전기 공기압 회로 설계 및 구성 작업 문제 13 - 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 시작 스위치(PB1)를 ON-OFF하면 다음 변위단계선도와 같이 동작합니다.

  ② 변위-단계선도

 

 

라. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 해야 합니다.

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

          정지합니다.

  ② 기존의 시작 스위치 외에 연속동작 스위치(PB2)와 카운터를 사용하여 연속 사이클 (반복 자동행정) 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.

    ㉢ 연속동작 중에 비상정지 스위치(PB3)를 누르면 실린더 A와 실린더 B 모두 후진하여 정지합니다.

    ㉣ 카운터 리셋스위치(PB4)를 누르면 카운터는 0으로 리셋 되도록 합니다.

  ③ 실린더 A, B 전진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하고 조정합니다.

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【 문제 풀이 】

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1. 기본 제어 동작

  ▣ 기본 제어 동작 설계의 오류를 찾기에 앞서 먼저 변위 단계 선도에 동작 상황, 시작 신호와 전기 회로도에서 알기 쉬운          부분인 솔레노이드의 동작 상황을 표기한다.

 

초기 상태를 확인해 보자.

초기 상태에서는 근접 스위치 S1과 리밋 스위치 LS2가 눌러져 있다. 이에 따라 S1이 ON된 상태이므로 릴레이 코일 K5가 여자된 상태이고 K5 a접점에 의하여 첫번째 단계 시작 준비가 된 상태이고 릴레이 K1 ~ K4는 모두 소자된 상태이고 솔레노이드 Y1 ~ Y3도 모두 OFF 상태에 있다. 이제 실린더의 동작 단계별로 오류를 추적해 보자.

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첫번째 단계, 시작 신호 PB1을 누르면 초기 상태에서 시작 준비된 K5 a접점과 K4 b접점으로 릴레이 코일 K1과 직렬로 연결되어 있어 릴레이 코일 K1이 여자된다. 릴레이 코일 K1이 여자되며 K1 a 접점으로 자기 유지하고 다음 단계 시작 준비를 하고 솔레노이드 Y1을 ON 시켜 실린더 A가 전진한다. 이상이 없다.

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두번째 단계, 실린더 A가 전진하여 근접 스위치 S2와 접촉하면 K2 b접점과 K1 a접점으로 릴레이 코일 K2가 직렬로 연결되어 있다. 릴레이 K2 a 접점으로 인해 릴레이 코일 K2가 여자되지 않는다. 문제가 있다. K2 a접점은 근접 스위치 S2와 병렬로 연결하여 릴레이 코일 K2를 자기 유지 시켜야 할 것 같다. 이렇게 하면 K2 a접점으로 다음 단계 시작 준비를 하고 솔레노이드 Y3를 ON시켜 실린더 B를 후진 시킨다.

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세번째 동작, 실린더 B가 후진을 하여 리밋 스위치 LS1을 누르면 K2 a접점과 직렬로 릴레이 코일 K3와 연결되어 릴레이 코일 K3를 여자시키고 K3 a접점으로 자기유지하고 다음 단계 시작 준비를 하고 세번째 동작 즉, 실린더 B의 전진을 위해 솔레노이드 Y3을 OFF 시켜야 하는데 Y3에 K5 b 접점으로 직렬 연결되어 있다. 문제가 있다. 이를 K3 b접점으로 바꾸어야 한다.

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네번째 동작, 실린더 B가 전진을 하여 리밋 스위치 LS2를 누르게 되면 K3 a 접점과 직렬로 릴레이 코일 K4와 직렬로 연결되어 릴레이 코일 K4가 여자된다. 릴레이 코일 K4가 여자되면 K4 a 접점으로 자기유지하고 네번째 동작인 실린더 A의 후진을 위해 솔레노이드 Y2를 ON시키는 동시에 솔레노이드 Y1, Y2는 양솔레노이드이므로 K4 b접점으로 릴레이 코일 K1 를 소자시켜 솔레노이드 Y1을 OFF 시키고 순차적으로 릴레이 코일 K1 ~ K3를 소자 시킨다.

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마지막으로 초기화, 실린더 A가 후진을 하여 근접 스위치 S1과 접촉하면 릴레이 코일 K5가 여자되어 K5 a접점으로 시작준비를 하고 릴레이 코일 K4의 자기 유지를 해제한다.

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이를 정리하면 다음 회로도면과 같다.

 

 

2. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 해야 합니다.

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

         정지합니다.

  ② 기존의 시작 스위치 외에 연속동작 스위치(PB2)와 카운터를 사용하여 연속 사이클 (반복 자동행정) 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.

    ㉢ 연속동작 중에 비상정지 스위치(PB3)를 누르면 실린더 A와 실린더 B 모두 후진하여 정지합니다.

    ㉣ 카운터 리셋스위치(PB4)를 누르면 카운터는 0으로 리셋 되도록 합니다.

  ③ 실린더 A, B 전진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하고 조정합니다.

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[풀이]

 응용 제어 동작은 먼저 공기압 회로도 관련 기계적인 동작을 구성하라고 하였다.

    ③ 실린더 A, B 전진속도를 조절하기 위한 meter-out회로를 구성하고 조정합니다.

 를 구성하여 보자.

 실린더 A, B의 전진시 배기측에 미터 아웃 밸브를 설치하도록 한다.

 

다음 응용 제어 동작을 구성해 보자.

  ① 타이머를 사용하여 다음과 같이 동작되도록 해야 합니다.

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

         정지합니다.

이는 세번째 동작 실린더 B의 전진을 완료한 후 네번째 동작 실린더 A의 후진 시작 신호가 있을 후 3초 후에 실린더 A가 후진을 하게 하는 제어 동작으로 네번째 동작 신호 리밋 스위치 LS2가 눌러지면 타이머가 가동을 하고 타이머 A접점 (ON delay timer)을 네번째 동작 작동 스위치인 솔레노이드 Y2에 직렬로 연결하면 된다.

 

이제 마지막 응용 문제를 구성해 보자.

  ② 기존의 시작 스위치 외에 연속동작 스위치(PB2)와 카운터를 사용하여 연속 사이클 (반복 자동행정) 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.

    ㉢ 연속동작 중에 비상정지 스위치(PB3)를 누르면 실린더 A와 실린더 B 모두 후진하여 정지합니다.

    ㉣ 카운터 리셋스위치(PB4)를 누르면 카운터는 0으로 리셋 되도록 합니다.

이번 응용 제어 동작은 3가지다. 먼저 연속동작을 실현해야 한다. 연속동작은 PB1을 계속 누르고 있는 것과 같은 효과 즉, 별도의 릴레이 코일로 자기유지를 시키면 된다.

두번째는 카운터를 설치하여 연속 동작을 3회하고 정지하며 PB4를 설치해 리셋을 한다.

세번째는 비상 정지 스위치를 설치하여 PB3를 누르면 연속동작을 멈추고 실린더 A, B 모두 후진하여 정지한다.

이것은 비상 전원선을 설치하고 여기에 비상정지 스위치 PB3 b접점을 설치하고 솔레노이드 Y3와 Y2에는 비상 전원선으로 부터 전류를 공급하여 실린더 A,B가 모두 후진하도록 한다.

이를 정리하면 다음 회로도와 같다.

 

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