w tabeli 2 brakuje odcinków Y3). Do tabeli 3 wpisuje się miejsce i rodzaj uszkodzenia oraz sposób naprawy: wymiana na zawór bistabilny i podłączenie go według obu schematów.

Przy wyłączonym zasilaniu i odciętym ciśnieniu zdejmuje się zawór monostabilny z płyty, a w jego miejsce montuje zawór bistabilny 5/2 z dwiema cewkami. Przewody pneumatyczne podłącza się według rysunku 3: przyłącze 1 do zasilania z OZ1, 4 do komory tłokowej 2A1, 2 przez zawór dławiąco-zwrotny 2V2 do komory tłoczyskowej (dławienie na wypływie przy wysuwie). Zawór 1V1 siłownika 1A1 sprawdza się z rysunkiem 3 tak samo.

Nowy zawór ma dwie cewki, więc według tabeli 1 dochodzi przewód cewki Y3: zacisk A1 do WY3, A2 do 0V. Cewka Y2 zostaje na WY2 i 0V. Przewody przygotowuje się jak przy każdej naprawie: przycięcie, ściągnięcie izolacji, końcówka tulejkowa, dokręcenie wkrętakiem. Po podłączeniu warto zmierzyć omomierzem nowe odcinki.

Algorytm SFC z rysunku 2 przekłada się na FBD tak, że każdy krok, który trzyma wyjścia, staje się przekaźnikiem RS (ustawienie = przejście do kroku, kasowanie = wyjście z kroku), a akcja D - blokiem opóźnienia załączenia. Tabela obok pokazuje, który blok programu odpowiada któremu krokowi - numery bloków są takie, jak na zrzutach w kolejnych krokach. Zgodnie z uwagą pod rysunkiem w algorytmie 1 znaczy „przycisk wciśnięty”; w programie S2 ma styk NC, więc na wejściu I2 niewciśnięty S2 to 1.

Nowy schemat w LOGO!Soft (język FBD). Operandy muszą odpowiadać tabeli 1: I1 S1, I2 S2, I3 B3, I4 B1, I5 B2, I6 B4 oraz Q1 Y1, Q2 Y2, Q3 Y3, Q4 H1. W oknie Ustawienia LOGO! (zakładka Nazwy I/O) każde wejście i wyjście dostaje nazwę - potem widać ją przy bloku i łatwiej sprawdzić połączenia. Uwaga na kolejność: B3 jest na WE3, a B1 na WE4.

Z drzewa Instrukcje > Stałe > Konektory przeciąga się bloki wejść I1-I6 (lewa krawędź) i wyjść Q1-Q4 (prawa). Rozstawienie z odstępami zostawia miejsce na bramki, tak aby linie łączące bloki dało się poprowadzić bez nakładania - tego wymaga arkusz dla programu w FBD.

Warunek przejścia z kroku 0: S1 ∧ ¬S2 ∧ B1 ∧ B3. Bramki stoją kolejno obok siebie: AND B001 łączy I3 i I4 (oba tłoczyska wsunięte), AND B002 dokłada I2 (S2 niewciśnięty = 1, styk NC) - to „gotowość”, a AND B003 dokłada I1 (S1). Wyjście B003 przez OR B004 ustawia przekaźnik RS B005 - to krok 1: wyjście B005 załącza Q1 (Y1) i Q2 (Y2), a przekaźnik trzyma ten stan po puszczeniu S1. Drugie wejście B004 przyjdzie później z kroku 6. Każdy przewód biegnie osobną linią, bez wspólnych odcinków z innymi, więc przy każdym wejściu widać, skąd przychodzi sygnał.

Krok 2 zaczyna się, gdy dojdzie pierwszy z siłowników: OR B006 z wejść I5 (B2) i I6 (B4), a AND B007 łączy go z wyjściem B005 (cykl trwa). Wyjście B007 to wejście Trg bloku opóźnienia załączenia B008 „T1” - zaczyna odliczać od chwili aktywacji B2 albo B4. Sygnały z dalszych miejsc schematu dochodzą przez odnośniki - zielone etykiety z nazwą źródła, np. „I5” albo „B005/1” (blok B005, wyjście 1). LOGO!Soft tworzy je narzędziem Przetnij/połącz kliknięciem w przewód - zamiast długiej linii przez cały schemat zostaje para etykiet.

Przejście do kroku 4: B2 ∧ B4 ∧ ¬t1. AND B009 (B005, I5, I6) mówi „oba tłoczyska wysunięte”, a AND B010 dokłada negację wyjścia T1 (odnośnik B008 z czarnym kwadratem przy wejściu - Negacja styku z menu prawego przycisku). Gdy T1 zdążył odliczyć 2 s, B010 daje 0 i blok T2 nie startuje - tak działa blokada z kryterium R.4.3. Wyjście B010 ustawia RS B011 „postój”, a ten uruchamia B012 „T2”.

Dwuklik na bloku B008 otwiera parametry: nazwa bloku T1, opóźnienie załączenia 2 w polu sekund (jednostka „Sekundy (s:1/100s)”), OK. Pod blokiem pojawia się nastawa 02:00s+.

Tak samo blok B012: nazwa T2, opóźnienie 5 s - to czas postoju wysuniętych tłoczysk. Kryterium R.4.4 obejmuje oba bloki naraz.

Krok 5: wyjście T2 ustawia RS B013 „powrót”. B013 trafia na flagę M2 i przez OR B015 załącza Q3 (Y3). Ten sam sygnał T2 (odnośnik „B012”) przez OR B014 i flagę M1 kasuje przekaźnik wysuwu B005 - gasną Q1 i Q2. Flaga M1 stoi tuż przy wejściu R bloku B005, a jej wejście dostaje odnośnik z B014. Flaga M jest potrzebna, bo LOGO!Soft nie pozwala zamknąć pętli wprost do wcześniejszego bloku („Połączenie jest dozwolone tylko przez znacznik M i wyjścia Q”).

Krok 3: B2 ∧ B4 ∧ t1. AND B016 ma wejście T1, negację wyjścia B011 (postój jeszcze nie ruszył) i sygnał B009 „oba wysunięte”. Ustawia RS B017 „błąd”: jego wyjście zapala Q4 (H1), przez B015 załącza Q3 (Y3), a przez B014 i M1 kasuje wysuw. Negacja B011 jest konieczna - T1 odlicza dalej także w cyklu z małą różnicą i bez niej H1 zapaliłaby się 2 s po wysunięciu każdego tłoczyska.

Po powrocie (B1 ∧ B3) przy niewciśniętym S2 algorytm przechodzi do kroku 6 i znowu wysuwa tłoczyska. AND B018 (M2 i „gotowość” B002) ustawia przez OR B004 przekaźnik wysuwu B005. Ten sam sygnał przez OR B019 kasuje postój B011, a włączony wysuw przez OR B020 kasuje powrót B013 - Y3 gaśnie, Y1 i Y2 się załączają. Cykl się powtarza.

Powrót do kroku 0: B1 ∧ B3 ∧ S2. S2 wciśnięty daje na I2 zero, więc AND B021 dostaje I2 z negacją i sygnał B001 (oba tłoczyska wsunięte). Wyjście B021 kasuje wszystkie przekaźniki: „błąd” B017 wprost, postój przez B019, powrót przez B020, a wysuw przez B014 i M1. Gasną Y1, Y2, Y3 i H1.

Przed przesłaniem program sprawdza się w symulacji (Narzędzia > Symulacja, F3). Na dole okna są przełączniki I1-I6 i lampki M1, M2, Q1-Q4. Stan spoczynku: I2 = 1 (S2 niewciśnięty), I3 = 1 i I4 = 1 (B3 i B1 aktywne). Załączenie I1 (S1) zapala Q1 i Q2 - linie z sygnałem 1 są czerwone.

Tłoczyska ruszyły (I3 i I4 na 0), potem I5 = 1 (B2). Q1 i Q2 świecą dalej - algorytm w kroku 2 nie wyłącza cewek, tylko uruchamia T1. To odpowiedź na wiersz 2 tabeli 4.

I6 = 1 (B4) przed upływem 2 s od B2: Q1 i Q2 nadal świecą, bo zaczyna się postój - cewki nie gasną natychmiast (wiersz 3 tabeli 4). Pod blokiem T2 rośnie licznik czasu.

Po 5 s odliczonych przez T2 gasną Q1 i Q2, zapala się Q3 (Y3) - tłoczyska wracają bez dławienia. Cały przebieg w symulacji: start, B2, po 0,6 s B4, 5 s postoju, powrót i kolejny cykl.

I5 i I6 na 0, I3 i I4 na 1 (tłoczyska wsunięte, S2 niewciśnięty): gaśnie Q3, a Q1 i Q2 znowu świecą - krok 6, cykl się powtarza.

Nowy cykl, B2, a B4 dopiero po 2,8 s: zapala się Q4 (H1), gasną Q1 i Q2, świeci Q3 - tłoczyska wracają. Po ich powrocie H1 i Y3 dalej świecą, a układ czeka na S2 (wiersz 7 tabeli 4).

Przy wsuniętych tłoczyskach (I3 = I4 = 1) I2 = 0, czyli wciśnięty S2: gasną wszystkie wyjścia, także H1. Po puszczeniu S2 układ stoi do następnego S1 (wiersz 8).

Cykl bez błędu: w kroku 5 świeci Q3, tłoczyska wracają, a S2 jest wciśnięty i przytrzymany - przy B1 i B3 wszystkie wyjścia gasną, kolejny cykl nie rusza (wiersz 9, kryterium R.4.6 w praktyce).

Program po zmianach w całości: linie łączące bloki nie nakładają się, długie połączenia zastąpione odnośnikami. Zapis Ctrl+S, potem przesłanie Narzędzia > Transfer > PC -> LOGO! (Ctrl+D) przez interfejs ze stanowiska, potwierdzenie przejścia sterownika w STOP, a po przesłaniu - w RUN. Nazwy poleceń zależą od programu sterownika na stanowisku. Okno z programem zostaje na ekranie do końca egzaminu.

Przed włączeniem mediów zgłasza się gotowość przez podniesienie ręki i czeka na zgodę. Potem: zasilacz 24 V, zawór odcinający przy OZ1 i ustawienie ciśnienia na reduktorze z manometrem: 4 bary - wartość z rysunku 3. Pokrętło odblokowuje się, ustawia ciśnienie od dołu i blokuje.

Czas równoczesnego wysuwania ma wynosić 5 s dla obu siłowników. Dławik 1V2 reguluje wysuw 1A1, a 2V2 - wysuw 2A1 (dławienie na wypływie z komory tłoczyskowej). Cykl uruchamia się przyciskiem S1, czas wysuwu każdego tłoczyska mierzy stoperem od startu do zadziałania czujnika końcowego i poprawia pokrętło dławika. Oba czasy powinny być jak najbliższe sobie - przy różnicy 2 s lub więcej program zgłosi błąd lampką H1.

Tabelę 4 wypełnia się po teście na stanowisku - te same warunki co w symulacji. Wiersz 1: TAK - S1 przy B1, B3 i niewciśniętym S2 załącza Y1 i Y2. Wiersz 2: NIE - pojedynczy B2 albo B4 nie wyłącza cewek, tylko uruchamia T1. Wiersz 3: NIE - przy różnicy poniżej 2 s cewki zostają załączone na czas postoju, a nie gasną natychmiast.

Wiersz 4: TAK - tłoczyska stoją wysunięte 5 s (T2). Wiersz 5: TAK - po 5 s gasną Y1 i Y2, a zapala się Y3. Wiersz 6: NIE - czas wysuwania jest ustawiony dławikami na 5 s, a nie 4 s.

Wiersz 7: TAK - różnica 2 s lub więcej między B2 i B4 zapala H1. Wiersz 8: TAK - S2 przy aktywnych B1 i B3 gasi H1. Wiersz 9: TAK - S2 przy B1 i B3 zatrzymuje pracę układu. Według klucza za stan faktyczny uznaje się test egzaminatora, więc wpisy muszą odpowiadać temu, jak układ naprawdę działa na stanowisku.

Zasilanie układu i sprężone powietrze zostają włączone, arkusz z rysunkiem 5 i tabelami - na stanowisku, a na ekranie - program wgrany do sterownika. Stanowisko porządkuje się: uszkodzone przewody, odcięte kawałki kabli i końcówki do pojemnika, narzędzia i przyrządy na miejsce.