1. Sledge Hammer
Geïntegreerde proef ingediend
voor het behalen van het
Studiegetuigschrift
“Stuur- en Beveiligingtechnieken”
Door
Dylan Derwael
AARSCHOT 2011
7b05
27-5-2011

2. Voorwoord
Deze bundel maakt deel uit van de geïntegreerde proef van het 7de
jaar in de studierichting van stuurtechnieken van het
Damiaaninstituut te Aarschot.
Ik heb de Sledge Hammer gekozen als mijn eindwerk. Omdat deze
een grote uitdaging was om alleen aan te gaan. Zowel op het
onderzoek werk van hoe de verschillende delen werken als het
programmeren van de sledge hammer om deze componenten
uiteindelijk samen te laten werken.

3. INHOUD
1.Opgave.......................................................................................1
1.1. Vooropgestelde tijdsindeling................................................................. 2
1.2. Effectieve tijdsindeling.......................................................................... 3
2.Technisch dossier......................................................................4
2.1. Algemeen blokschema........................................................................... 4
2.1.1. Bespreking van het blokschema ................................................... 4
2.2. Bespreking van de gebruikte onderdelen ............................................ 5
2.2.1. 3 fase asynchrone motor................................................................ 5
2.2.1.1. De stator................................................................................... 5
2.2.1.2. De rotor..................................................................................... 5
2.2.1.3. De werking ............................................................................... 5
2.2.2. De stappenmotor............................................................................ 6
2.2.3. De PLC (Mitsubishi) ...................................................................... 7
2.2.4. De frequentie-regelaar (Omron).................................................... 8
2.2.5. De snelheidsregeling van de stappenmotor.................................. 8
2.2.6. Pneumatische sturing .................................................................. 9
2.2.6.1. De compressor.......................................................................... 9
2.2.6.2. Het 5/2 ventiel.......................................................................... 9
2.2.6.3. De dubbel werkende zuigers .................................................10
2.2.7. De contactoren .............................................................................10
2.2.8. De detectie....................................................................................11
2.2.8.1. De bedieningscomponenten...................................................11
2.2.8.2. De micro optische sensoren (foto-interupter).......................11
2.2.8.3. De eindeloopschakelaars .......................................................12

4. 2.2.9. De voedingen................................................................................12
2.2.9.1. Netspanning 230V .................................................................12
2.2.9.2. AC 24V voeding......................................................................12
2.2.9.3. DC 12V voeding .....................................................................12
2.3. Elektrische shema’s.............................................................................13
2.3.1. Snelheidssturing ..........................................................................13
2.3.2. Het bedieningspaneel 1 (schakel- en drukknoppen)..................14
2.3.3. Het bedieningspaneel 2 (signaal lampen) ..................................15
2.3.4. Onder de Sledge Hammer 1 (detectie)........................................16
2.3.5. Onder de Sledge Hammer2 (motor sturing)...............................17
2.3.6. De sturingskast 1 (ingangen)......................................................18
2.3.7. De sturingskast 2 (uitgangen).....................................................19
2.4. Programmatie......................................................................................20
2.4.1. Grafcet ..........................................................................................20
2.4.2. Booleaanse formules....................................................................21
2.4.3. I/O adressen .................................................................................23
2.4.4. Programma...................................................................................24
2.4.5. Foutenboom..................................................................................31
3.Evaluatiebespreking...............................................................32
3.1. Toekomstgerichte verbeteringen die mogelijk zijn aan het project..32
4.Bronvermeldingen ..................................................................32

5. 1
1. Opgave
De Sledge Hammer
De bedoeling van mijn eindwerk is om de miniatuur versie van de Sledge
Hammer te programmeren. Zodat deze het gedrag van de echte Sledge
Hammer nabootst. In eerste instantie moet ik een goede studie maken van
hoe de echte Sledge Hammer werkt. Vervolgens moet ik weten hoe de
componenten van de miniatuur Sledge Hammer werken, dus door elk
component afzonderlijk te bestuderen en vervolgens deze laten
samenwerken. Om de Sledge Hammer te laten functioneren moeten alle
componenten goed op elkaar afgesteld zijn
De werking van de Sledge Hammer
De Sledge Hammer maakt een slinger beweging van links naar rechts. Deze
beweging bouwt zich stilaan op totdat de gondel waar de pretparkbezoekers
in zitten het hoogste punt bereikt. Eens de gondel dat punt bereikt heeft zal
de hamer nog enkele malen van top tot top bewegen. Daarna zal deze rustig
uitbollen totdat de hamer terug in zijn nulstand staat. Wanneer terug
volledig tot stilstand is gekomen, zal een plateau omhoog komen waarop de
bezoekers terecht komen als ze uit de attractie stappen.
Bij geval van een stroomonderbreking in het pretpark
Als er een stroom onderbreking voorvalt waarbij de Sledge Hammer volledig
zonder spanning komt te staan tijdens zijn slingerbeweging aan het maken
is. Kan men niks doen om deze tot stilstand te laten komen zelfs niet
wanneer de spanning terug op de Sledge Hammer wordt gezet wanneer deze
terug opstaat, moet men de Sledge Hammer laten uitslingeren. Dit proces
kan tot 20 minuten duren afhankelijk van het moment waarin de Sledge
Hammer zonder spanning valt.

6. 2
1.1. Vooropgestelde tijdsindeling
Begin
datum
Werkzaamheden
Eind
datum
28/02/2011
Studie/ opzoekingswerk echte Sledge
Hammer
18/03/2011
28/02/2011
Studie van de componenten miniatuur
Sledge Hammer
18/03/2011
10/03/2011
Volledige bekabeling van miniatuur sledge
Hammer nameten
21/03/2011
28/03/2011
Sledge Hammer met origineel programma
opstarten
28/03/2011
28/03/2011 Programma af 16/05/2011
28/02/2011 Bundel af 23/05/2011

7. 3
1.2. Effectieve tijdsindeling
Begin
datum
Werkzaamheden
Eind
datum
07/03/2011 Opzoekingswerk van de Sledge Hammer 07/03/2011
07/03/2011
Opzoek werk over de componenten van de
miniatuur Sledge Hammer
08/03/2011
14/03/2011
Volledige bedrading nakijken en meten
van de miniatuur Sledge Hammer
17/03/2011
17/03/2011
Opstarten van Sledge Hammer met
origineel programma
17/03/2011
21/03/2011 Programma afmaken en testen 27/05/2011
02/05/2011 Bundel af 27/05/2011

8. 4
2. Technisch dossier
2.1. Algemeen blokschema
2.1.1. Bespreking van het blokschema
De PLC staat in het centrum van de besturing. Aangezien deze ook het
brein van de machine is, is dit ook normaal. Hij bestuurt en leest de
toestand van de Sledge Hammer in. De verschillende componenten in de
Sledge Hammer hebben ook verschillende spanningen.

9. 5
2.2. Bespreking van de gebruikte onderdelen
2.2.1. 3 fase asynchrone motor
2.2.1.1. De stator
De stator van een draaistroommotor bestaat uit minimaal drie identieke
spoelgroepen. Elke spoelgroep bevat de spoelen van bij elkaar horende
polen. De spoelgroepen, ook wel fasewikkelingen genoemd, worden voorzien
van dezelfde wisselspanning, maar met faseverschillen van 120 graden.
Door het faseverschil tussen de spoelgroepen bereiken de polenparen na
elkaar hun maximale magnetische veld. Daardoor ontstaat er een draaiend
magnetisch veld, draaiveld genoemd.
2.2.1.2. De rotor
Het draaiende gedeelte (de rotor of het anker in het geval van de asynchrone
kooirotormotor), bestaat uit een kooi van grote staven die aan de uiteinden
zijn kortgesloten door een grote ring. (vandaar kortsluitankermotoren). De
ruimte tussen de kooi is opgevuld met een weekijzerpakket. In de staven
lopen zeer grote stromen die tegen het statorveld in een tegenveld opwekken
waardoor de rotor gaat draaien.
2.2.1.3. De werking
Als je een wisselspanning op de statorwikkeling brengt ontstaat er een
draaiveld dat zich met een synchrone snelheid voort beweegt. De rotor
bevindt zich in dit magnetische veld. In de rotor zal een EMK opgewekt
worden die er voor zal zorgen dat er een stroom ontstaat in de rotor.
Wanneer een stroomvoerende geleider zich in een magnetisch veld bevind
zal de lorenzkracht van toepassing zijn. Deze kracht zal er voor zorgen dat
de rotor zijn draai beweging maakt en zal de motor dus laten draaien.

10. 6
2.2.2. De stappenmotor
Stappenmotoren zijn een speciale elektromotoren waarmee een
gecontroleerde verplaatsingen gemakkelijk te verwezenlijken zijn. De
as van een stappenmotor kan namelijk door middel van elektrische
pulsen heel nauwkeurig geroteerd worden. Stappenmotoren kunnen
meestal geen groot koppel leveren en worden meestal gebruikt waar
een nauwkeurige positionering nodig is, maar geen zwaar werk moet
worden verricht.

11. 7
2.2.3. De PLC (Mitsubishi)
PLC= Programmable Logic Controller
Toestel dat programeerbaar is, het werkt volgens de wetten van de
logica en het stuur proces volgen een bepaald programma.
Werking PLC
een PLC doorloopt intern voortdurend een vast,
voorgeprogrammeerde cyclus. Na een programmacyclus te hebben
afgerond, wordt de status van de uitgangen aangepast en
vervolgens wordt de status van de ingangen ingelezen.door deze
manier van werken kan een PLC schijnbaar vele dingen tergelijk
doen. Sommige nieuwere types van PLC’s lezen echter de ingangen
in op het moment dat ze die “ nodig hebben” in het programma, en
sturen ook meteen de uitgangen aan nadat de logica van die
uitgangen is opgelost. Deze types wachten dus niet nood zakelijk tot
de volledige programmacyclus afgelopen is voor de uitgangen te
sturen. De meeste oudere types hebben ook een speciale instructie
waarbij de normale afloop van het programma even wordt
onderbroken zodat de PLC gedwongen wordt een bepaalde ingang te
lezen of een uitgang te sturen. Daarna wordt de afloop gewoon
verder gezet.

12. 8
2.2.4. De frequentie-regelaar (Omron)
Een frequentieregelaar is een apparaat opgebouwd uit
vermogenselektronica met een besturing welke wordt toegepast voor
het traploos regelen van de snelheid ofwel toerental van een
wisselstroom elektromotor.
Het regelen van de snelheid bespaart energie, beschermd machines en
zorgt voor een meer gelijkmatige belasting van het elektriciteitsnet.
Daarnaast verhoogt en verbeterd het de productiviteit en kwaliteit.
Een frequentieregelaar regelt de snelheid van een inductie- of een
synchroonmotor door het variëren van de frequentie van de voeding
van de motor.
2.2.5. De snelheidsregeling van de stappenmotor
De snelheidsregeling krijgt 380 volt over 3 fasen van de frequentie
regelaar deze wordt in de snelheidsregeling verdeelt onder 4
verschillende punten. Op elk van dit punt bevindt zich een
potentiometer, door met deze te draaien kan je de frequentie verhogen
of verlagen van de frequentie regelaar en zo ook de snelheid van de
motor instellen. Uiteraard zijn er hier maar 4 mogelijke snelheden die
kunnen ingesteld worden

13. 9
2.2.6. Pneumatische sturing
2.2.6.1. De compressor
Onder de Sledge Hammer staat een compressor die zorgt voor de
pneumatische sturing van het plateau.
2.2.6.2. Het 5/2 ventiel
Een 5/2 ventiel heeft 5 aansluitingen en 2 schakelstanden.
een aansluiting is een verbinding met de persluchttoevoer, met de
ontluchting , met een verbruiker (bv. Cilinder) of met de stuurpoort
van een ander ventiel.

14. 10
2.2.6.3. De dubbel werkende zuigers
Een dubbelwerkende cilinder kan zowel een drukkracht als een trekkracht
uitoefenen. Als de perslucht aan de kant van de zuiger toekomt, dan zal de
cilinder uitschuiven en een drukkracht uitoefenen. Als de perslucht aan de
kant van de zuiger toekomt, dan zal de cilinder inschuiven.
Het cilinderlichaam bestaat uit een cilinderbuis. De cilinderbuis wordt
tussen bodem en deksel van de cilinder geklemd door middel van 4
trekstangen. Bodem en deksel zijn voorzien van een aansluitpoort, een
bufferschroef ( eventueel ) en een uitsparing voor de buffertap. De zuiger
beweegt tussen bodem en deksel heen en weer. Het deksel is voorzien van
een lagerbus waarin zich de zuigerstang verplaatst. Deze lagerbus bevat de
stanggeleiding uit kunststof of speciaal behandeld brons. De stangpakking
dient als afdichting, de schraapring dient om de stofdeeltjes tegen te
houden die tegen de zuigerstang kleven. De snelheid van de cilinder wordt
op het einde van de slag afgeremd door pneumatische buffers
2.2.7. De contactoren
Contactoren werken volgens het elektromagnetische principe. In de
contactor bevindt zich een spoel met een ijzeren kern. Door een
spanning U aan te sluiten op de spoel wordt de kern magnetisch en
trekt een ijzeren anker aan. Via een mechanisme met een veer worden
de contacten geopend of gesloten.

15. 11
2.2.8. De detectie
2.2.8.1. De bedieningscomponenten
De drukknopen dienen voor de Sledge Hammer te bedienen.
2.2.8.2. De micro optische sensoren (foto-interupter)
Telt de kanteling van de Sledge Hammer en de andere detecteert
wanneer de Sledge Hamer in zijn nulstand
staat.

16. 12
2.2.8.3. De eindeloopschakelaars
Deze dienen voor de beveiliging voor als de sledge hammer te hoog
gaat.
Werken door middel van een metalen strookje dat wanneer het
gebogen wordt gaat zorgen dat er een contact schakelt. Wanneer dit
niet meer gebogen wordt zal deze terug veren in zijn oorspronkelijke
toestand.
2.2.9. De voedingen
2.2.9.1. Netspanning 230V
Wordt aan gebracht via een stroom kabel.
2.2.9.2. AC 24V voeding
Wordt geleverd door een transformator in de stuurkast.
2.2.9.3. DC 12V voeding
Wordt geleverd door een batterij.

17. 13
2.3. Elektrische shema’s
2.3.1. Snelheidssturing

18. 14
2.3.2. Het bedieningspaneel 1 (schakel- en drukknoppen)

19. 15
2.3.3. Het bedieningspaneel 2 (signaal lampen)

20. 16
2.3.4. Onder de Sledge Hammer 1 (detectie)

21. 17
2.3.5. Onder de Sledge Hammer2 (motor sturing)

22. 18
2.3.6. De sturingskast 1 (ingangen)

23. 19
2.3.7. De sturingskast 2 (uitgangen)

24. 20
2.4. Programmatie
2.4.1. Grafcet

25. 21
2.4.2. Booleaanse formules
SM0=M8002
SM0=M1
SM1=(M0.X0.X1.X2.X3.X4.)+(X0.[M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+
M7+M8+M9+M11+M12+M13+M14+M15+M102+M103+M104+
M105+M106+M114+M115+M124+M125+M134+M144])
RM1=M2+X0+M102
SM2=(M1.X0.X4.X5.X6.X16)+(M15.X1.X2.X5)+(X5.X6.X16[M102+
M103+M104+M105+M106+M114+M115+M124+M125])
RM2=M3+X0+M102
SM3=M2.X3.X4.X5.X6.X16
RM3=M4+X0+M102
SM4=M3.X2.X3.X4.X5.X6.X16.T1
RM4=M5+X0+M102
SM5=M4.X3.X4.X5.X6.X16.T1
RM5=M6+X0+M102
SM6=(M5.X14.T2)+(M15.X04.T6)
RM6=M7+X0+M102
SM7=M6.X15.T3
RM7=M8+X0+M102
SM8=M7.X15.T4
RM8=M9+X0+M102
SCC1=M8.X17.Y15
RCC1=M9
SM9=M8.X15.Y15.CC1
RM9=M10+X0+M102
SCC2=M9.X17.Y14
RCC2+M10
SM10=M9.X15.Y14.CC2
RM10=M11+X0+M102
SCC3=M10.X17.Y15
RCC3=M11
SM11=M10.C15.Y15.CC3
RM11=M12+X0+M102

26. 22
SCC4=M11.X17.Y14
RCC4=M12
SM12=M11.X15.Y14.CC4
RM 12=M13+X0+M102
SCC5=M12.X17.Y15
SM13=M12.X15.Y15.CC5
RM13=M14+X0+M102
SM14=M13.C15.Y14.X16
SM 14=M15+X0+M102
SM15=M14.X16.T5
RM15=M2+M6+X0+M102
SM102=(M1.X0.X3.X4.X5.X6)+(X5.X6[M2+M3+M4+M5+M6+M7+
M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15])
RM102=M103+X0
SM103=(M102.X3.X4.X5.X6)+([M15+M125].X11.X12.X3)
RM103=M114+M124+X0
SM104=(M103.X10.M105.M106)+(M106.X3.X10)
RM104=M105+X0
SM105=M104.(X7+T7)
RM105=M106+X0
SM106=M105.X10
RM106=M104+X0
SM114=(M103.X11.X12)+(M134.M11.M12)
RM114=M103+X0
SM115=M114.X11.X12
RM115=M124+M103+X0
SM124=(M103.X11.X12)+(M144.X11.X12)
RM124=M103+X0
SM125=M124+ X11.X12
RM125=M115+M103+X0
SM134=X16.Y15
RM134=M144
SM144=X16.Y14
RM144=M134

27. 23
2.4.3. I/O adressen
X0 Noodstop Y0 Overbrug
contactor
motor
X1 stop Y1 Gondel draaien
X2 start Y2 Ventiel
X3 aan Y3 Contactor
compressor
X4 uit Y4 Lamp nood
X5 automatische Y5 Lamp aan
X6 manueel Y6 Lamp rood
X7 Plateau down
doen
Y7
Lamp groen
X10 Plateau up doen Y10
Snelheid start
X11 Hamer links Y11
Snelheid aan
X12 Hamer rechts Y12
Snelheid stop
X13 Reset veiligheid Y13
Snelheid
manueel
X14 Plateau up
switch
Y14
Hamer links
X15 Plateau down
switch
Y15
Hamer rechts
X16 Lichtsluis
nulpunt
X17 Lichtsluis
counter
X20 Veiligheid te
hoog

28. 24
2.4.4. Programma

29. 25

30. 26

31. 27

32. 28

33. 29

34. 30

35. 31
2.4.5. Foutenboom

36. 32
3. Evaluatiebespreking
Deze GIP was een echte uitdaging voor mij. Als ik geweten had op
voorhand hoeveel moeite deze gip zou eisen zou ik ze zeker nog op nieuw
gekozen hebben.
3.1. Toekomstgerichte verbeteringen die mogelijk zijn aan
het project
Het plaatsen van een absolute detectie op de schijf van de Sledge
Hammer zo dat de PLC op ieder moment perfect de stand van de
hammer weet. Ik ben te laat op dit idee gekomen om het zelf nog uit te
kunnen voeren, maar volgens mij zou dit één van de betere updates
zijn die voor de Sledge Hammer kunnen zijn.
4. Bronvermeldingen
Internet
www.wikipedia.be
www.google.be
www.pneumatica.be
School Boeken van vorig jaren