ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013

Transkrypt

1 Zawód: technik mechatronik Symbol cyfrowy zawodu: 311[50] Numer zadania: 7 Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpocz cia egzaminu 311[50] Czas trwania egzaminu: 240 minut ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013 Informacje dla zdaj cego: 1. Materia y egzaminacyjne obejmuj : ARKUSZ EGZAMINACYJNY z tre ci zadania i dokumentacj, zeszyt ze stron tytu ow KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ oraz KART OCENY. 2. Sprawd, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 9 stron. Sprawd, czy materia y egzaminacyjne s czytelne i nie zawieraj b dnie wydrukowanych stron. Ewentualny brak stron lub inne usterki w materia ach egzaminacyjnych zg o przewodnicz cemu zespo u nadzoruj cego etap praktyczny. 3. Na KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ: wpisz swoj dat urodzenia, wpisz swój numer PESEL*. 4. Na KARCIE OCENY: wpisz swoj dat urodzenia, wpisz swój numer PESEL*, wpisz symbol cyfrowy zawodu, zamaluj kratk z numerem odpowiadaj cym numerowi zadania, przyklej naklejk ze swoim numerem PESEL w oznaczonym miejscu na karcie. 5. Zapoznaj si z tre ci zadania egzaminacyjnego, dokumentacj za czon do zadania, stanowiskiem egzaminacyjnym i jego wyposa eniem. Masz na to 20 minut. Czas ten nie jest wliczany do czasu trwania egzaminu. 6. Po up ywie tego czasu przyst p do rozwi zywania zadania. Rozwi zanie obejmuje opracowanie projektu realizacji prac okre lonych w tre ci zadania, wykonanie prac zwi zanych z opracowywanym projektem i sporz dzenie dokumentacji z ich wykonania. 7. Zadanie rozwi zuj tylko w zeszycie KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ od razu na czysto, nie otrzymasz dodatkowych kartek. Notatki, pomocnicze obliczenia itp., je eli nie nale do pracy, obwied lini i oznacz s owem BRUDNOPIS. Zapisy oznaczone BRUDNOPIS nie b d oceniane. 8. Po rozwi zaniu zadania ponumeruj strony pracy egzaminacyjnej. Numerowanie rozpocznij od strony, na której jest miejsce do zapisania tytu u pracy. Wszystkie materia y, które za czasz do pracy, opisz swoim numerem PESEL* w prawym górnym rogu. 9. Na stronie tytu owej zeszytu KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ, wpisz liczb stron swojej pracy i liczb sztuk za czonych materia ów. 10. Zeszyt KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ i KART OCENY przeka zespo owi nadzoruj cemu etap praktyczny. Powodzenia! * w przypadku braku numeru PESEL - seria i numer paszportu lub innego dokumentu potwierdzaj cego to samo.

2 Zadanie egzaminacyjne W fabryce granulatów zastosowano urz dzenie do transportowania i suszenia materiałów sypkich w ruroci gu, z wykorzystaniem spr onego powietrza. W mechanizmie sterowniczym urz dzenia zastosowano sterownik PLC. Opracuj projekt realizacji prac zwi zanych z monta em, oprogramowaniem i uruchomieniem mechanizmu sterowniczego urz dzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich. Na podstawie opisu działania mechanizmu sterowniczego, wykazu elementów urz dzenia sterowniczego (Zał cznik 1.), wykazu elementów oraz modelu mechanizmu zamontowanego na stanowisku egzaminacyjnym, narysuj schemat poł cze ze sterownikiem PLC elementów rzeczywistego mechanizmu sterowniczego tj. czujnika pojemno ciowego, higrometru, cewki zaworu podaj cego, przetwornicy cz stotliwo ci, lampki sygnalizacyjnej i przycisków sterowniczych. W KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ uzupełnij list przyporz dkowania. Sporz d algorytm w formie diagramu stanów, odzwierciedlaj cy działanie mechanizmu sterowniczego zgodnie z opisem (Zał cznik 1). Napisz program sterowniczy w j zyku LAD (schemat drabinkowy) lub FBD (schemat bloków funkcyjnych), zapewniaj cy prac mechanizmu sterowniczego przy zało eniu stałej, wi kszej od optymalnej wilgotno ci granulatu (higrometr S2 wskazuje stał wilgotno ć granulatu, wej cia UP i DN przetwornicy cz stotliwo ci Fal1 nie s obsługiwane). W programie pomi działanie przycisku ZATRZYMANIE AWARYJNE. Prze lij program do sterownika PLC, skontroluj poprawno ć działania mechanizmu sterowniczego, wykonuj c próbne uruchomienie modelu zamontowanego na stanowisku egzaminacyjnym. Wprowad ewentualne poprawki do programu. Sporz d dokumentacj z wykonanych prac. Projekt realizacji prac powinien zawierać: 1. Tytuł pracy egzaminacyjnej zgodny z tre ci zadania. 2. Zało enia do projektu realizacji prac wynikaj ce z tre ci zadania i zał cznika. 3. Wykaz działa zwi zanych z monta em, oprogramowaniem i uruchomieniem urz dzenia eliminuj cego opakowania bez etykiety. 4. Wykaz elementów, narz dzi i sprz tu kontrolno-pomiarowego, potrzebnych do monta u i oprogramowania urz dzenia sterowniczego. 5. Algorytm działania mechanizmu sterowniczego w formie diagramu stanów lub schematu blokowego. Dokumentacja z wykonania prac powinna zawierać: 1. Uzupełnion list przyporz dkowania oraz schemat poł cze elementów wej ciowych i wyj ciowych ze sterownikiem PLC. 2. Wnioski dotycz ce poprawno ci działania programu sterowniczego mechanizmu. 3. Podpisane numerem PESEL dwa zrzuty ekranu zawieraj ce: Strona 2 z 9

3 program załadowany do pami ci sterownika wraz z komentarzami wyja niaj cymi działanie programu, widoczn konfiguracj zastosowanych bloków funkcjonalnych. UWAGA: Zrzut z ekranu umie ć w dokumencie edytora tekstu (format A4 o orientacji pionowej), plik zapisz na pulpicie w folderze, którego nazw jest twój numer PESEL, folder skopiuj do pami ci USB i popro przewodnicz cego zespołu nadzoruj cego etap praktyczny, o wydrukowanie pliku. Do wykonania zadania wykorzystaj: Opis działania urz dzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich w ruroci gu... Zał cznik 1. oraz zamieszczon w KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ List przyporz dkowania. Do wykonania zadania przygotowano stanowisko wyposa one w: 1. Komputer z oprogramowaniem poł czony ze sterownikiem PLC. 2. Model urz dzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich w ruroci gu, składaj cy si z płyty z zamontowanymi i sprawnymi elementami podł czonymi do wej ć i wyj ć sterownika PLC, tj.: wej cie 1 przycisk S4 START/STOP, wej cie 2 przycisk S5 ZATRZYMANIE AWARYJNE, wej cie 3 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast czujnika pojemno ciowego S1) wej cie 4 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyj cia BK higrometru), wej cie 5 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyj cia WH higrometru), wyj cie 1 lampka sygnalizacyjna (zamiast wej cia FWD przetwornicy cz stotliwo ci Fal1), wyj cie 2 - lampka sygnalizacyjna (zamiast wej cia UP przetwornicy cz stotliwo ci Fal1), wyj cie 3 - lampka sygnalizacyjna (zamiast wej cia DN przetwornicy cz stotliwo ci Fal1), wyj cie 4 lampka sygnalizacyjna (zamiast cewki zaworu podaj cego). 3. Dokumentacj stanowiskow, zawieraj c informacje o elementach zastosowanych w modelu urz dzenia sterowniczego. Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 240 minut. Strona 3 z 9

4 Zał cznik 1. Opis działania układu do transportowania i suszenia materiałów sypkich w ruroci gu Budow urz dzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich w ruroci gu przedstawiono na Rys. 1. Rys. 1. Budowa urz dzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich W mechanizmie sterowniczym urz dzenia zastosowano sterownik PLC współpracuj cy z: czujnikiem pojemno ciowym (wykrywaj cym obecno ć materiału sypkiego w zbiorniku), cewk zaworu podaj cego materiał sypki ze zbiornika zasypowego do ruroci gu transportuj cego, czujnikiem higrometrycznym (mierz cym wilgotno ć materiału sypkiego na wylocie ruroci gu transportowego), przemiennikiem cz stotliwo ci (falownikiem) nastawiaj cym pr dko ć obrotow silnika spr arki rubowej, przyciskami sterowniczymi. Pulpit operatora urz dzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich (Rys. 2.) wyposa ony jest w przyciski sterownicze S4 START/STOP i S5 ZATRZYMANIE AWARYJNE oraz lampk sygnalizacyjn PRACA. Strona 4 z 9

5 Rys. 2. Wygl d pulpitu operatora Po wł czeniu zasilania, urz dzenie znajduje si w stanie ZATRZYMANIE (pod warunkiem, e przycisk ZATRZYMANIE AWARYJNE nie jest wci ni ty). Zawór podaj cy materiał sypki do ruroci gu transportuj cego jest zamkni ty, silnik spr arki rubowej jest zatrzymany, a płyta grzewcza nie jest wł czona. Po wci ni ciu przycisku START/STOP mechanizm sterowniczy przechodzi do stanu PRACA. W stanie PRACA materiał sypki (granulat) dostarczany jest ze zbiornika do ruroci gu poprzez zawór podaj cy, uruchamiany magnetycznie za po rednictwem cewki K1 (Rys. 3.). Podanie napi cia na cewk powoduje otwarcie zaworu i grawitacyjne zsypywanie granulatu. Rys. 3. Schemat zaworu podaj cego granulat Do wykrywania obecno ci granulatu w zbiorniku zasypowym zastosowano czujnik pojemno ciowy S1 (Rys. 4). Rys. 4. Czujnik pojemno ciowy S1 Spr arka rubowa (wytwarzaj ca przepływ powietrza w ruroci gu transportuj cym) nap dzana jest przez elektryczny silnik trójfazowy M1. Silnik zasilany jest za po rednictwem przetwornicy cz stotliwo ciowej (falownika) Fal1 (Rys. 5). Przetwornica skonfigurowana jest w taki sposób, e umo liwia uruchomienie silnika poprzez wysterowanie wej cia FDW. Uwaga: po ka dym przywróceniu zasilania, przetwornica ustawiona jest na 50% maksymalnej pr dko ci. Strona 5 z 9

6 Rys. 5. Schemat elektryczny podł czenia silnika M1 Uruchomienie silnika powoduje jednoczesne zał czanie płyty grzewczej, a lampka sygnalizacyjna, na pulpicie, zaczyna wiecić. Nast puje proces suszenia i transportowania. Na wylocie ruroci gu zainstalowany jest higrometr (Rys. 6.), który mierzy wilgotno ć granulatu. Rys. 6. Higrometr S2 Higrometr wyposa ony jest w przetwornik, posiadaj cy dwa wyj cia cyfrowe BK i WH, które zostały skonfigurowane w sposób zgodny z Tabel 1. Tabela 1. Wykaz stanów wyj ć przetwornika higrometru S2 BK WY WH WYNIK POMIARU 0 0 Wilgotno maleje, warto w przedziale optymalnym - O m 0 1 Wilgotno ro nie, warto w przedziale optymalnym - O r 1 0 Wilgotno maleje, warto za du a - D m 1 1 Wilgotno ro nie, warto za du a - D r Mechanizm sterowniczy urz dzenia, w celu utrzymania optymalnej wilgotno ci granulatu, zmienia pr dko ć obrotow silnika M1 krokowo co 5% warto ci maksymalnej w zale no ci od stanu na wyj ciu przetwornika higrometru S2, przy czym obowi zuj nast puj ce zasady: pocz tkowo przyjmuje si, e pr dko ć obrotowa silnika M1 wynosi 50% warto ci maksymalnej i nie była zmieniana, je eli w ostatnim kroku pr dko ć obrotowa silnika nie była zmieniana, to stan D r powoduje zwi kszenie pr dko ci, stan O m powoduje zmniejszenie pr dko ć, a stany O r i D m nie zmieniaj pr dko ci obrotowej silnika, Strona 6 z 9

7 je eli w ostatnim kroku pr dko ć obrotowa silnika była zwi kszana, to stan D m nie zmienia pr dko ci, stan O m powoduje zmniejszenie pr dko ci, a stany D r i O r powoduj zwi kszenie pr dko ć obrotowej silnika, w ostatnim kroku pr dko ć obrotowa silnika była zmniejszana, to stan D r powoduje zwi kszenie pr dko ć, stan O m powoduje zmniejszenie pr dko ci, a stany D m i O r nie zmieniaj pr dko ci obrotowej silnika, Zmiana pr dko ci nast puje co 180 s poprzez podanie na wej cia przetwornicy cz stotliwo ci sygnałów zgodnych z Tabel 2. Wej cia przetwornicy UP i DN reaguj na zbocze sygnału. Tabela 2. Wykaz stanów wej ć przetwornicy cz stotliwo ci silnika M1 WEJŚCIE UP DN FWD FUNKCJA Zmniejszenie pr dko ci obrotowej silnika Zwi kszenie pr dko ci obrotowej silnika Pr dko bez zmian 1 1 x Warto niedopuszczalna! x x 1 Uruchomienie silnika M1 x x 0 Wy czenie silnika M1 Przej cie ze stanu PRACA do stanu ZATRZYMANIE nast puje po przyci ni ciu przycisku START/STOP. Lampka sygnalizacyjna PRACA ga nie, zawór podaj cy jest zamkni ty, płyta grzewcza wył czona, a silnik spr arki nie pracuje. Wci ni cie przycisku ZATRZYMANIE AWARYJNE (niezale nie w jakim stanie pracy ów przycisk został wci ni ty) powoduje zatrzymanie silnika spr arki, lampka PRACA jest zgaszona, a mechanizm sterowniczy nie reaguje na wciskanie przycisku START/STOP. Uwaga: Przetwornica cz stotliwo ci Fal1 podł czona jest do sterownika PLC poprzez przeka niki sprz gaj ce. Strona 7 z 9

8 Tabela 3. Wykaz elementów mechanizmu sterowniczego układu technologicznego do transportowania i suszenia materiałów sypkich L.p. Nazwa Oznaczenie (symbol) Wybrane parametry katalogowe 1. Sterownik PLC PLC Czujnik pojemno ciowy Higrometr (czujnik wilgotno ci) Cewka zaworu podaj cego S1 S2 (BK, WH) K1 Fal1 (FWD, UP, DN) Napi cie zasilania: 24 V DC Modu wej ciowy: minimum 5 wej 24 V DC Modu wyj ciowy: minimum 4 wyj cia 24 V DC Monta : szyna TH 35 lub inny sposób mocowania do p yty Programator: komputer klasy PC J zyk programowania: LAD lub FBD Metoda pomiarowa: pojemno ciowa Obudowa poliestrowa M30 Ilo wyj dwustanowych: 2, styki NO. Zakres napi cia roboczego: V DC/AC Obudowa M30 Detekcja stopnia wilgotno ci. Wyposa ony w przetwornik stanu. Wyj cia cyfrowe typu PNP, styk NO. Zakres napi cia roboczego: V DC Konfiguracja wyj cyfrowych podana w Tabeli 1. Min. czas startu 10 ms Czas pracy ci g ej 100% Wspó czynnik mocy cos {phi} 0.7 Charakterystyka cewki 24 V DC: 4,5 W 42 V AC: 50/60 Hz, moc prze czana: 9 VA, moc podtrzymania: 7 VA Dopuszczalne wahania napi cia +/- 10 % Stopie ochrony IP65 Zasilenie cewki K1 wymusza otwarcie zaworu podaj cego. 5. Przetwornica cz stotliwo ci Wysterowanie wej przetwornicy cz stotliwo ciowej odbywa si na skutek podania sygna u SPL do wej FWD, UP, DN. Konfiguracj wej cyfrowych zamieszczono w Tabeli Przycisk START / STOP S4 Przycisk zwierny NO o samoczynnym powrocie (monostabilny), U n <= 230 V, I n = 1,5 A Monta : szyna TH 35 lub inny sposób mocowania do p yty. Strona 8 z 9

9 L.p. Nazwa Oznaczenie (symbol) Wybrane parametry katalogowe 7. Przycisk ZATRZYMANIE AWARYJNE S5 Przycisk rozwierny NC z ryglem (bistabilny), U n <= 230 V, I n = 1,5 A Monta : szyna TH 35 lub inny sposób mocowania do p yty. Strona 9 z 9