전기 공기압 회로 설계 및 구성 작업 문제 11 - 설비 보전 기사

1. 요구사항

  ▣ 지급된 재료 및 시설을 사용하여 아래 작업을 완성하시오.

  ▣ 작품을 제출한 후에는 재작업을 할 수 없음을 유의하여 작업하시오.

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가. 공기압 기기 배치

  ① 공기압 회로도와 같이 공기압 기기를 선정하여 고정판에 배치하시오. (단, 공기압 기기는 수평 또는 수직 방향으로

       수험자가 임의로 배치하고, 리밋 스위치는 방향성을 고려하여 설치하시오.)

  ② 공기압 호스를 적절한 길이로 절단 및 사용하여 기기를 연결하시오. (단, 공기압 호스가 시스템 동작에 영향을 주지

        않도록 정리하시오.)

  ③ 작업 압력 (서비스 유닛)을 0.5 ± 0.05 MPa로 설정하시오.

  ④ 실린더 A 동작은 유도형 센서나 용량형 센서를 사용하고, 실린더 B 동작은 전기 리밋스위치를 사용하여 구성하시오.

  ⑤ 작업이 완료된 상태에서 압축공기를 공급했을 때 공기 누설이 발생화지 않도록 하시오.

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나. 공기압 회로 설계 및 구성

  ① 전기 회로도 중 오류 부분은 수험자가 정정하여 기본 제어 동작을 만족하도록 시스템을 구성하시오. (단, 릴레이의

       개수가 증가되거나 감소되지 않도록 작업하시오.)

  ② 응용 제어 동작을 만족하도록 시스템을 변경하시오.

  ③ 전기 배선은 전원의 극성에 따라 +24V는 적색, -0V는 청색 (또는 흑색)의 리드선을 구별하여 사용하시오.

  ④ 작업이 완료된 상태에서 전원을 투입했을 때 쇼트가 발생하지 않도록 하시오.

  ⑤ 지정되지 않은 누름 버튼 스위치는 자동 복귀형 스위치를 사용하시오. (단, 비상정지 스위치 등 해제 동작이 필요한

        스위치는 유지형 스위치를 사용할 수 있습니다.)

  ⑥ 모든 동작은 전원을 유지한 상태에서 재동작이 가능하도록 회로를 구성화시오.

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2. 수험자 유의사항

 ※ 다음의 유의사항을 고려하여 요구사항을 완성하시오.

  ① 시험 시작 전 장비 이상 유무를 확입합니다.

  ② 시험 중 반드시 시험 감독 위원의 지시에 따라야 하며 시험 시간 동안 시험 감독위원의 지시가 없는 한 시험장을 임의

       로 이탈할 수 없습니다.

  ③ 시험에 필요한 기기 이외의 부품이나 장비에 임의로 접촉하지 않도록 주의하시기 바랍니다.

  ④ 공기압 호스의 제거는 공급 압력을 차단한 후 실시하시기 바랍니다.

  ⑤ 전기 연결의 합선시 즉시 전원 공급 장치의 전원을 차단하시기 바랍니다.

  ⑥ 액추에이터의 작동 부분에는 전선 및 호스가 접촉되지 않도록 주의하여야 합니다.

  ⑦ 수험자는 작업이 완료되면 시험 감독위원의 확인을 받아야 하고, 시험 감독위원의 지시에 따라 동작시킬 수 있어야

       합니다. (단, 평가 시 전원이 유지된 상태에서 2회 동작 시도하여 동일하게 정상 동작이 되어야 하며, 1회만 동작하고

        2회째 시도 시 정상적으로 동작하지 않으면 인정하지 않습니다.)

  ⑧ 기본 제어 동작을 완성하고 반드시 시험감독위원의 평가를 받은 후 응용제어 동작을 수행하여야 합니다.

  ⑨ 평가 종료 후 작업한 자리의 부품을 정리하여 모든 상태를 초기 상태로 정리하시기 바랍니다.

  ⑩ 다음 사항은 실격에 해당하여 채점 대상에서 제외합니다.

    ㉠ 수험자 본인이 수험 도중 시험에 대한 기권 의사를 표현하는 경우

    ㉡ 실기시험 과정 중 1개 과정이라도 불참한 경우

    ㉢ 시설 · 장비의 조작 또는 재료의 취급이 미숙하여 위해를 일으킬 것으로 시험감독위원 전원이 합의하여 판단한 경우

    ㉣ 시험감독위원의 지시에 불응한 경우

    ㉤ 기본 제어 동작을 시험 감독위원에게 확인 받지 않고 다음 작업을 진행한 경우

    ㉥ 설비보전기사 실기 과제 중 한 과제라도 응시하지 않은 경우

    ㉦ 설비보전기사 실기 과제 "전기 공기압 회로 설계 및 구성 작업, 전기 유압회로 설계 및 구성 작업" 중 하나라도 0점인

         과제가 있는 경우

    ㉧ 작업을 수험자가 직접 하지 않고 다른 사람으로 부터 도움을 받아 작업을 할 경우

    ㉨ 시험 중 타인과 대화를 하거나 다른 수험자의 작품을 고의적으로 모방하는 경우

    ㉩ 시험 중 휴대폰을 사용하거나 인터넷 및 네트워크 환경을 이용할 경우

    ㉪ 시험 중 시험감독위원의 지시 없이 시험장을 이탈한 경우

    ㉫ 시험장 물품을 시험감독위원의 허락없이 반출한 경우

    ㉬ 본인의 지참공구 외에 타인의 공구를 빌려서 사용한 경우

    ㉭ 지급된 재료 이외의 재료를 사용한 경우

    ㉮ 시험시간 내에 작품을 제출하지 못한 경우

    ㉯ 기본 제어 동작을 공기압 회로도와 기능이 상이한 기기로 구성하거나 기기를 누락하여 구성한 경우

    ㉰ 기본 제어 동작이 문제와 일치하지 않는 작품

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3. 도면

 

 

다. 기본 제어 동작

  ① 초기상태에서 시작 스위치(PB1)를 ON-OFF하면 아래 변위단계선도와 같이 동작합니다.

  ② 변위-단계선도

 

라. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 연속동작 스위치(PB2) 및 연속정지 스위치(PB3)를 추가하여 다음과 같이 동작하도록 합니다.

    ㉠ 연속동작 스위치를 ON-OFF하면 기본제어동작이 연속 사이클로 동작되어야 하고 연속정지 스위치를 ON-OFF하면

         실린더는 전부 후진한 후 정지합니다.

  ② 비상 스위치(PB4)를 추가하여 다음과 같이 동작토록 합니다.

    ㉠ 비상 스위치를 누르면 실린더 A는 전진하고 실린더 B는 후진되어야 합니다.

  ③ 실린더 A의 전·후진속도와 실린더 B의 전·후진속도가 같도록 배기공기 교축(meter- out)방법에 의해 조정합니다.

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【 문제 풀이 】

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1. 기본 제어 동작

  ▣ 기본 제어 동작 설계 도면의 오류를 체크하기 전에 우선 변위 단계 선도의 동작상황과 시작 신호 그리고 제어 회로에서

        쉽게 알 수 있는 솔레노이드의 동작 상황을 확인해 보자.

 

회로 설계의 오류를 찾기 앞서 먼저 초기 상태를 확인해 보자.

초기 상태에서는 릴레이 코일과 솔레노이드 중 릴레이 코일 K3와 K4는

근접 스위치 및 LS1 a접점이 눌려져 있으므로 K3, K4가 ON 된 상태에 있다.

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이제 각 변위 단계별로 작동 상황을 추적하여 보자.

첫번째 단계, 시작 신호 PB1을 누르면, 공기압 회로도는 근접 스위치 S1 접촉되어 있는데

전기회로도는 리밋 스위치 LS1 a접점이 시작 신호 PB1과 직렬로 연결되어 있다. 공기압 회로도와 맞질 않다.

공기압 회로도에 맞게 수정해야 한다. LS1 a접점을 근접 스위치 S1으로 바꾸어 주어야 한다.

그리고 릴레이 코일 K1의 자기 유지 해제도 실린더 A를 후진시키는 릴레이 코일 K4 b접점으로 해야 한다.

이렇게 수정하면 PB1을 누르면 K1 a접점으로 자기 유지하고 다음 단계 시작 준비를 하고

솔레노이드 Y1을 ON시켜 A실린더를 전진시킨다.

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두번째 동작, A실린더가 전진을 하여 근접 스위치 S2에 접근하면 전단계에서

다음 단계 시작 준비인 K1 a접과 직렬로 릴레이 코일 K2에 연결되어 릴레이 코일 K2가 여자되고

K2 a접점으로 자기 유지하고 다음 단계 시작 준비를 하고 솔레노이드 밸브 Y2와 K4 b접점과 직렬로 연결되었는데

Y2는 K3 b접점으로 연결되어야 한다.

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세번째 동작, B실린더가 전진을 하여 리밋스위치 LS2를 치면 리밋스위치 LS2 a접점과 전단계에서 다음 단계 시작 준비 릴레이인 K2 a 접점으로 릴레이 코일 K3와 직렬로 연결되어 K3가 여자되고 K3 a접점으로 자기유지되고 다음 단계 시작준비를 하고 B실린더를 스프링에 의해 후진을 시켜야 하므로 솔레노이드 Y2를 OFF 시켜야 하므로 K3 b접점을 Y2와 직렬로 연결시켜야 한다.

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네번째 동작, B실린더가 후진을 하면 리밋 스위치 LS1 이 b접점으로 눌려져 있거나 a접점 상태로 있어야 하는데 a접점으로 눌려져 있으므로 리밋 스위치 LS1을 b접점으로 눌려져 있도록 해야 하는 것이 맞다. 리밋 스위치 LS1이 눌려지면 릴레이 코일 K4가 여자되면 네번째 동작인 A실린더가 스프링에 의해 후진하도록 해야 한다. 이는 K4 b접점으로 릴레이 코일 K1을 소자시키면 K1 a접점이 솔레노이드 Y1을 OFF 시켜 A실린더는 후진을 한다.

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이상의 내용을 정리하면 다음과 같다. (수정해야 할 사항이 제일 많은 문제이다.)

 

 

2. 응용 제어 동작

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응용제어동작은 먼저 공기압 회로도를 수정하라고 하였다. 공기압의 기계적인 요소인

③ 실린더 A의 전·후진속도와 실린더 B의 전·후진속도가 같도록 배기공기 교축(meter-

out)방법에 의해 조정합니다.

를 먼저 풀어 보자.

이 문제는 실린더 A, B 모두에 배기 공기 교출 밸브를 설치하여 배기압을 같도록 조정하면 된다.

 

다음 응용 문제를 풀어 보자.

※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

① 연속동작 스위치(PB2) 및 연속정지 스위치(PB3)를 추가하여 다음과 같이 동작하도록

합니다.

㉠ 연속동작 스위치를 ON-OFF하면 기본제어동작이 연속 사이클로 동작되어야 하고

연속정지 스위치를 ON-OFF하면 실린더는 전부 후진한 후 정지합니다.

를 풀어 봅시다.

연속 동작 회로 구성은 별도의 릴레이 코일을 설치하여

시작 신호 버튼인 PB1을 계속 누르고 있는 것과 같은 효과가 나도록 자기유지가 되도록 회로를 구성하고

연속 동작 회로 정지는 연속동작 릴레이 코일을 정지버튼 PB b접점으로 소자시키면 된다.

 

마지막 응용 제어 동작 회로를 구성하여 보자.

② 비상 스위치(PB4)를 추가하여 다음과 같이 동작토록 합니다.

㉠ 비상 스위치를 누르면 실린더 A는 전진하고 실린더 B는 후진되어야 합니다.

비상 스위치가 나오면 기존의 전원선이 이외의 추가의 전원선을 구성하고

비상 전원선에서 비상 스위치 EMG b접점으로 별도의 릴레이 코일을 설치한다.

그런 다음 비상전원에서 기존의 전원선에는 a접점으로 연결하고 실린더를 전진시켜야 하는 경우

해당 솔레노이드에 b접점으로 연결하되 전류의 역류 방지가 필요한 경우 역류 방지 조치를 취하여 한다.

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이를 회로로 구성하면 다음과 같다.

 

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