VJEŽBA V24 · MODUL 4 · ELEKTROPNEUMATIKA
Vježba V24 · 2 sata
VDMA metoda u elektropneumatici
Slijed stezanja i savijanja na napravi SL-3 izvodi se elektropneumatski, izravno iz dijagrama put–korak. U slijedu se javljaju blokirajući signali koje uklanja jedan pomoćni relej.
- nacrtati dijagram put–korak za slijed 1A+ 2A+ 2A− 1A− i u njemu označiti signale senzora
- prepoznati blokirajuće signale i objasniti zašto zaustavljaju slijed
- riješiti blokirajuće signale pomoćnim relejem sa samodržanjem i spojiti strujne staze
- provjeriti rad sklopa korak po korak i izmjeriti trajanje ciklusa
- izračunati potrošnju zraka i potreban broj kontakata releja
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 4.8 Metode elektropneumatskog upravljanja.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Na napravi SL-3 za savijanje lima cilindar 1A (Ø32/12 mm, hod 50 mm) steže lim, a cilindar 2A (Ø50/20 mm, hod 100 mm) ga savija. U ovoj vježbi izvodi se pojednostavljeni ciklus bez izbacivanja: 1A+ 2A+ 2A− 1A−. Oba cilindra upravljana su bistabilnim elektromagnetskim razvodnicima 5/2 (1Y1/1Y2 i 2Y1/2Y2), a krajnji položaji prate se magnetskim senzorima: 1B1 i 2B1 u uvučenom, 1B2 i 2B2 u izvučenom položaju. Ciklus pokreće tipkalo S1 kad su oba cilindra uvučena.
Zadatak je upravljanje razraditi izravnom metodom (po uzoru na VDMA metodu iz pneumatskog upravljanja): svaki korak pokreće signal senzora koji javlja kraj prethodnog koraka. Pritom treba otkriti blokirajuće signale — signale koji su još aktivni u trenutku kad treba uključiti suprotni elektromagnet istog razvodnika — i ukloniti ih pomoćnim relejem K1. Tlak je 6 bar, brzina cilindra 1A oko 0,2 m/s, cilindra 2A oko 0,1 m/s.
Oprema i pribor
- pripremna grupa (6 bar), razdjelnik, cijevi, četiri jednosmjerna prigušna ventila;
- dva dvoradna cilindra s magnetskim klipom i četiri magnetska senzora PNP 24 V DC;
- dva bistabilna elektromagnetska razvodnika 5/2, 24 V DC, sa svjetlećim utikačima;
- modul napajanja 24 V DC, modul tipkala, relejni modul s relejem koji ima najmanje četiri preklopna kontakta;
- vodiči s utikačima, multimetar, zaporni sat, zapisnik s pripremljenim dijagramom put–korak.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Bistabilni razvodnik pamti položaj i nakon nestanka napona. Prije uključivanja zraka provjerite ručnim pomoćnim upravljanjem na razvodniku da su oba cilindra u uvučenom položaju, inače će se cilindar izvući čim pustite zrak. Cilindar 2A pri 6 bar gura silom oko 1,1 kN. Tijekom ispitivanja ruke držite izvan dosega klipnjača; sklop ispitujte najprije korak po korak.
Shema
Kad bi se staze spojile „naivno“ — 1Y1 = S1, 2Y1 = 1B2, 2Y2 = 2B2, 1Y2 = 2B1 — sklop ne bi radio. Senzor 1B2 ostaje aktivan sve dok je 1A izvučen, pa bi u trenutku kad 2B2 uključi 2Y2 na razvodniku 2A istodobno djelovala oba elektromagneta. Isto vrijedi za 2B1, koji je aktivan u početnom položaju i drži 1Y2 dok S1 pokušava uključiti 1Y1. To su dva blokirajuća signala.
Relej K1 dijeli ciklus na dva dijela. Uključuje se kad 2A stigne naprijed (2B2) i drži se samodržanjem dok se 1A ne vrati (mirni kontakt 1B1). Dok je K1 isključen, dopuštena su gibanja „naprijed“ (1Y1, 2Y1), a dok je uključen, gibanja „natrag“ (2Y2, 1Y2). Mirni kontakti K1 u stazama 1 i 2 prekidaju blokirajuće signale.
Postupak
- Nacrtajte dijagram put–korak za slijed 1A+ 2A+ 2A− 1A− i ispod njega ucrtajte trajanje signala 1B1, 1B2, 2B1 i 2B2. Označite mjesta gdje se signal preklapa sa suprotnom naredbom.
- Spojite pneumatski dio prema slici V24.1 i namjestite prigušne ventile na umjerenu brzinu. Ručnim upravljanjem na razvodnicima provjerite smjer gibanja oba cilindra.
- Postavite senzore u krajnje položaje i provjerite da LED svakog senzora svijetli samo u svom položaju.
- Spojite najprije samo staze 1 i 2 bez kontakata K1 („naivno“ rješenje). Uključite sklop, pritisnite S1 i opišite gdje se slijed zaustavlja i zašto.
- Isključite napajanje, dodajte stazu 3 s relejem K1 i kontakte K1 u stazama 1, 2, 4 i 5 prema slici V24.2.
- Uključite napajanje i zrak. Pritisnite S1 i pratite svjetleće utikače: redom moraju svijetliti 1Y1, 2Y1, 2Y2 (s K1), 1Y2 (s K1), a na kraju se K1 isključuje.
- Pet puta izmjerite trajanje ciklusa od pritiska na S1 do povratka 1A.
- Držite S1 stalno pritisnutim i opišite ponašanje. Zatim isključite napajanje usred ciklusa, uključite ga ponovno i zapišite što se dogodi.
- Isključite napajanje i zrak, ispustite tlak, rastavite sklop.
Pitanja i zadaci
1. Što je blokirajući signal? Navedite oba blokirajuća signala u ovom slijedu i koji elektromagnet blokira svaki od njih.
Prikaži rješenje
Blokirajući signal je signal koji još traje u trenutku kad na istom bistabilnom razvodniku treba djelovati suprotni elektromagnet; razvodnik ostaje u starom položaju i slijed staje. Ovdje: 1B2 (1A izvučen) drži 2Y1 i blokira 2Y2 u koraku 2A−; 2B1 (2A uvučen) drži 1Y2 i blokira 1Y1 pri startu.
2. Dopunite dijagram put–korak: ucrtajte ispod njega stanje releja K1 po koracima 1–5 (korak 5 = početni položaj).
Prikaži rješenje
K1 je 0 u koraku 1 (1A+) i u koraku 2 (2A+). Uključuje se na kraju koraka 2, kad 2B2 postane aktivan, i ostaje 1 kroz korake 3 (2A−) i 4 (1A−). Isključuje se kad 1B1 javi da je 1A uvučen, dakle u koraku 5 (početni položaj) opet je 0.
3. Zašto je u stazi 3 senzor 1B1 spojen kao mirni kontakt? Što bi se dogodilo kad bi se K1 isključivao senzorom 2B1?
Prikaži rješenje
K1 mora ostati uključen dok se 1A ne vrati, jer 1Y2 u stazi 5 treba i K1 i 2B1. Mirni kontakt 1B1 otvara se tek kad je 1A uvučen, na samom kraju ciklusa. Kad bi K1 isključivao 2B1, relej bi otpao čim se 2A vrati, prije nego što bi staza 5 uključila 1Y2 — 1A bi ostao izvučen.
4. Računski zadatak: izračunajte trajanje ciklusa ako 1A prolazi hod brzinom 0,2 m/s, 2A brzinom 0,1 m/s, a svako preklapanje razvodnika s relejem traje oko 30 ms.
Prikaži rješenje
t(1A) = 50 mm / 200 mm/s = 0,25 s po hodu; t(2A) = 100 mm / 100 mm/s = 1,0 s po hodu. Gibanja: 0,25 + 1,0 + 1,0 + 0,25 = 2,50 s. Preklapanja: 4 · 0,03 = 0,12 s. Ukupno ≈ 2,62 s. Većina vremena troši se na hod savijanja 2A.
5. Računski zadatak: izračunajte potrošnju slobodnog zraka po ciklusu i u minuti pri 5 ciklusa/min, bez volumena cijevi.
Prikaži rješenje
1A: (π · 32²/4 + π · (32² − 12²)/4) · 50 = (804,2 + 691,2) · 50 = 74 770 mm³ = 0,0748 l. 2A: (1963,5 + 1649,3) · 100 = 361 283 mm³ = 0,3613 l. Ukupno 0,4361 l stlačenog zraka; uz omjer (6 + 1,013)/1,013 = 6,923: 0,518 + 2,501 ≈ 3,02 Nl po ciklusu. Pri 5 ciklusa/min: ≈ 15,1 Nl/min.
6. Prebrojite kontakte releja K1 na slici V24.2. Relej na vježbenom modulu ima četiri preklopna kontakta. Kako ćete preurediti staze da ih bude dovoljno?
Prikaži rješenje
Na slici je pet kontakata K1: dva mirna (staze 1 i 2) i tri radna (samodržanje u stazi 3 te staze 4 i 5). Staze 4 i 5 počinju istim radnim kontaktom K1 pa se mogu spojiti: jedan radni kontakt K1 od +24 V grana se na 2Y2 i, preko 2B1, na 1Y2. Tada su potrebna četiri kontakta. Druga mogućnost je dodatni relej paralelno svitku K1.
7. Što se dogodi ako tipkalo S1 držite stalno pritisnutim? Kako biste sklop preuredili za rad u neprekidnom ciklusu sa zaustavljanjem na kraju ciklusa?
Prikaži rješenje
Čim se na kraju ciklusa ispune uvjeti 1B1 i 2B1 i K1 otpadne, staza 1 ponovno uključi 1Y1 — sklop radi neprekidno. Za uredan neprekidni rad dodaje se relej „rad“ sa samodržanjem (START/STOP), čiji radni kontakt zamjenjuje S1 u stazi 1. STOP tada prekida samodržanje releja „rad“, a započeti ciklus se dovrši jer uvjet starta djeluje samo u početnom položaju.
8. Bi li slijed 1A+ 2A+ 1A− 2A− imao blokirajuće signale? Obrazložite.
Prikaži rješenje
Ne bi. 2Y1 = 1B2 prestaje kad se 1A vrati, a 2Y2 = 1B1 javlja se tek tada; 1Y2 = 2B2 prestaje prije nego što se ponovno traži 1Y1 = S1 · 2B1. Nijedan signal ne traje u trenutku suprotne naredbe, pa se takav slijed spaja izravno, bez pomoćnog releja.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Na radne ploče unaprijed postavite cilindre i razvodnike; senzore ostavite labave. Pripremite list s praznim dijagramom put–korak (pet koraka, četiri reda signala). Korak 4 („naivno“ spajanje) namjerno pokazuje zastoj; bez njega studenti ne razumiju čemu služi K1. Prethodno znanje: V17 (bistabilni razvodnik), V18 (granična sklopka), V21 (samodržanje), jedinica 4.8.
Tijek sata
- Dijagram put–korak i analiza signala na ploči, otkrivanje blokirajućih signala (15 min).
- Pneumatski dio i senzori (15 min).
- „Naivno“ spajanje i opis zastoja (10 min).
- Spajanje releja K1 i ispitivanje korak po korak (25 min).
- Mjerenje trajanja ciklusa, ispitivanje stalnog pritiska na S1 i nestanka napona (10 min).
- Računski zadaci, pregled zapisnika, rastavljanje (15 min).
Očekivani rezultati
Studenti samostalno pronalaze oba blokirajuća signala u dijagramu i objašnjavaju ulogu releja K1. Sklop radi bez zastoja; izmjereno trajanje ciklusa je 2,5–3 s ovisno o prigušenju. Računski: ≈ 2,62 s, ≈ 3,02 Nl po ciklusu, ≈ 15,1 Nl/min; staze se mogu preurediti na četiri kontakta K1.
Česte pogreške
- Radni kontakt 1B1 umjesto mirnog u stazi 3 — K1 se nikad ne uključi.
- Samodržanje K1 spojeno paralelno cijeloj stazi, uključujući 1B1 — K1 se ne isključuje na kraju ciklusa.
- U stazi 5 izostavljen senzor 2B1, pa se 1A vraća istodobno s 2A i lim se oslobađa pod opterećenjem.
- Prije puštanja zraka razvodnici nisu vraćeni u osnovni položaj.
- Senzori zamijenjeni (1B1 umjesto 2B1) jer oznake na kabelima nisu provjerene.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Dijagram put–korak sa signalima i označenim blokirajućim signalima | 4 |
| Ispravan pneumatski dio i namješteni senzori | 3 |
| Ispravne strujne staze, slijed radi bez zastoja | 6 |
| Točni računski zadaci i broj kontakata | 4 |
| Opis ponašanja pri stalnom startu i nestanku napona | 1 |
| Sigurnost i red na radnom mjestu | 2 |
| Ukupno | 20 |