VJEŽBA V25 · MODUL 4 · ELEKTROPNEUMATIKA
Vježba V25 · 2 sata
Kaskadna električna metoda
Puni ciklus naprave SL-3 — stezanje, savijanje, otpuštanje i izbacivanje — rješava se kaskadnom električnom metodom. Slijed se dijeli u grupe, a svaka grupa ima svoj relej koji daje napon samo elektromagnetima te grupe.
- podijeliti slijed 1A+ 2A+ 2A− 1A− 3A+ 3A− u grupe prema pravilu kaskadne metode
- spojiti relejni lanac grupa K1, K2 i K3 sa samodržanjem i međusobnim isključivanjem
- spojiti strujne staze elektromagneta tako da svaki dobiva napon samo u svojoj grupi
- ispitati sklop korak po korak i objasniti zašto u kaskadi nema blokirajućih signala
- izračunati trajanje gibanja u ciklusu i potrošnju zraka naprave
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 4.9 Kaskadna električna metoda.
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
Naprava SL-3 radi u punom ciklusu: 1A+ 2A+ 2A− 1A− 3A+ 3A−. Cilindar 1A (Ø32/12, hod 50 mm) steže lim, 2A (Ø50/20, hod 100 mm) ga savija, a nakon otpuštanja 3A (Ø25/10, hod 80 mm) izbacuje savijeni dio u kutiju. Sva tri cilindra imaju bistabilne elektromagnetske razvodnike 5/2 i magnetske senzore krajnjih položaja (xB1 uvučen, xB2 izvučen). Takt naprave je 12 s, odnosno 5 ciklusa u minuti, tlak mreže 6 bar.
U slijedu se javljaju blokirajući signali (vidjeti V24), a s tri cilindra rješavanje pojedinačnim relejima postaje nepregledno. Zato se primjenjuje kaskadna električna metoda: slijed se podijeli u grupe tako da se nijedan cilindar u istoj grupi ne pojavljuje dvaput. Za svaku grupu postoji relej koji je uključen samo dok grupa traje; elektromagneti dobivaju napon preko kontakta releja svoje grupe. Kad se uključi sljedeća grupa, prethodna se isključi — zato signal iz jedne grupe ne može blokirati gibanje u drugoj.
Podjela: grupa I = 1A+ 2A+; grupa II = 2A− 1A− 3A+; grupa III = 3A−. Tri grupe, dakle tri releja K1, K2 i K3.
Oprema i pribor
- pripremna grupa (6 bar), razdjelnik s tri izlaza, cijevi, šest jednosmjernih prigušnih ventila;
- tri dvoradna cilindra s magnetskim klipom i šest magnetskih senzora PNP 24 V DC;
- tri bistabilna elektromagnetska razvodnika 5/2 sa svjetlećim utikačima;
- modul napajanja 24 V DC, modul tipkala, relejni modul s tri releja (najmanje četiri kontakta po releju);
- vodiči s utikačima u najmanje tri boje (+24 V, 0 V, signalni vodiči), multimetar, zaporni sat.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Sklop ima devet strujnih staza i tri cilindra koji se gibaju jedan za drugim. Prije prvog pokretanja provjerite ožičenje po stazama i kvačicom na shemi označite svaki spojeni vodič. Pri prvom pokretanju tlak smanjite na 3 bar, a prigušne ventile pritvorite da gibanja budu spora. Bistabilne razvodnike prije puštanja zraka ručnim upravljanjem vratite u položaj „uvučeno“.
Shema
| Grupa | Relej | Uključuje ga | Isključuje ga | Gibanja i uvjeti |
|---|---|---|---|---|
| I | K1 | S1 · 3B1 | K2 | 1A+ (K1), 2A+ (K1 · 1B2) |
| II | K2 | K1 · 2B2 | K3 | 2A− (K2), 1A− (K2 · 2B1), 3A+ (K2 · 1B1) |
| III | K3 | K2 · 3B2 | 3B1 (mirni kontakt) | 3A− (K3) |
Postupak
- Nacrtajte dijagram put–korak za šest koraka i ispod njega označite granice grupa I, II i III te stanje releja K1, K2 i K3.
- Spojite pneumatski dio prema slici V25.1 i ručnim upravljanjem provjerite smjer gibanja sva tri cilindra.
- Namjestite senzore i provjerite ih po LED indikatorima u oba krajnja položaja svakog cilindra.
- Spojite staze 1–3 (relejni lanac). Bez zraka ih ispitajte: pritisak na S1 uključuje K1; ručnim pomicanjem klipa 2A do senzora 2B2 (ili kratkim premošćivanjem senzora) provjerite prijelaz na K2 i zatim na K3.
- Spojite staze 4–9 prema slici V25.3 i tablici grupa.
- Pustite zrak na 3 bar i pokrenite ciklus. Pratite svjetleće utikače i releje; u svakom trenutku smije biti uključen najviše jedan relej grupe, osim kratkog preklapanja pri prijelazu.
- Povisite tlak na 6 bar, namjestite prigušne ventile i izmjerite trajanje gibanja u ciklusu (od S1 do povratka 3A). Mjerenje ponovite pet puta.
- Isključite napajanje usred grupe II, ponovno ga uključite i zapišite stanje cilindara i releja. Opišite kako biste napravu vratili u početni položaj.
- Isključite napajanje i zrak, ispustite tlak, rastavite sklop.
Pitanja i zadaci
1. Prema kojem se pravilu slijed dijeli u grupe? Provjerite da podjela I = 1A+ 2A+, II = 2A− 1A− 3A+, III = 3A− zadovoljava pravilo i da nijedna manja podjela nije moguća.
Prikaži rješenje
U jednoj grupi svaki se cilindar smije pojaviti najviše jednom. Grupa I sadrži A i B, grupa II B, A i C, grupa III C. Unutar ciklusa granica mora biti između 2A+ i 2A− te između 3A+ i 3A−, a treća granica je početak ciklusa. Spajanjem zadnje i prve grupe (3A− 1A+ 2A+) dobile bi se dvije grupe, ali početni položaj tada ne bi bio na granici grupa pa start ne bi imao jasan uvjet; zato se ovdje zadržavaju tri grupe.
2. Zašto se u kaskadi ne mogu pojaviti blokirajući signali? Objasnite na primjeru senzora 1B2 i elektromagneta 2Y1 i 2Y2.
Prikaži rješenje
2Y1 dobiva napon preko K1 · 1B2, a 2Y2 preko K2. Senzor 1B2 ostaje aktivan i u grupi II, ali tada je K1 isključen, pa signal 1B2 ne može doći do 2Y1. Suprotni elektromagneti istog razvodnika uvijek pripadaju različitim grupama, a grupe nikad nisu istodobno aktivne.
3. Dopunite shemu na slici V25.2: dodajte relej „rad“ K4 sa START i STOP tipkalom tako da naprava radi u neprekidnom ciklusu, a na STOP dovrši započeti ciklus i stane u početnom položaju.
Prikaži rješenje
Dodaje se staza s krugom samodržanja K4 (S2 STOP mirni kontakt u seriji s paralelom S1 START i K4, svitak K4). U stazi 1 umjesto tipkala S1 spaja se radni kontakt K4 u seriji s 3B1. Dok je K4 uključen, na kraju grupe III 3B1 odmah ponovno uključuje K1 i ciklus se ponavlja. Pritisak na STOP isključuje K4; tekući ciklus se odvija do kraja jer releji K2 i K3 ne ovise o K4, a novi ciklus ne počinje.
4. Računski zadatak: brzine su 0,2 m/s za 1A, 0,1 m/s za 2A i 0,25 m/s za 3A, a svako preklapanje traje oko 30 ms. Koliko traju gibanja u ciklusu i koliko vremena u taktu od 12 s ostaje za umetanje lima?
Prikaži rješenje
1A: 2 · 50/200 = 0,50 s; 2A: 2 · 100/100 = 2,00 s; 3A: 2 · 80/250 = 0,64 s. Gibanja ukupno 3,14 s, preklapanja 6 · 0,03 = 0,18 s, dakle ≈ 3,32 s. Za umetanje lima ostaje 12 − 3,32 ≈ 8,7 s.
5. Računski zadatak: potrošnja zraka po ciklusu za 1A je 0,52 Nl, za 2A 2,50 Nl. Izračunajte potrošnju za 3A, ukupnu potrošnju po ciklusu i u minuti te udio u isporuci kompresora od 0,8 m³/min.
Prikaži rješenje
3A: (π · 25²/4 + π · (25² − 10²)/4) · 80 = (490,9 + 412,3) · 80 = 72 257 mm³ = 0,0723 l; · 6,923 ≈ 0,50 Nl. Ukupno ≈ 0,52 + 2,50 + 0,50 = 3,52 Nl po ciklusu; pri 5 ciklusa/min ≈ 17,6 Nl/min. Udio u isporuci 800 Nl/min: 17,6 / 800 ≈ 2,2 %. Naprava sama ne opterećuje kompresor; u stvarnom pogonu treba dodati volumen cijevi i propuštanja.
6. Zašto se relej K3 ne isključuje relejem K1 (kao K1 relejem K2), nego senzorom 3B1?
Prikaži rješenje
Nakon grupe III naprava treba stati u početnom položaju i čekati START. Kad bi K3 isključivao tek K1, K3 bi ostao uključen do sljedećeg starta i držao 3Y2 pod naponom, a staza 1 ne bi imala jasno definiran početni uvjet. Mirni kontakt 3B1 isključuje K3 čim se 3A vrati, pa su u mirovanju svi releji grupa isključeni.
7. Napajanje je nestalo tijekom grupe II, u trenutku kad je 2A već uvučen, a 1A još izvučen. Što se dogodi nakon povratka napona i zašto?
Prikaži rješenje
Bistabilni razvodnici ostaju u zadnjem položaju, releji otpuste i nakon povratka napona nijedan relej grupe nije uključen — naprava stoji. Pritisak na S1 ipak bi pokrenuo ciklus jer je uvjet 3B1 ispunjen: K1 uključuje 1Y1 (1A je već naprijed), a zbog aktivnog 1B2 odmah i 2Y1, pa bi 2A ponovno savijao već savijeni lim. Zato treba stazi 1 dodati uvjete 1B1 i 2B1 (svi cilindri uvučeni) i predvidjeti postupak vraćanja u početni položaj, npr. tipkalom „početni položaj“ ili ručnim upravljanjem na razvodnicima.
8. Koliko releja grupa treba kaskada za slijed 1A+ 2A+ 3A+ 3A− 2A− 1A−? Napišite podjelu.
Prikaži rješenje
Grupa I: 1A+ 2A+ 3A+; grupa II: 3A− 2A− 1A−. Dvije grupe — dva releja (ili jedan relej s radnim i mirnim kontaktom, što je najjednostavnija električna kaskada).
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Vježba je opsežna; pneumatski dio i senzore postavite prije sata, a studentima dajte ispisanu shemu na kojoj označavaju spojene vodiče. Provjerite da relejni modul ima tri releja s najmanje četiri kontakta (K2 treba tri radna kontakta u stazama 6–8, jedan radni za samodržanje i jedan radni za stazu 3, te mirni kontakt u stazi 1 — ukupno šest, pa po potrebi staze 6–8 napajajte iz jednog radnog kontakta K2 s grananjem). Pripremite i unaprijed ožičenu ploču za brzu usporedbu kod skupina koje zapnu.
Tijek sata
- Podjela slijeda u grupe, dijagram put–korak s grupama (15 min).
- Pneumatski dio i provjera senzora (10 min).
- Relejni lanac, ispitivanje bez zraka (20 min).
- Staze elektromagneta, puštanje u rad na 3 bar, zatim 6 bar (25 min).
- Mjerenje vremena, nestanak napona, rasprava (10 min).
- Računski zadaci i rastavljanje (10 min).
Očekivani rezultati
Studenti ispravno dijele slijed u tri grupe i objašnjavaju zašto kaskada uklanja blokirajuće signale. Sklop radi u ciklusu; izmjereno trajanje gibanja je 3–4 s ovisno o prigušenju. Računski: ≈ 3,32 s, ≈ 3,52 Nl po ciklusu, ≈ 17,6 Nl/min, ≈ 2,2 % isporuke kompresora. Student uočava potrebu za postupkom povratka u početni položaj nakon nestanka napona.
Česte pogreške
- Relej sljedeće grupe uključuje se samo senzorom, bez kontakta releja prethodne grupe — npr. K3 se uključi i u grupi I ako je 3B2 neispravno namješten.
- Mirni kontakt sljedeće grupe spojen prije paralele samodržanja pa relej ne može ni privući.
- Prvo gibanje u grupi vezano uz senzor umjesto izravno uz relej grupe.
- Staza 8 (3A+) spojena preko 2B1 umjesto 1B1 — izbacivač kreće dok je lim još stegnut.
- Nedostatak kontakata releja riješen „posuđivanjem“ kontakta drugog releja, čime se mijenja logika.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Ispravna podjela u grupe i dijagram put–korak s grupama | 4 |
| Ispravan relejni lanac, ispitan bez zraka | 5 |
| Ispravne staze elektromagneta, ciklus radi | 5 |
| Točni računski zadaci | 3 |
| Obrazloženje ponašanja pri nestanku napona | 1 |
| Sigurnost i red na radnom mjestu | 2 |
| Ukupno | 20 |