Kaskadna električna metoda

Načelo kaskadne električne metode

Jedinica 4.8 pokazala je da izravna metoda zakazuje kad signal granične sklopke ostane aktivan i u koraku u kojem smeta. Kaskadna metoda taj problem rješava sustavno: signal ne smije djelovati uvijek, nego samo u onom dijelu ciklusa u kojem je potreban. Ciklus se zato dijeli u grupe, a svaka grupa ima relej grupe čiji radni kontakt napaja vod grupe. Svi svitci i sve granične sklopke koje pripadaju jednoj grupi napajaju se isključivo iz njezina voda.

Metoda počiva na tri pravila:

• U svakom trenutku uključen je točno jedan relej grupe, dakle samo jedan vod ima napon. Svitak koji pripada neaktivnoj grupi ne može dobiti napon, bez obzira na stanje granične sklopke.
• Prvo gibanje u grupi pokreće sam vod grupe: čim grupa postane aktivna, njezin prvi svitak dobiva napon.
• Ostala gibanja u grupi pokreće vod grupe i granična sklopka koja javlja kraj prethodnog gibanja, a signal kraja zadnjeg gibanja u grupi uključuje relej sljedeće grupe, koji svojim mirnim kontaktom isključuje prethodnu.

U pneumatskoj kaskadnoj metodi iz modula 3 istu ulogu imaju razvodnici koji tlačno napajaju vodove grupa. Električna izvedba je preglednija: vod grupe je vodič, prijelaz grupe je relej sa samodržanjem, a stanje grupe vidi se na svjetlećoj diodi releja. Uz to električna kaskada nema pada tlaka koji kod pneumatske kaskade raste s brojem grupa, jer signal prolazi kroz niz razvodnika.

Podjela redoslijeda u grupe

Redoslijed se dijeli u grupe po jednom pravilu: u istoj grupi nijedan cilindar ne smije se pojaviti dvaput, ni kao izvlačenje ni kao uvlačenje. Postupak je jednostavan — redoslijed se piše slijeva nadesno i crta se crta čim bi se sljedeće gibanje odnosilo na cilindar koji je već u tekućoj grupi. Tako se dobiva najmanji broj grupa za taj redoslijed.

Za napravu SL-3 redoslijed A+ B+ B− A− C+ C− dijeli se ovako: A+ i B+ idu u grupu I; B− ne smije u grupu I jer je B već u njoj, pa počinje grupa II s B−, A− i C+; C− ne smije u grupu II jer je C već u njoj, pa čini grupu III.

A+ B+  |  B− A− C+  |  C−

Iz podjele se odmah očitavaju svi signali. Unutar grupe I gibanje B+ pokreće 1S2 (A izvučen). Prijelaz iz grupe I u grupu II daje 2S2 (B izvučen). Unutar grupe II gibanje A− pokreće 2S1 (B uvučen), a C+ pokreće 1S1 (A uvučen). Prijelaz u grupu III daje 3S2 (C izvučen). Prijelaz iz grupe III u grupu I, dakle početak novog ciklusa, daje start S1 uz uvjet 3S1 (C uvučen). Signal 1S1, koji je u izravnoj metodi bio nejednoznačan, sada djeluje samo iz voda grupe II, pa u mirovanju ne može pokrenuti cilindar C.

Formalno, gibanje C− moglo bi se pridružiti grupi I sljedećeg ciklusa (C− A+ B+), jer ni u toj skupini nijedan cilindar nije dvaput; tada bi bile dovoljne dvije grupe. Start bi tada ulazio usred grupe I, a mirovanje bi bilo u grupi I. Ta ušteda jednog releja plaća se manje preglednim ciklusom i težim traženjem kvara, pa se u ovoj jedinici koristi izvedba s tri grupe.

Izvedba s dvije grupe

Kod dvije grupe dovoljan je jedan relej. Njegov radni kontakt napaja vod grupe I, a mirni kontakt vod grupe II. Budući da je relej ili privučen ili otpušten, uvijek ima napon točno jedan vod, a oba voda istodobno nikad. Slika 4.9.2 prikazuje shemu za redoslijed A+ B+ | B− A−, koji izravnom metodom ima dva blokirajuća signala.

U mirovanju je K1 otpušten i aktivna je grupa II: napon imaju svitak 2M2 i, preko 2S1, svitak 1M2, a oba cilindra su uvučena. Pritisak na S1 uz uvjet 1S1 (A uvučen) uključuje K1, koji se samodrži u stazi 2. Vod grupe II gubi napon, pa 1M2 više ne blokira; vod grupe I napaja 1M1 i A izlazi. Kad A dođe do 1S2, napon dobiva 2M1 i B izlazi. Kad B dođe do 2S2, njegov mirni kontakt u zajedničkom vodu staza 1 i 2 prekida samodržanje, K1 otpušta i aktivna je ponovno grupa II: 2M2 vraća B, a kad B dođe do 2S1, 1M2 vraća A. Ciklus je završen i sklop čeka novi start.

Mirni kontakt 2S2 postavljen je ispred paralelnog spoja start i samodržanja, dakle kao dominantno isključivanje. Ako rukovatelj drži S1 pritisnutim, K1 se nakon prijelaza u grupu II ipak isključi, a ponovno uključi tek kad A dođe u stražnji položaj — stroj tada radi ciklus za ciklusom dok se S1 ne otpusti. Za rad s jednim ciklusom po pritisku start se izvodi kao impuls (npr. preko releja s kašnjenjem ili bridnim vrednovanjem signala).

Izvedba s tri i više grupa

Kod tri i više grupa jedan relej više nije dovoljan, pa svaka grupa dobiva svoj relej K1, K2, K3… Svaki relej grupe ima isti ustroj od dvije strujne staze i tri kontakta:

• Staza uključenja napaja se iz voda prethodne grupe preko signala kraja te grupe. Relej sljedeće grupe tako se može uključiti samo dok je prethodna grupa aktivna i kad je njezino zadnje gibanje završeno.
• Staza samodržanja ide izravno s vodiča +24 V preko mirnog kontakta releja sljedeće grupe i vlastitog radnog kontakta. Relej se dakle drži sve dok se ne uključi sljedeća grupa.
• Treći kontakt je radni kontakt voda grupe iz kojeg se napajaju svitci i granične sklopke te grupe.

Prijelaz grupe odvija se tako da relej sljedeće grupe privuče i svojim mirnim kontaktom prekine samodržanje prethodnog releja. Prethodni relej otpušta, njegov vod gubi napon, a s njim i staza uključenja novog releja — no novi relej se tada već drži preko vlastitog samodržanja. Za pouzdan prijelaz važno je da je vrijeme privlačenja novog releja kraće od vremena otpuštanja prethodnoga, što je kod istovrsnih releja uvijek ispunjeno jer se prethodni počinje otpuštati tek kad se novi već privukao.

Uz svaki svitak releja u shemi se upisuje u kojim se stazama nalaze njegovi kontakti. Kod SL-3 to su za K1 staze 1 (vod), 9 (mirni kontakt) i 13 (samodržanje), za K2 staze 5, 13 i 4, a za K3 staze 11, 4 i 9. Kad relej ima četiri preklopna kontakta, jedan ostaje slobodan za signalnu žaruljicu grupe ili za povratnu informaciju PLC-u.

Primjer: kaskadna shema naprave SL-3

Cijela shema ima 13 strujnih staza raspoređenih po grupama: staze 1 do 4 pripadaju grupi I, staze 5 do 10 grupi II, a staze 11 do 13 grupi III. Na slikama 4.9.3 i 4.9.4 sve staze grupe crtane su ispod njezina voda, pa se shema čita kao sam redoslijed.

Tijek ciklusa po stazama:

Provjera blokirajućih signala sada je formalnost. Svitci istog ventila nalaze se u različitim grupama (1M1 u grupi I, 1M2 u grupi II; 2M1 u I, 2M2 u II; 3M1 u II, 3M2 u III), pa nikad nemaju napon istodobno, osim kratkog preklapanja od nekoliko milisekundi pri prijelazu grupe, dok prethodni relej otpušta. To preklapanje kraće je od vremena prebacivanja ventila i ne utječe na rad.

Početni položaj, reset i nestanak napona

Kaskadna shema s tri grupe ima jednu slabu točku: nakon uključenja napajanja nijedan relej grupe nije privučen, a u mirovanju bi morala biti aktivna grupa III. Zato se u stazi 10 nalazi tipkalo S0 kojim se K3 uključuje pri puštanju u pogon. U punoj shemi S0 je vezan uz uvjet početnog položaja (granične sklopke 1S1, 2S1 i 3S1 aktivne) i uz relej uključenja upravljanja K0 iz jedinice 4.8, a često se izvodi i automatski: kratki impuls vremenskog releja nakon uključenja upravljanja postavlja zadnju grupu.

Ako tijekom ciklusa nestane napon ili se pritisne tipkalo za hitno zaustavljanje, svi releji grupa otpuštaju i stroj „zaboravlja“ u kojem je dijelu ciklusa bio. Bistabilni ventili ostaju u zatečenom položaju, pa neki cilindri ostanu izvučeni. Nakon ponovnog uključenja zato nije dovoljno pritisnuti S0: potrebno je najprije ručno ili posebnim programom vraćanja dovesti cilindre u početni položaj. Taj postupak mora biti opisan u uputama za rad stroja.

Računski prikaz: releji, kontakti i staze kaskadne sheme

Prikaz računa opseg kaskadne sheme za zadani broj grupa g i broj gibanja M (broj svitaka bistabilnih ventila). U izvedbi s vodom grupe svaki relej ima tri kontakta; u izvedbi bez voda svaki svitak i svaki prijelaz dobivaju vlastiti kontakt releja grupe. Broj staza jednak je u obje izvedbe:

releja = g    staza = 2 · g + M + 1    kontakata (vod) = 3 · g    kontakata (bez voda) = 3 · g + M

Za SL-3 (g = 3, M = 6) dobiva se 3 releja, 9 kontakata i 13 strujnih staza, što odgovara slikama 4.9.3 i 4.9.4. Bez voda grupe kontakata bi bilo 15, a relej K2 trebao bi ih šest (samodržanje, mirni kontakt, uključenje K3 i tri svitka), više nego što ima uobičajeni relej s četiri kontakta. Za usporedbu, taktna metoda za istih šest gibanja treba šest releja. Kaskadna metoda je dakle štedljivija kad je grupa malo, a gibanja mnogo; kad redoslijed ima gotovo onoliko grupa koliko i gibanja, prednost nestaje i taktna metoda postaje preglednija.

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:

• V25 Kaskadna električna metoda · 2 sata