전기 공기압 회로 설계 및 구성 작업 문제 12 - 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 리밋 스위치를 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. 기본제어동작

  ① 초기상태에서 리셋 스위치(PB2)를 ON-OFF한 후 시작 스위치(PB1)를 ON-OFF하면 다음 변위단계선도와 같이

       동작합니다.

  ② 변위-단계선도

 

라. 응용제어동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 해야 합니다.

    ㉠ 실린더 A가 후진 완료 후 실린더 B가 후진하고, 실린더 A가 전진 완료 후 3초 후에 실린더 B가 전진 완료하고

         정지합니다.

  ② 기존의 시작 스위치, 리셋 스위치 외에 연속동작 스위치(반드시 회로를 구성하고 잠금장치 스위치는 사용불가)와

       카운터를 사용하여 연속 사이클(반복 자동사이클) 회로를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

    ㉠ 연속동작 스위치를 누르면 연속 사이클(반복 자동사이클)로 계속 동작합니다.

    ㉡ 연속 사이클 횟수를 3회로 설정하고 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

    ㉢ 리셋 스위치를 ON-OFF하면 실린더 및 카운터는 초기화되도록 합니다.

  ③ 실린더 A는 전진속도, B는 후진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하고 조정합니다.

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【 문제 풀이 】

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1. 기본 제어 동작

  ▣ 기본 제어 동작을 설계 오류를 찾기에 앞서 변위단계 선도에 단계별 동작 상황 및 시작 신호를 표기하고 제어 회로에서

        쉽게 알 수 있는 솔레노이드의 동작 상황을 표기해 보자.

 

먼저 초기 상태를 살펴 보자.

릴레이 코일 K1 ~ K7 모두 릴레이 a접점으로(Normal open) 연결되어 있고

솔레노이드 Y1 ~ Y4 모두 릴레이 a접점으로 연결되어 있어 모두 OFF 상태에 있다.

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첫번째 동작, 초기 상태에서 PB2로 리셋을 하게 되면 릴레이 코일 K7이 여자되고 K7 a접점으로 자기 유지되고 시작 준비를 한다. 시작 버튼 PB1을 누르면 리밋 스위치 LS2가 눌러져 있고 K7 a접점은 시작 준비로 접점이 붙어 있으며 K4 b접점이 릴레이 코일 K1과 직렬로 연결되어 있어 릴레이 코일 K1이 여자된다. K1 a접점으로 자기유지하고 릴레이 코일 K2를 여자시키고 솔레노이드 Y1을 ON시켜 실린더 A를 후진시킨다. 동시에 릴레이 K2 a접점으로 다음 단계 시작 준비를 하고 K2 b접점으로 시작 준비 릴레이 코일 K7의 자기유지를 해제 시킨다.

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두번째 동작, 실린더 A가 후진하여 근접 스위치 S1에 접근하게 되면 K2 a접점 & K6 b접점이 릴레이 코일 K3와 직렬로 연결되어 K3가 여자되어 K3 a접점으로 자기유지되고 다음 단계 시작준비를 하고 실린더 B를 후진 시켜야 하는데 솔레노이드 Y3에 K2 a접점으로 직렬로 연결되어 있다. 두번째 동작인 Y3에 K3 a접점으로 연결되어야 한다. 이렇게 하여 실린더 B를 전진시키게 된다. 이와 동시에 K3 a 접점이 릴레이 코일 K4를 여자시켜 K4 a접점으로 다음 단계 시작 준비를 하게 된다.

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세번째 동작, 실린더 B가 후진을 하여 리밋 스위치 LS1을 치면 K4 a접점 & K7 b접점으로 릴레이 코일 K5 를 여자시킨다. K5여자 되면 K5 a접점으로 자기 유지시키고 릴레이 코일 K6를 여자시키고 K6 a접점으로 다음 단계 시작 준비를 한다. 또한 세번째 동작인 실린더 A의 전진을 우해서는 솔레노이드 Y2를 ON 시켜야 하는데 Y2 와 K3 a 접점이 직렬로 연결되어 있다. K3 a접점을 K5 a접점으로 바꾸어야 한다.

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네번째 동작, 실린더 A가 전진을 하여 근접 스위치 S2와 접촉하게 되면 K6 a접점 & K2 b접으로 릴레이 코일 K7이 여자된다. 릴레이 코일 K7이 여자되면 K7 a접점으로 자기 유지되고 시작 준비를 하게 되고 K7 b접점으로 전단계 릴레이 코일 자기 유지를 해제하고 네번째 동작 실린더 B의 전진을 위해 솔레노이드 Y4를 작동시켜야 하는데 Y4와 릴레이 K4 a접점이 연결되어 있다. 이를 K7 a접점으로 바꾸어 주어야 한다.

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이상 제어회로 수정상황을 종합해 보면 다음과 같다.

 

 

2. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 해야 합니다.

    ㉠ 실린더 A가 후진 완료 후 실린더 B가 후진하고, 실린더 A가 전진 완료 후 3초 후에 실린더 B가 전진 완료하고

         정지합니다.

  ② 기존의 시작 스위치, 리셋 스위치 외에 연속동작 스위치(반드시 회로를 구성하고 잠금장치 스위치는 사용불가)와

        카운터를 사용하여 연속 사이클(반복 자동사이클) 회로를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

    ㉠ 연속동작 스위치를 누르면 연속 사이클(반복 자동사이클)로 계속 동작합니다.

    ㉡ 연속 사이클 횟수를 3회로 설정하고 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

    ㉢ 리셋 스위치를 ON-OFF하면 실린더 및 카운터는 초기화되도록 합니다.

  ③ 실린더 A는 전진속도, B는 후진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하고 조정합니다.

 

[문제 풀이]

 

응용 동작 풀이는 공기압 회로도의 기계적인 동작을 구성한다고 하였다.

   ③ 실린더 A는 전진속도, B는 후진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하고 조정합니다.

를 설계하여 보자.

실린더 A는 전진 측에 meter-out 회로를 실린더 B는 후진 측에 meter - out 회로를 구성한다.

 

두번째 응용 동작을 구성해 보자.

  ① 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 해야 합니다.

    ㉠ 실린더 A가 후진 완료 후 실린더 B가 후진하고, 실린더 A가 전진 완료 후 3초 후에 실린더 B가 전진 완료하고

         정지합니다.

이는 타이머를 설치하고 On delay timer를 사용하여 실린더 B의 전진을 지연 시킨다.

 

이제 마지막 응용 문제를 구성해 보자.

  ② 기존의 시작 스위치, 리셋 스위치 외에 연속동작 스위치(반드시 회로를 구성하고 잠금장치 스위치는 사용불가)와

       카운터를 사용하여 연속 사이클(반복 자동사이클)  회로를 구성하여 다음과 같이 동작되도록 합니다.

    ㉠ 연속동작 스위치를 누르면 연속 사이클(반복 자동사이클)로 계속 동작합니다.

    ㉡ 연속 사이클 횟수를 3회로 설정하고 그 사이클이 완료된 후 정지하여야 합니다.

    ㉢ 리셋 스위치를 ON-OFF하면 실린더 및 카운터는 초기화되도록 합니다.

를 구성해 보자.

 

카운터가 나오면 연속동작을 만들어 줍니다. 카운터는 카운팅이 끝나면 C b접점이 작동하여 연속동작이 멈추게 됩니다. 카운팅은 K7 a접점으로 하게 하되, 연속 동작이 아닌 동작으로 카운팅이 되지 않도록 K8 a접과 K7 a접점을 함께 카운터에 직렬로 연결합니다.

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