Taktna električna metoda

Načelo taktnog lanca

Kaskadna metoda dijeli ciklus u grupe, pa relej zna samo u kojoj je grupi ciklus. Taktna metoda ide korak dalje: svaki korak ciklusa ima vlastiti relej, pa se u svakom trenutku zna točno koji je korak u tijeku. Niz takvih releja naziva se taktni lanac (lanac koraka). Za napravu SL-3 sa šest gibanja lanac ima šest releja, K1 do K6, a svaki od njih napaja svitak jednog gibanja.

Lanac radi po tri pravila koja vrijede za svaki korak jednako:

• Uključenje: relej koraka i uključuje se samo ako je aktivan relej koraka i − 1 i ako je ispunjen uvjet prijelaza — najčešće signal granične sklopke koja javlja kraj gibanja prethodnog koraka.
• Samodržanje: relej koraka i drži se preko vlastitog radnog kontakta i nakon što uvjet prijelaza nestane.
• Brisanje: relej koraka i + 1 svojim mirnim kontaktom prekida samodržanje releja koraka i. Korak dakle traje od svog uključenja do uključenja sljedećeg koraka.

Iz tih pravila slijedi najvažnije svojstvo metode: u svakom trenutku aktivan je točno jedan korak. Signal granične sklopke djeluje samo u koraku kojem pripada, jer se napaja iz izlaznog kontakta releja tog koraka. Blokirajući i nejednoznačni signali zato ne mogu nastati, bez obzira na redoslijed. Taktna metoda radi i za redoslijede u kojima se isti cilindar giba više puta, s kojima izravna metoda nema izgleda, a kaskadna traži mnogo grupa.

Ustroj jednog koraka

Svaki korak taktnog lanca u shemi ima isti ustroj, pa se shema crta kao niz jednakih blokova. Blok izlaza releja Ki sastoji se od tri strujne staze:

• Staza svitka: radni kontakt Ki (izlazni kontakt koraka) napaja čvor iz kojeg se napaja svitak ventila tog koraka.
• Staza uključenja sljedećeg koraka: iz istog čvora, preko kontakta uvjeta prijelaza, napaja se svitak releja K(i + 1).
• Staza samodržanja sljedećeg koraka: s vodiča +24 V preko mirnog kontakta releja K(i + 2) i radnog kontakta releja K(i + 1) do svitka K(i + 1).

Svaki relej koraka tako koristi tri kontakta: izlazni kontakt u svom bloku, radni kontakt za vlastito samodržanje i mirni kontakt kojim briše samodržanje prethodnog releja. S relejima od četiri preklopna kontakta ostaje po jedan slobodan kontakt, koji se obično koristi za signalnu žaruljicu koraka ili povratnu informaciju nadzornom sustavu.

Usporedba s tablicom signala iz jedinice 4.8 pokazuje zašto lanac uvijek radi. Signal 2S1 (B uvučen), koji je u izravnoj metodi blokirao izvlačenje cilindra A, ovdje djeluje samo kad je aktivan K3, a K3 je aktivan tek nakon što je B izašao i počeo se vraćati. Signal 1S1 (A uvučen), koji je bio nejednoznačan, djeluje samo iz koraka 4, pa u mirovanju ne može pokrenuti cilindar C.

Start, reset i početni položaj

Lanac je zatvoren: nakon koraka 6 slijedi korak 1. U ovoj izvedbi korak 6 je ujedno korak mirovanja. Njegova radnja, svitak 3M2, drži izbacivač uvučenim, a prijelaz u korak 1 čeka start S1 uz uvjet 3S1 (C uvučen). Takav izbor štedi jedan relej, a odgovara pravilu iz kaskadne metode da je u mirovanju aktivna zadnja grupa.

Nakon uključenja napajanja nijedan relej nije privučen i lanac je „prazan“. Zato se u stazi 16 nalazi tipkalo S0 (postavljanje, reset) koje izravno uključuje K6. Uključeni K6 svojim mirnim kontaktom briše K5, a kad dođe start, K1 briše K6. U punoj izvedbi tipkalo S0 ima i mirni kontakt u zajedničkom napajanju staza samodržanja releja K1 do K5, tako da postavljanje briše i korak koji je ostao aktivan, npr. nakon ručnog zahvata. Tipkalo S0 smije se koristiti samo kad su sve klipnjače u početnom položaju; u suprotnom lanac „misli“ da je u mirovanju, a cilindri su izvučeni.

Primjer: taktna shema naprave SL-3

Taktna shema naprave SL-3 ima 19 strujnih staza: šest blokova po tri staze i jednu stazu za postavljanje. Blokovi su na slikama 4.10.2 do 4.10.4 poredani po koracima, a ispod svakog bloka upisano je gibanje koje izlaz tog koraka izvodi.

Tijek ciklusa čita se s lijeva na desno. U mirovanju je aktivan K6 (staza 17) i 3M2 drži C uvučenim. Pritisak na S1 uz 3S1 uključuje K1 (staza 18), K1 se samodrži (staza 19) i mirnim kontaktom u stazi 15 briše K6. Izlaz K1 napaja 1M1 (staza 1) i A izlazi. Kad A dođe do 1S2, iz izlaza K1 uključuje se K2 (staza 2), koji se samodrži (staza 3) i briše K1. Izlaz K2 napaja 2M1 i B savija lim. Jednako se nastavljaju koraci 3 do 6, a kad C dođe do 3S2, K6 se ponovno uključuje, 3M2 vraća izbacivač i lanac čeka novi start.

Na slikama se vidi i cijena metode: od 19 staza samo šest napaja svitke ventila, a ostalih 13 služe lancu. Zauzvrat je svaka staza jednostavna, sa samo jednim ili dva kontakta u nizu, a prijelaz između bilo koja dva koraka izgleda jednako.

Proširenja i usporedba s kaskadnom metodom

Pravilan ustroj taktnog lanca olakšava proširenja koja bi u kaskadnoj shemi tražila ponovnu podjelu u grupe:

• Rad korak po korak: u svaku stazu uključenja serijski se doda kontakt koji je zatvoren u automatskom radu ili dok je pritisnuto tipkalo „korak“. Pri puštanju u pogon lanac se tada vodi pritiskom za pritiskom.
• Vremenski uvjet: prijelaz iz koraka 2 u korak 3 može tražiti 2S2 i istek vremenskog releja koji zadržava alat na limu, npr. 1,5 s.
• Nadzor koraka: vremenski relej s kašnjenjem ukapčanja, napajan izlazom koraka, javlja kvar ako korak traje dulje od očekivanog.
• Monostabilni ventili: svitak se napaja paralelnim spojem izlaza svih koraka u kojima klipnjača treba biti izvučena (za cilindar A koraci 1, 2 i 3), pa svaki takav relej treba dodatni kontakt.
• Novi korak: dodaje se jedan blok od tri staze, a mijenjaju se samo mirni kontakt u samodržanju prethodnog releja i uvjet prijelaza.

Procjena: za malu napravu koja se neće mijenjati kaskadna metoda daje manju i jeftiniju shemu. Za stroj s mnogo koraka, s ponavljanjem gibanja istog cilindra ili sa zahtjevom za radom korak po korak, taktna metoda isplati se unatoč većem broju releja.

Prijelaz na PLC: GRAFCET i SFC

Taktni lanac releja zapravo je sklopovski izveden slijedni automat, i upravo zato se izravno prenosi u program PLC-a. Za opis slijednog upravljanja koristi se GRAFCET (norma EN 60848), grafički jezik u kojem je svaki korak kvadrat, prijelaz između koraka crtica na spojnoj crti s upisanim uvjetom, a radnja koraka pravokutnik desno od njega. Početni korak, aktivan pri pokretanju, ima dvostruki okvir. Slika 4.10.5 prikazuje taktni lanac naprave SL-3 zapisan u GRAFCET-u.

Svaki element GRAFCET-a ima svoj par u relejnoj shemi: korak je relej koraka, prijelaz je staza uključenja s kontaktom uvjeta, pravilo „sljedeći korak briše prethodni“ je mirni kontakt u samodržanju, a radnja je staza svitka. U PLC-u korak postaje bit memorije koji se postavlja naredbom SET kad su prethodni korak i uvjet prijelaza aktivni, a briše naredbom RESET kad se postavi sljedeći korak. U programskom jeziku SFC (Sequential Function Chart, norma IEC 61131-3) lanac se crta izravno u obliku GRAFCET-a, a PLC sam brine o tome da je aktivan samo po jedan korak u svakoj grani.

PLC donosi ono što releji ne mogu jeftino dati: stotine koraka bez ožičenja, grananje lanca (alternativne i paralelne grane), zadržavanje aktivnog koraka pri nestanku napona u remanentnoj memoriji, prikaz aktivnog koraka na zaslonu i bilježenje kvarova. Relejni taktni lanac i dalje je vrijedan kao nastavni primjer i kao sklop za male naprave, jer tko razumije relejni lanac, razumije i što PLC radi u svakom ciklusu programa.

Računski prikaz: opseg taktne sheme

Prikaz računa opseg taktne sheme za n koraka prema pravilima ove jedinice (tri kontakta po releju koraka, tri staze po bloku i jedna staza za postavljanje) i uspoređuje ga s kaskadnom shemom od g grupa za isti broj gibanja.

releja = n    kontakata = 3 · n    staza = 3 · n + 1    slobodnih kontakata = n · (k − 3)

Za SL-3 (n = 6) taktna shema ima 6 releja, 18 kontakata i 19 staza, a s relejima od četiri kontakta ostaje 6 slobodnih kontakata, po jedan za signalnu žaruljicu svakog koraka. Kaskadna shema s tri grupe ima 3 releja i 13 staza, dakle tri releja i šest staza manje. Razlika raste s brojem koraka: za 12 koraka i 4 grupe taktna shema ima 37 staza, a kaskadna 21. U praksi se zato relejni taktni lanac koristi do otprilike desetak koraka; iznad toga PLC je jeftiniji i od releja i od sati ožičenja.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.

Vježbe uz jedinicu

Gradivo ove jedinice priprema za sljedeće vježbe:

• V26 Taktna električna metoda · 2 sata