아낌없이 주는 나무

다. 기본제어동작

  ① 초기상태에서 PB1 스위치를 ON-OFF 하면 다음 변위 단계 선도와 같이 동작합니다.

  ② 변위-단계선도

라. 응용제어동작

  ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

   ① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

     가. 실린더 B가 전진 완료 후 3초 후에 후진하고 실린더 B가 후진 완료 후 실린더 A가 후진 완료하고 정지합니다.

   ② 기존의 시작스위치(PB1) 외에 연속시작 스위치(PB2)와 카운터를 사용하여 연속 사이클 회로(반드시 회로를 구성하고

       잠금장치 스위치는 사용불가)를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

     가. 연속시작 스위치를 누르면 연속 사이클로 계속 동작 합니다.

     나. 연속 사이클 횟수를 5회로 설정하고 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

   ③ 실린더 A, B의 전진 속도는 5초가 되도록 배기교축(meter-out)회로를 구성하고,

        실린더 A의 후진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하여 조정합니다.

​

【문제풀이】

​

1. 제어회로 오류 수정

  ▣ 제어회로의 오류를 추정하기 위하여 변위 단계 선도와 제어회로의 솔레노이드 아래에 실린더의 동작 상황을

      표시하도록 한다.

위 회로는 그룹으로 나눈 설계방법으로 LS2가 그룹을 나누는 신호가 된다.

Ⅰ그룹은 A+, B+로 구성되어 있고, Ⅱ 그룹은 B-, A- 로 구성되어 있다.

​

이제 첫번째 동작을 알아 보자.

첫번째 동작, PB1을 누르면 S1과 LS2는 붙어 있으므로 릴레이 코일 K1이 작동을 하면 자기 유지가 된다.

그러면 그룹 Ⅰ의 K1 a접점이 붙어 솔레노이드 Y1가 작동하게 된다.

그런데 솔레노이드 Y3도 K1 a접점에 의해 작동하게 된다. 무언가 잘못되었다.

Y1이 작동하여 A 실린더가 전진을 하여 S2를 접촉하게 되면 릴레이 코일 K2가 작동하게 되고

K2 a 접점에 의하여 솔레노이드 Y3가 작동하게 되고 B실린던가 전진을 하여 LS2를 치게 되며

LS2를 치면 LS2 b접점에 의하여 릴레이 코일 K1이 OFF 되어 그룹 Ⅰ, Ⅱ를 구분하게 해 준다.

따라서 K1 a접점을 K2 a접점으로 바꾸어 주어야 한다.

K1 b접점에 의하여 솔레노이드 Y4가 작동하여 B실린더가 후진을 하여 LS1을 치게 되면

LS1 a접점에 의하여 릴레이 코일 K3 이 작동하여 K3 a접점에 의해 솔레노이드 Y2가 작동하여

A실린더가 후진을 하게 된다. 모두 정상이다.

​

이제 응용동작에 맞게 제어회로를 설계해 보자.

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

      가. 실린더 B가 전진 완료 후 3초 후에 후진하고 실린더 B가 후진 완료 후 실린더 A가 후진 완료하고 정지합니다.

  ② 기존의 시작스위치(PB1) 외에 연속시작 스위치(PB2)와 카운터를 사용하여 연속 사이클 회로(반드시 회로를 구성하고

       잠금장치 스위치는 사용불가)를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

   가. 연속시작 스위치를 누르면 연속 사이클로 계속 동작 합니다.

   나. 연속 사이클 횟수를 5회로 설정하고 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

  ③ 실린더 A, B의 전진 속도는 5초가 되도록 배기교축(meter-out)회로를 구성하고, 실린더 A의 후진속도를 조절하기 위한

       meter-out회로를 구성하여 조정합니다.

<풀이>

응용동작은 먼저 공압적인 회로 구성을 먼저 해결하도록 한다.

③ 의 실린더 A,B전진에 meter-out 회로를 구성하고 실린더 A의 후진에 meter-out으로 구성한다.

① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

   가. 실린더 B가 전진 완료 후 3초 후에 후진하고 실린더 B가 후진 완료 후 실린더 A가 후진 완료하고 정지합니다.

         이를 해결하기 위해서는 기존에 그룹을 나누어 주는 신호가 LS2 였는데 이를 타이머 출력 신호로 바꾸어 주고

          LS2는 타이머 시작 신호로 바꾸어 주면된다.

연속동작을 만들기 위해서는 별도의 릴레이 코일 설치하여 PB2 버튼으로 릴레이 코일 K4를 작동하게 하고

K4를 자기유지시키고 K4 a접점을 PB1과 병렬로 연결하여 연속 동작이 가능하도록 한다.

연속동작이 5회가 진행하도록 하려면 카운터 제어회로를 구성해야 한다.

카운터 제어회로가 나오면 2가지를 생각하라고 했다. 먼저는 연속동작 제어회로를 구성하고

다음으로 연속동작을 하되 정지하는 제어회로를 구성하는 것이다.

카운터 제어 회로는 Set과 Reset 회로 2가지를 구성해야 한다. 카운터 회로를 구성하되

카운터는 릴레이 코일 K1 ~ K3 모두 가능하나 여기에서는 K3의 경우에는 전원이 들어 오면

사이클이 진행되지 않았는데도 카운터 1이 되므로 K3는 안되며

릴레이 코일 처음과 끝은 오류가 발생할 확률이 높으므로 K2 a 접점을 카운터와 직렬로 연결한다.

카운터가 완료되면 C1이 작동하여 C1 b접점이 열려 다시 시작할 수 없으므로 카운터 리셋을 해 주어야 한다.

그런데 카운터 리셋 스위치를 별도로 설치하라는 말이 없으므로 기존의 연속동작 스위치 PB2로 리셋을 해 주도록 한다.

​

#급속배기밸브 #카운터 #제어회로 #공기압회로 #설비보전기사 #리셋 #연속동작 #접점

#릴레이 #코일 #변위단계선도 #실린더 #사이클

다. 기본제어동작

① 초기상태에서 PB1 스위치를 ON-OFF 하면 다음 변위단계선도와 같이 동작합니다.

② 변위-단계선도다. 기본제어동작

라. 응용제어동작

  ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계선도와 같이 동작되도록 합니다.

첫번째 릴레이 코일은 다음 단계 릴레이 코일 b접점과 직렬로 연결되어야 하는데 K4와 연결되었으므로

K2로 수정 되어야 한다.

​

3. 이제 본격적으로 회로 하나 하나를 점검해 보자.

먼저 시작버튼 PB1을 누르면 접촉 스위치 S1이 붙어 있으므로 릴레이 코일 K1이 여자되고

자기 유지된다. 솔레노이드 Y1에 직렬로 연결된 K1 a접점이 붙어 솔레노이드 Y1이 작동을 하여 실린더 A를 전진시킨다. 첫번째 동작의 제어회로는 정상이다.

두번째 동작, A실린더가 전진하여 S2 스위치가 접촉되면 릴레이 코일 K2가 여자되고 자기유지된다.

K1 a접점은 전단계에서 접점이 붙어 K2의 시작준비가 완료된 상태이다.

K2가 작동하면 전단계에 K2 b접점이 떨어져 릴레이 코일 K1은 자기유지가 해제되고 솔레노이드 Y3와 직렬로 연결된

K2 a 접점이 붙어 Y3가 작동되고 실린더 B가 전진을 한다.

두번째 동작의 제어회로도 정상이다.

세번째 동작, B실린더가 진전을 하여 리밋 스위치 LS2를 치면 릴레이 코일 K3가 여자되고

두번째 동작 코일 K2는 K3 b접점에 의하여 자기유지가 해제되고 자기 유지가 해제되면서

솔레노이드 Y3에 직렬로 연결된 K2 a접점도 떨어져서 솔레노이드 Y3가 꺼지고 실린더 B는 후진을 하게 된다.

세번째 동작도 정상이다.

네번째 동작, 실린더 B가 후진을 하여 리밋 스위치 LS1을 치면 릴레이 코일 K4가 동작하게 되고 자기유지 하며

세번째 동작 코일 K3를 K4 b 접점으로 자기유지를 소자시키며 솔레노이드 Y2와 직렬로 연결된 K4에 의하여

Y2를 작동시키고 실린더 A를 후진시킨다. 네번째 동작도 정상이다.

이 때 한 사이클이 작동하면 릴레이 코일 K4는 K1 b접점과 직렬로 연결되어 있으므로

첫번째 동작이 시작되기 전까지는 자기유지가 되어 있는 상태가 된다.

이 회로는 K4 b 접점을 K2 b 접점으로 바꾸는 수정 사항 하나 밖에 없다.

​

【 응용 동작 】

※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계선도와 같이 동작되도록 합니다.

① 기존 회로에 타이머를 사용하여 B+ 후에 3초 후에 B를 후진을 시킨다.

타이머를 하나 더 설치를 하고 이를 리밋 스위치 LS2와 직렬로 연결하여 전원선에 연결하고

기존의 LS2 스위치는 T1 a접점으로 바꾼다.

​

③ 초기상태에서 PB1 스위치를 ON-OFF하면 기본제어동작의 사이클을 연속으로 반복하여 작업할 수 있어야 하며,

      사이클의 정지는 사이클을 3회 반복한 후 정지하여야 합니다. 시작스위치(PB1)를 다시 ON-OFF하면 스위치를 누르는

       것만으로 같은 작업이 반복되어야 합니다. (단, 작업 중에는 이를 표시하는 램프가 점등될 수 있어야 합니다.)

※ 카운터가 나오면 2가지를 나누어 생각한다.

    먼저 카운터가 나오면 연속동작 제어회로를 구성하라는 말이다. 다음으로 연속동작을 하되 정지하는 제어회로를 구성해

     야 한다. 즉, 카운터는 연속동작을 하고 카운터에서 제시한 횟수 만큼 사이클을 반복한 후 정지하라는 의미이다.

PB1을 누르고 손을 떼도 연속적인 동작을 반복하게 하려면 기존의 PB1을 새로운 릴레이 코일 K5 a접점으로 바꾸고

새로운 릴레이 코일을 PB1과 직렬로 연결하고 자기 유지를 시킨 다음 카운터 C12 b접점과 직렬로 연결하여

릴레이 코일 K5에 붙인다. PB1을 누르면 연속 동작이 반복되게 된다.

다음으로 카운터 회로 구성한다. 카운터 회로는 2단자로 구성되어 있다. 하나는 set 회로이고 다른 하나는 Reset 회로이다. 카운터 회로 C1은 한번 카운트 하면 바로 OFF가 되므로 Reset을 해 주어야 한다. 그런데 문제에서 PB1을 누르는 것 만으로 3회 반복하는 회로를 구성하라고 하였으므로 Reset 신호 접점을 별도의 스위치로 하지 않고 PB1으로 하라는 말이므로 Reset 신호 접점을 시작 버튼 PB1과 연동하도록 한다. 따라서 PB1으로 Reset도 할 수 있도록 카운터 Reset과 PB1을 직렬로 연결한다.

​

#카운터 #릴레이 #코일 #제어회로 #공기압회로 #설비보전기사 #사이클 #행정 #피스톤 #연속동작 #전기회로 #설계

이 회로는 실린더 A는 편솔레노이드로 제어를 하고, 실린더 B는 양솔레노이드로 제어를 하고 있다.

또한 실린더 A은 근접 Switch로 작동을 하고 실린더 B는 리밋 스위치로 제어를 하고 있다.

문제를 풀기 위해서 우선 변위 단계 선도를 분석해 보자.

변위단계선도 아래와 같이 실린더의 동작 상황을 보면 A+, B+, A-, B- 순으로 실린더가 동작한다.

변위 단계 선도 위 쪽의 동작신호를 보면 시작신호는 PB1이라고 하였고

PB1을 누르면 A실린더가 전진하여 S2를 터치하여 S2가 B실린더 S2가 동작 신호가 되고 B실린더가 전진하여

LS2를 치면 LS2가 A실린더의 후진신호가 되고

A실린더가 후진하여 S1을 터치하면 S1이 B실린더의 동작신호가 되어 B실린더가 후진하여 LS1를 치면

LS1은 A실린더의 동작신호가 되어 실린더 행정의 사이클이 반복된다.

​

이제 제어회로를 보아야 하는데 릴레이 코일의 경우는 작동을 직접 알기는 어려우므로

우선 뒤로 밀어 놓고 솔레노이드 동작을 보게 되면 솔레노이도 동작은 쉽게 할 수 있다.

솔레노이드는 Y1는 A+ & A-, Y2는 B+, Y3는 B- 의 동작을 만든다.

​

이제 릴레이 코일을 통한 동작을 하나씩 추적해 보자.

우선 시작신호 PB1을 눌러 K1을 작동시켜야 하는데 K5가 a접점으로 Normal Open 상태이다.

릴레이 코일 K5로 가보니 LS1↑이 눌러져 있으므로 K5가 작동하고 있으므로 K5 a접점은 Cross 상태가 된다.

따라서 K1은 터지게 되고 자기유지가 되며 솔레노이드와 K1을 찾아가 보면 Y1에 K1이 a접점으로 연결되어

실린더 A은 전진하게 된다. 따라서 이상없다.

다음 릴레이 코일 K2를 보면 실린더 A가 전진하여 S2를 터치하면 K1 a접점은 붙어 있으므로

K2는 여자되고 자기유지 된다. 솔레노이드 쪽으로 가보면 솔레노이드 Y2에 K2 a접점이 직렬로 연결되어

Y2가 동작을 하게 되어 B실린더가 전진한다. 이것도 이상없다.

다음 릴레이 코일 K3를 보자. 실린더 B가 전진을 하여 LS2를 치면 K2 a 접점과 직렬로 연결되어 있으므로

K3가 작동을 하고 자기유지된다. 솔레노이드 쪽으로 가보면 실린더 A를 후진을 시킬려면

솔레노이드 Y1을 소자를 시켜야 하는데 회로가 이상하다. K5 b접점이 있다. 이상하다.

K3 릴레이 코일이 작동을 하여 A실린더를 후진을 할려면 Y1이 꺼져야 하므로 K5 b접점이 K3 b접점으로 바뀌어야 한다.

이렇게 하여 A실린더가 후진을 하여 S1을 터치하면 K4가 작동을 하여 B실린더를 후진을 시켜야 하는데

솔레노이드 쪽으로 가보면 Y3와 K4 a접점과 직렬로 연결되어 전기회로에는 문제가 없다.

그런데 솔레노이드 Y3로 실린더 B를 후진시키기 위해서는 전기신호로 기계동작을 해야 하므로

K4가 자기유지 되어 있어야 한다. 그런데 릴레이 코일 쪽으로 와 보면 K4가 동작하게 되면

K1 ~ K4까지 연쇄적으로 OFF 되도록 되어 있어 자기유지 되지 못하고 모두 소자되어 버려

실린더 B가 기계적인 동작을 할 수 없게 된다.

이를 해결하기 위해서는 K4 시작 준비인 K3 a접점 아래로 자기유지 전선을 접속시켜야 한다.

이 때 Y2, Y3는 양솔레노이드 이므로 Y2에 K4 b접점을 직렬로 연결시켜 주어야 하나

K4가 작동하는 순간 K1 ~ K3가 연쇄적으로 OFF 되므로 K4 b접점을 설치할 필요가 없다.

이렇게 위 회로에서는 오류가 2가지가 있었다.

​

이제 응용 회로 문제를 풀어 보자.

  ※ 기본 제어 동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계 선도와 같이 동작되도록 합니다.

  ② 현재의 PB1 스위치 외에 연속시작 스위치와 정지 스위치 그리고 기타 부품을 사용하여 연속 사이클(반복 자동행정)

        회로를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

   가. 연속 시작 스위치를 누르면 연속 사이클 (반복 자동행정)로 계속 동작합니다.

   나. 정지 스위치를 누르면 연속 사이클 (반복 자동행정)의 어떤 위치에서도 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

        (단, 연속 정지 스위치는 주어진 어떤 형식의 스위치를 사용하여도 가능합니다.)

  ③ 실린더 A의 전진 속도는 5초가 되도록 배기 교축(meter-out)회로를 구성하여 조정하고 실린더 B의 전진 속도를 가능한

       빠르게 하기 위하여 급속배기 밸브를 사용합니다.

​

[문제 풀이]

  ① 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계 선도와 같이 동작되도록 합니다.

    ▣ B실린더 전진 후 3초 후에 A실린더가 전진하도록 타이머를 사용하여 Delay회로를  구성한다.

B실린더가 전진한 후에 3초 지연(On - Delay) 되어 A실린더를 후진하게 하려면 타이머를 하나 설치하면 된다.

타이머 T1을 설치하고 A실린더 후진 시작 신호인 LS2의 a 접점을 타이머 T1과 직렬로 연결한 다음

기존의 릴레이 코일 K3의 작동 신호는 타이머 T1의 a접점과 직렬로 연결하면 3초 지연 후 작동할 수 있도록 할 수 있다.

​

다음은 문제 ②번을 풀어 보도록 하자.

② 현재의 PB1 스위치 외에 연속시작 스위치와 정지 스위치 그리고 기타 부품을 사용하여 연속 사이클(반복 자동행정)

      회로를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

  가. 연속 시작 스위치를 누르면 연속 사이클 (반복 자동행정)로 계속 동작합니다.

  나. 정지 스위치를 누르면 연속 사이클 (반복 자동행정)의 어떤 위치에서도 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

        (단, 연속 정지 스위치는 주어진 어떤 형식의 스위치를 사용하여도 가능합니다.)

기존의 제어회로는 시작 신호 PB1을 누르면 한 사이클만 진행되도록 설계되었다.

이것을 사이클이 반복되도록 하려면 릴레이 코일을 하나더 설치하고 이 릴레이 코일 a접점을 PB1과 병렬로 접속을 한다. 따라서 릴레이 코일 K6를 설치하고 이를 PB2 버튼으로 작동하게 하며 자기 유지를 시킨 후

PB1과 병렬로 접속을 하며 언제 한 사이클이 끝나고 정지하도록 하기 위해서

릴레이 코일 K6와 직렬로 PB3 버튼을 연결하면 요구하는 회로가 완성된다.

​

문제 ③ 을 먼저 풀어 보도록 하자.

​

  ③ 실린더 A의 전진 속도는 5초가 되도록 배기 교축(meter-out)회로를 구성하여 조정하고 실린더 B의 전진 속도를

       가능한 빠르게 하기 위하여 급속배기 밸브를 사용합니다.

​

배기 교축 (meter-out) 밸브는 일방향 유량 조절 밸브라고도 하며 체크밸브와 교축밸브의 조합으로 체크밸브가

방향성을 갖기 때문에 체크밸브의 방향을 잘 생각해서 회로를 구성해야 한다. meter-in, meter-out 밸브 예는 아래와 같다.

이를 이용하여 실린더 A의 후진시 배기 교축 밸브의 설치는 다음과 같이 할 수 있다.

A 실린더 후진 배기측에 meter - out 밸브를 설치하면 된다.

다음 B 실린더 후진시 급속 배기밸브를 설치해 보자.

급속 배기밸브에서 점선 부분은 내부에 있는 배관을 의미한다. 급속배기밸브의 배관을 보면 기존과 같이 연결 배관을

통하여 배기도 하고 점선 부분 내부 배관을 통해 곧바로 외부로 배기를 하므로 신속히 배기를 할 수 있다.

그런데 실린더를 보면 편실린더의 경우에는 후진쪽은 피스톤 로드가 있어 전진 쪽 보다 공기의 양이 적기 때문에

후진이 전진 보다 배출되는 공기의 양이 적다. 따라서 조금만 배기를 하여도 되므로 쉽게 후진을 할 수 있다.

반면 후진의 경우에는 적은 공기의 압력으로 전진쪽의 많은 공기를 배출하여야 하므로 속도가 느리게 된다.

이런 이유로 일반적으로 편실린더의 경우 급속배기 밸브는 후진시에 속도를 빠르게 하기 위해 설치한다.

이번 문제에서는 전진시에 설치하라고 하였으므로 문제의 요구에 맞게 급속 배기 밸브를 설치한다.

공유압 회로 기초 5번째 전기회로 설계를 하여 보자.

지금까지 공부한 4개의 회로와 다른 점은 기존의 회로에서는 각각의 동작에 대응하여 솔레노이드를 설치하였으나 이번 설계에 있어서는 릴레이 코일 하나로 전체 사이클을 제어하는 제어회로이다. 즉, 릴레이 코일을 최소화하는 제어회로의 구성이다. 이런 제어회로를 구성하기 위해서는 양솔레노이드 밸브 2개로 구성하게 된다.

이제 제어회로를 설계해 보도록 하자.

​

[제1단계]

먼저 변위 - 단계 선도를 분석해 보자.

변위-단계 선도의 아래 부분에 실린더의 동작 상황을 표시한다.

A+ → B+ → A- → B- 순으로 작동한다.

이제 실린더의 동작 시작 신호를 변위 - 단계 선도 위 부분에 표시하자.

① 먼저 시작 신호는 PB1으로 하기로 하자.

PB1을 누르면 실린더 A가 전진을 하여 LS2를 치게 되고 이는 B의 전진 신호가 된다.

② LS2가 작동하면 실린더 B가 전진을 하여 LS4를 치게 되고 이는 B의 후진신호가 된다.

③ LS4가 작동하면 실린더 B가 후진을 하여 LS3을 치게 되고 이는 A의 후진 신호가 된다.

④ LS3가 작동하면 실린더 A가 후진을 하고 LS1을 치게 되고 이는 A의 전진신호가 된다.

⑤ LS1이 동작하게 되면 실린더 A가 전진을 하는 사이클의 반복이 시작된다.

​

[제2단계]

이제 변위-단계 선도의 분석을 마쳤으니 전기제어 회로를 그려 보자.

전기 제어 회로는 먼저 릴레이 콩일을 설치하는데 릴레이 코일 수를 최소화하여 1개를 설치한다. 릴레이 코일 하나로 제어회로를 구성하기 위해서는 제어그룹으로 나누어서 구성해야 한다. 이 때 제어 그룹을 나눌 때 하나의 실린더 동작이 1 그룹에 2번 들어가지 않도록 나누어 준다. 변위-단계 선에서 그룹을 나누어 보면 Ⅰ, Ⅱ 그룹으로 나눌 수 있고 그룹 Ⅰ 에서 실린더의 동작을 구분해 주는 것이 LS2가 되고, 그룹 Ⅰ 의 동작이 끝난 것을 알려주는 신호도 되며, LS4는 2개 그룹의 동작을 구분해 주는 신호가 된다. 또한 LS3은

다음 솔레노이드는 4개로 주어졌으므로 4개를 설치한다. 그룹Ⅱ 안에서 제어신호를 바꾸어 주는 기능하게 된다.

위 회로에서는 제어 그룹이 2개 이므로 릴레이 코일 하나로 제어가 가능하다.

릴레이 코일의 동작은 변위-단계 선도의 동작 순서에 따라 K1 : A+, B+, B-, A- 의 동작을 수행하게 되며, 솔레노이드 스위치는 Y1 : A+ , Y2 : B+, Y3 : B-, Y4 : A- 의 동작을 수행하게 되므로 전기 제어회로의 아래 부분에 이를 표시를 한다.

​

[3단계]

첫번째 그룹의 동작의 제어회로를 작성하여 보자.

첫번째 그룹의 동작의 시작신호는 PB1으로 시작을 하므로 PB신호와 마지막 시작신호 LS1 a접점을직렬로 연결한 다음 이를 자기유지 접점과 병렬로 연결한다. 그런 다음 이 제어회로를 그룹을 분하는 신호의 LS4의 b접점과 직렬로 연결하여 릴레이 코일 K1에 붙인다. 이제 실린더 A를 전진시키기 위해서는 솔레노이드 Y1 를 작동하게 해야 하는데 이 작업을 해 보자.

솔레노이드 Y1을 작동하게 하기 위해서는 그룹 Ⅰ 전원선을 활성화 시켜야 하는데 그러기 위해서 전원선과 그룹 Ⅰ 전원선을 전원선 사이에 K1 a접점을 연결한 다음 솔레노이드 Y1 에 연결한다. 실린더 A가 전진하여 LS2를 치게 되면 실린더 B를 진진시키는 시작신호가 된다. 따라서 실린더 B를 전진시키기 위해서는 솔레노이드 Y3가 작동하게 해야 하므로 그룹 Ⅰ 의 전원선과 솔레노이드 Y3 사이에 LS3의 a접점을 연결한다.

​

[4단계]

이제 그룹 Ⅱ 의 동작을 제어하는 제어회로를 구성해 보자.

그룹 Ⅱ 의 동작신호는 그룹의 동작을 나누어 주는 LS4에 의해 시작된다. 실린더 B가 전진을 하여 LS4를 치게 되면 LS4 b접점에 의하여 릴레이 코일 K1이 OFF 된다. 그런데 그룹 Ⅱ 의 동작이 시작되게 하려면 먼저 전원선과 그룹 Ⅱ 의 전원선 사이에 릴레이 코일 K1의 b접점으로 연결하여 릴레이 코일 K1이 OFF 되면 전원이 활성화되도록 하고 이를 솔레노이드 Y4에 연결한다. 솔레노이드 Y4가 작동하여 B실린더가 후진을 하여 LS3을 치게 되면 LS3 a 접점을 솔레노이드 Y2와 그룹 Ⅱ 의 전원선 사이에 연결하여 실린더 A가 후진하도록 한다.

​

[참고]

이 설계 방법은 실무에서는 잘 사용되지 않으나 자격 시험에는 출제가 종종 되므로 익혀 두는 것이 좋다. 그런데 여기서 이렇게 그룹 전원선 Ⅰ, Ⅱ로 나누면 배선은 어떻게 하냐 하는게 궁금할 수 있는데 전원선 불필요한 부분을 정리하면 쉽게 이해할 수 있다.

이와 같이 정리하면 전선 배선 문제도 쉽게 이해할 수 있다.

공유압 회로 기초 4번째 전기회로 설계를 하여 보자.

지금까지 공부한 3개의 회로와 다른 점은 기존의 회로에서는 편솔레노이드 밸브

1개와 양솔레노이드 밸브 1개로 구성되어 있었는데 이번에는 양솔레노이드 밸브 2개로 구성되어 있다.

기존의 회로에서는 각각의 릴레이 코일이 작동하고 마지막의 릴레이 코일이 작동을 하면 전체 릴레이 코일을 순차적으로 OFF시켜 릴레이 코일을 초기화하였는데

이번 회로에서는 각각의 릴레이 코일이 작동을 하면 앞전의 릴레이 코일이 OFF시키고 4개의 솔레노이드가 각각 한 동작을 하도록 하는 회로이다.

​

[제1단계]

먼저 변위 - 단계 선도를 분석해 보자.

변위-단계 선도의 아래 부분에 실린더의 동작 상황을 표시한다.

A+ → B+ → A- → B- 순으로 작동한다.

이제 실린더의 동작 시작 신호를 변위 - 단계 선도 위 부분에 표시하자.

① 먼저 시작 신호는 PB1으로 하기로 하자.

PB1을 누르면 실린더 A가 전진을 하여 LS2를 치게 되고 이는 B의 전진 신호가 된다.

② LS2가 작동하면 실린더 B가 전진을 하여 LS4를 치게 되고 이는 B의 후진신호가 된다.

③ LS4가 작동하면 실린더 B가 후진을 하여 LS3을 치게 되고 이는 A의 후진 신호가 된다.

④ LS3가 작동하면 실린더 A가 후진을 하고 LS1을 치게 되고 이는 A의 전진신호가 된다.

⑤ LS1이 동작하게 되면 실린더 A가 전진을 하는 사이클의 반복이 시작된다.

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[제2단계]

이제 변위-단계 선도의 분석을 마쳤으니 전기제어 회로를 그려 보자.

전기 제어 회로는 먼저 릴레이 콩일을 설치하는데 릴레이 코일은 실린더의 동작수 만큼 설치하므로 4개를 설치한다.

다음 솔레노이드는 4개로 주어졌으므로 4개를 설치한다.

릴레이 코일의 동작은 변위-단계 선도의 동작 순서에 따라 K1 : A+, K2 : B+, K3 : B-, K4 : A- 의 동작을 수행하게 되며, 솔레노이드 스위치는 Y1 : A+ , Y2 : A-, Y3 : B+, Y4 : B- 의 동작을 수행하게 되므로 전기 제어회로의 아래 부분에 이를 표시를 한다.

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[3단계]

첫번째 동작의 제어회로를 작성하여 보자.

첫번째 동작 시작신호는 PB1으로 시작을 하므로 PB신호와 마지막 시작신호 LS1 a접점을직렬로 연결한다. 그런데 이번에는 기존 회로와는 달리 여기에 마지막 릴레이 코일 K4의 a접점을 다시 직렬로 연결한 후에 이를 자기유지 접점과 병렬로 연결한다. 그런 다음 이 제어회로를 다음 단계 동작 코일의 b접점과 직렬로 연결하여 릴레이 코일 K1에 붙인다. 이렇게 하는 이유는 다음 단계 동작을 위해 릴레이 코일 K2가 작동하면 첫번째 동작을 위한 릴레이 코일 K1은 OFF 시키라는 의미이다.

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[4단계]

이제 2~4번째 동작을 제어하는 제어회로를 구성해 보자.

2~4번째 동작은 같은 패턴으로 앞의 제어 회로를 그대로 복사해서 사용할 수 있다.

두번째 동작은 시작 신호를 앞전 단계 릴레이 코일의 a접점과 직렬로 연결한 후 이를 자기 유지 접점과 병렬로 연결한 후에 바로 뒤 릴레이 코일 b접점과 직렬로 연결한 후 릴레이 코일 K2에 붙여 준다. 이러한 패턴은 릴레이 코일 K2 ~ K4 까지 같다.

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[5단계]

이번 단계에서는 쉽게 알 수 있는 접점의 명칭을 부여한다.

먼저 자기 유지 접점의 명칭은 부여한다. 자기 유지 접점은 해당 릴레이 코일의 a접점이므로 K2 ~ K4 까지의 명칭을 차례로 부여한다. 다음은 시작 신호와 직렬로 연결하는 a접점은 전단계 릴레이 코일의 접점이므로 K1 ~ K3까지 명칭을 부여하는데 이는 전단계 릴레이 코일이 작동을 하면 다음 다음의 동작 준비를 하라는 의미가 된다. 그런 다음 이들과 직렬로 연결하는 b접점은 다음 단계의 릴레이 코일의 b접점이므로 각각 K3, K4, K1의 명칭을 부여한다. K4릴레이 코일에 K1의 b접점을 붙이는 것은 연속하여 동작을 한다는 전체하에 다음 동작과 관련된 릴레이 코일이 K1이기 때문이다.

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[6단계]

2~4번째 동작의 제어회로를 구성해 보자.

두번째 동작신호는 LS2이다. (첫번째 동작, A 실린더가 전진하여 LS2를 치면 두번째 동작이 시작된다) LS2작동하여 a접점이 닫히면 K2가 여자되고 이를 이용하여 B실린더를 전진시켜야 하므로 Y3 솔레노이드에 K2 a접점을 직렬로 붙여 주면 된다.

3번째 동작 B실린더 후진은 LS4가 시작 신호가 된다. B 실린더가 전진하여 LS4를 터치하면 LS4 a접점이 붙어 K3가 여자되고 이를 이용하여 B 실린더를 후진시켜야 하므로 Y4 솔레노이드를 ON 시키기 위해 Y4 솔레노이드에 K3 a접점을 직렬로 붙여 준다. 이 때 앞의 전기제어 회로에서는 양솔레노이드에 신호가 동시에 작용하는 것을 방지하기 위해 Y3 솔레노이드에 K3의 b접점을 설치하였으나 이번 회로에서는 해당 동작을 위한 릴레이 코일이 작동하면 전단계의 릴레이 코일을 OFF시키도록 후단 릴레이 코일의 b접점을 앞단계의 릴레이 코일에 직렬로 연결하였으므로 여기에서는 추가 조치를 하지 않아도 된다.

4번째 동작의 신호는 LS3이 된다. B 실린더가 후진을 하여 LS3를 터치하면 LS3 a접점이 붙게 되고 K4가 여자되는데 이를 이용하여 A 실린더를 후진시켜야 하므로 Y2 솔레노이드를 ON 시켜야 하므로 Y2 솔레노이드에 K4 a접점을 직렬로 붙여 준다.

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[7단계]

마지막 회로 보정 작업이 필요하다.

위 회로를 자세히 보면 처음 시작 신호 PB1을 눌러도 초기 상태에서 K4 a접점이 시작신호와 직렬로 연결되어 있어 릴레이 코일 K1이 작동하지 않는다. 따라서 시작 신호 PB1 을 누를 때 K1이 작동될 수 있도록 조치를 해 주어야 한다. 방법은 시작 준비 버튼으로 PB2 를 설치하여 K4를 먼저 여자 시키는 준비작업이 필요하다. 따라서 K4의 제어 회로에 PB2를 병렬로 연결하는 것이 필요하다. 이렇게 PB2를 설치하고 먼저 시작 준비를 위한 PB2를 누르면 K4가 자기 유지되고 K4가 작동되므로 첫번째 동작 제어회로가 시작 준비가 되므로 이 때 PB1을 누르면 K1 부터 K4까지 순차적으로 작동하여 실린더가 작동을 하게 되고 한 사이클이 끝나도 K4는 자기 유지 되므로 그 다음 부터는 PB1을 누르면 제어회로가 작동하게 된다. 그런데 위 회로에서 처음 동작 제어 회로의 K4와 PB2을 함께 없애도 작동을 하게 되는데 복잡한 회로를 구성할 경우 오동작이 발생하는 경우가 많아 위와 같이 시작 준비 PB2 를 설치하고 초기 동작 제어회로에 K4를 직렬로 연결하는 것을 기본으로 하고 있다.

공유압 회로 기초 2번째 전기회로 설계를 하여 보자.

두번째 회로와 다른 점은 실린더 A,B의 동작순서가 바뀌었다.

동작 순서가 바꾸면 제어회로는 어떻게 바뀌는지 살펴보자.

[제1단계]

먼저 변위 - 단계 선도를 분석해 보자.

변위-단계 선도의 아래 부분에 실린더의 동작 상황을 표시한다.

A+ → B+ → A- → B- 순이 되겠다.

이제 실린더의 동작 시작 신호를 변위 - 단계 선도 위 부분에 표시하자.

① 먼저 시작 신호는 PB1으로 하기로 하자.

PB1을 누르면 실린더 A가 전진을 하여 LS2를 치게 되고 이는 B의 전진 신호가 된다.

② LS2가 작동하면 실린더 B가 전진을 하여 LS4를 치게 되고 이는 A의 후진신호가 된다.

③ LS4가 작동하면 실린더 A가 후진을 하여 LS1을 치게 되고 이는 B의 후진 신호가 된다.

④ LS1가 작동하면 실린더 B가 후진을 하고 LS3을 치게 되고 이는 A의 전진신호가 된다.

⑤ LS3이 동작하게 되면 실린더 A가 전진을 하는 사이클의 반복이 시작된다.

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[제2단계]

이제 변위-단계 선도의 분석을 마쳤으니 전기제어 회로를 그려 보자.

전기 제어 회로는 먼저 릴레이 콩일을 설치하는데 릴레이 코일은 실린더의 동작수 만큼 설치하므로 4개를 설치하게 되는데 이번에는 5개를 설치하였다. 이는 이번 설계에서는 실린더 4개의 동작을 완료한 후에 리셋을 하는 릴레이 코일이다.

다음 솔레노이드는 3개로 주어졌으므로 3개를 설치한다.

릴레이 코일의 동작은 변위-단계 선도의 동작 순서에 따라 K1 : A+, K2 : B+, K3 : A-, K4 : B- 의 동작을 수행하게 되며, 솔레노이드 스위치는 Y1 : A+ & A-, Y2 : B+, Y3 : B- 의 동작을 수행하게 되므로 전기 제어회로의 아래 부분에 이를 표시를 한다.

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[3단계]

첫번째 동작의 제어회로를 작성하여 보자.

첫번째 동작은 Start 스위치 PB1을 누르면 릴레이 코일 K1이 작동하고 K1에 의해서 솔레노이드 Y1이 작동을 하여 실린더 A가 전진하는 동작이 이다. 이는 다음과 같이 구성한다. PB1 A접점을 병렬로 K1 A접점으로 자기유지 시킨다. 이는 앞의 회로 구성과 다른 점이다.

앞의 회로설계에서는 PB1을 최종 동작 신호 LS3 b접점을 눌린 것을 PB1과 직렬로 연결한 후 자기유지 회로를 구성하였는데 지금은 PB1 회로를 곧바로 자기 유지한다.

이를 다시 마지막 릴레이 코일 K4 b접점과 직렬로 연결하여 릴레이 코일 K1에 붙인다. 이제 솔레노이드 Y1에 K1 a 접점을 직렬로 연결하여 전원선에 연결하면 첫번째 동작을 완성하게 된다.

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[4단계]

이제 2~4번째 동작을 제어하는 제어회로를 구성해 보자.

2~4번째 동작은 같은 패턴으로 앞의 제어 회로를 그대로 복사해서 사용할 수 있다.

2~4단계 동작 제어 부분은 먼저 동작 신호 리밋스위치 LS와 병렬로 자기 유지를 한 다음 이을 전단계 릴레이 코일 a접점과 직렬로 연결한 후 릴레이 코일에 붙여 주면 된다. 이런 작업은 4번째 동작까지 반복하여 해 주면 된다. 그런데 K5 릴레이 코일의 경우에는 K5 b접점이 첫번째 동작 제어부에 직렬로 연결되어 있다. 따라서 K5 릴레이 코일이 작동을 하면 연쇄적으로 K1 ~ K5 코일이 연쇄적으로 OFF가 되어 초기화가 되므므로 K5 릴레이 코일은 자기유지를 할 필요가 없다.

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[5단계]

이번 단계에서는 쉽게 알 수 있는 접점의 명칭을 부여한다.

먼저 자기유지 접점은 자기 코일의 명칭을 쓰면 되고

이것과 직렬로 연결하는 하는 접점은 전단계 릴레이 코일 명칭을 쓰면 된다.

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[6단계]

2~4번째 동작의 제어회로를 구성해 보자.

두번째 동작신호는 LS2이다. (첫번째 동작, A 실린더가 전진하여 LS2를 치면 두번째 동작이 시작된다) LS2작동하여 a접점이 닫히면 K2가 여자되고 이를 이용하여 B실린더를 전진시켜야 하므로 Y2 솔레노이드에 K2 a접점을 직렬로 붙여 주면된다.

3번째 동작 A실린더 후진은 LS4가 시작 신호가 된다. B 실린더가 전진하여 LS4를 터치하면 LS4 a접점이 붙으면 K3가 여자되고 이를 이용하여 A 실린더를 후진시켜야 하므로 Y1 솔레노이드를 OFF 시키기 위해 Y1 솔레노이드에 K3 b접점을 직렬로 붙여 준다.

4번째 동작의 신호는 LS1이 된다. A 실린더가 후진을 하여 LS1를 터치하면 LS1 a접점이 붙게 되고 K4가 여자되는데 이를 이용하여 B 실린더를 후진시켜야 하므로 Y3 솔레노이드를 ON 시켜야 하므로 Y3 솔레노이드에 K3 a접점을 직렬로 붙여 준다. 이 때 Y2, Y3 솔레노이드는 양솔레노이드 밸브에 함께 붙여 있고 K2 릴레이 코일이 현재 살아 있어 Y2 솔레노이도도 ON 상태에 있므로 2개의 신호가 함께 작동하는 신호의 중복 문제를 해결하기 위하여 Y2 솔레노이드를 OFF 시켜 주어야 하므로 Y2 솔레노이드에 K4 b접점을 직렬 연결시켜 주어야 한다.

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[7단계]

B실린더의 후진이 끝나면 LS3를 치게 되고 이는 회로의 리셋신호가 된다.

LS3가 ON이 되면 a 접점이 붙어 K5가 여자가 되고 이는 첫번째 동작 제어의 K5의 b접점으로 K1 릴레이 코일에서 부터 연쇄적으로 K5 릴레이 코일을 OFF 시켜 제외회로 부분이 완전히 초기화된다. 이 회로 설계방법이 첫 동작 부터 마지막 동작까지 동일한 패턴으로 작성하게 되어 가장 손쉬운 회로 설계 방법이라고 할 수 있겠다.

공유압 회로 기초 2번째 전기회로 설계를 하여 보자.

첫번째 회로와 다른 점은 실린더 A,B의 동작순서가 바뀌었다.

동작 순서가 바꾸면 제어회로는 어떻게 바뀌는지 살펴보자.

[제1단계]

먼저 변위 - 단계 선도를 분석해 보자.

변위-단계 선도의 아래 부분에 실린더의 동작 상황을 표시한다.

A+ → B+ → B- → A- 순이 되겠다.

이제 실린더의 동작 시작 신호를 변위 - 단계 선도 위 부분에 표시하자.

① 먼저 시작 신호는 PB1으로 하기로 하자.

     PB1을 누르면 실린더 A가 전진을 하여 LS2를 치게 되고 이는 B의 전진 신호가 된다.

② LS2가 작동하면 실린더 B가 전진을 하여 LS4를 치게 되고 이는 B의 후진신호가 된다.

③ LS4가 작동하면 실린더 B가 후진을 하여 LS3을 치게 되고 이는 A의 후진 신호가 된다.

④ LS3가 작동하면 실린더 A가 후진을 하고 LS1을 치게 되고 이는 A의 전진신호가 된다.

⑤ LS1이 동작하게 되면 실린더 A가 전진을 하는 사이클의 반복이 시작된다.

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[제2단계]

이제 변위-단계 선도의 분석을 마쳤으니 전기제어 회로를 그려 보자.

전기 제어 회로는 먼저 릴레이 콩일을 설치하는데 릴레이 코일은 실린더의 동작수 만큼 설치하므로 4개를 설치하게 되고 다음 솔레노이드는 3개로 주어졌으므로 3개를 설치한다.

릴레이 코일의 동작은 변위-단계 선도의 동작 순서에 따라 K1 : A+, K2 : B+, K3 : B-, K4 : A- 의 동작을 수행하게 되며, 솔레노이드 스위치는 Y1 : A+, Y2 : A-, Y3 : B+ & B- 의 동작을 수행하게 되므로 전기 제어회로의 아래 부분에 이를 표시를 한다.

[3단계]

첫번째 동작의 제어회로를 작성하여 보자.

첫번째 동작은 Start 스위치 PB1을 누르면 릴레이 코일 K1이 작동하고 K1에 의해서 솔레노이드 Y1이 작동을 하여 실린더 A가 전진하는 동작이 이다. 이는 다음과 같이 구성한다. PB1 A접점을 최종 동작 신호 LS1과 직렬로 연결하고 이를 다시 K1 A접점으로 자기유지 시킨다. 이를 다시 마지막 릴레이 코일 K4 b접점과 직렬로 연결하여 릴레이 코일 K1에 붙인다. 이제 솔레노이드 Y1에 K1 a 접점을 직렬로 연결하여 전원선에 연결하면 첫번째 동작을 완성하게 된다.

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[4단계]

이제 2~4번째 동작을 제어하는 제어회로를 구성해 보자.

2~4번째 동작은 같은 패턴으로 앞의 제어 회로를 그대로 복사해서 사용할 수 있다.

각 릴레이 코일 위에 리밋스위치 LS와 병렬로 자기 유지 A접점을 연결하고 이를 A접점과 직렬로 연결하여 릴레이 코일에 붙인다. 이는 2번에서 4번까지 똑같으므로 복사하여 사용한다. 그리고 알 수 있는 접점 명칭을 먼저 부여해 준다. K2, K3, K4의 자기유지 접점의 명칭을 부여하고 아래 쪽 A접점은 전단계 릴레이 코일의 A접점이므로 차례로 K1, K2, K3의 명칭을 부여해 준다.

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[5단계]

이제 2번째 동작에서 4번째 동작의 제어회로를 구성하여 보자.

먼저 2번째 동작은 A실린더가 LS2를 치면서 시작된다. LS2가 동작하면 K2 코일이 터지면서 Y3 솔레노이드가 작동하도록 직렬로 K2 A접점을 전원선에 연결한다. 마찬가지로 3번째 동작도 LS4의 작동으로 실린더 B를 후진시켜야 하는데 K3로 실린더 B를 후진시켜야 하는데 이는 YS 솔레노이드 전원선 쪽으로 K3 b접점을 붙여 주면 된다.

4번째 동작은 LS3가 작동하여 실린더 A를 후진시켜야 하므로 Y2 솔레노이드에 K4 a접점을 연결하면 된다. 이 때 주의할 점은 Y1, Y2는 양 솔레노이드 이므로 신호가 중복현상이 일어나므로 이를 방지하기 위해 Y1 솔레노이드 제어부에 K4 b접점을 설치한다. 이렇게 하면 전기회로 구성은 일단 끝나게 된다.

그런데 이 회로를 자세히 살펴보면 2군데 오류가 발생할 수 있다.

첫번째는 K4 릴레이 코일이 터지면 K1 ~ K4까지 연쇄적으로 릴레이 코일이 off가 되므로

순간적으로 회로가 초기화된다. 따라서 K4가 자기유지 되지 않게 되고 K4가 자기 유지되지 않으면 순간적으로 K4가 ON 된 후 OFF 되므로 Y2 솔레노이드는 ON 되자마다 OFF 되므로 실린더 A는 후진을 하지 못하고 정지하게 된다. 이를 해결하기 위해서는 K4가 작동을 하면 바로 초기화 시키지 않고 릴레이 A를 완전히 후진 시킨 후에 초기화가 되어야 하므로 LS1이 작동할 때까지 K4는 자기 유지가 되도록 해야 한다. 따라서 K4의 자기유지 접점을 K3 a접점 아래로 연결하고 LS1에 의해서 릴레이 코일 K4가 OFF 되도록 해야 한다.

이를 제어 회로에 반영하면 다음과 같다.

이렇게 해서 회로가 완성되는데 여기에도 오류가 있어 수정을 해줘야 한다.

위 회로도를 보면 리밋스위치 LS1을 보면 리밋 스위치가 2개가 제어부에 설치되어 있다. 그런데 실제 리밋스위치에 전선을 연결할려고 하면 리밋 스위치에는 단자가 1개 밖에 없어서 리밋스위치 접점 2개를 연결할 수가 없다. 따라서 이를 다시 보정해 주어야 한다.

이를 보정하는 방법은 또 다른 릴레이 코일을 하나더 설치하여 이를 LS1에 의해 작동하고 기존 2개의 스위치를 릴레이 코일 접점으로 대체하는 것이다.

위 그림과 같이 릴레이 코일 K5를 설치하고 이는 LS1에 의해서 작동하게 하고 기존의 초기 동작 LS1 a접점은 K5 a접점으로 교체하고 LS1 b 접점을 K5 b 접점으로 수정해 주면 된다. 이와 같이 하여 모든 회로구성을 완료하게 된다.