ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013

Transkrypt

1 Zawód: technik mechatronik Symbol cyfrowy zawodu: 311[50] Numer zadania: 8 Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpoczcia egzaminu 311[50] Czas trwania egzaminu: 240 minut ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJCEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013 Informacje dla zdajcego: 1. Materiay egzaminacyjne obejmuj: ARKUSZ EGZAMINACYJNY z treci zadania i dokumentacj, zeszyt ze stron tytuow KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ oraz KART OCENY. 2. Sprawd, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 8 stron. Sprawd, czy materiay egzaminacyjne s czytelne i nie zawieraj bdnie wydrukowanych stron. Ewentualny brak stron lub inne usterki w materiaach egzaminacyjnych zgo przewodniczcemu zespou nadzorujcego 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 odpowiadajcym numerowi zadania, przyklej naklejk ze swoim numerem PESEL w oznaczonym miejscu na karcie. 5. Zapoznaj si z treci zadania egzaminacyjnego, dokumentacj zaczon do zadania, stanowiskiem egzaminacyjnym i jego wyposaeniem. Masz na to 20 minut. Czas ten nie jest wliczany do czasu trwania egzaminu. 6. Po upywie tego czasu przystp do rozwizywania zadania. Rozwizanie obejmuje opracowanie projektu realizacji prac okrelonych w treci zadania, wykonanie prac zwizanych z opracowywanym projektem i sporzdzenie dokumentacji z ich wykonania. 7. Zadanie rozwizuj tylko w zeszycie KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ od razu na czysto, nie otrzymasz dodatkowych kartek. Notatki, pomocnicze obliczenia itp., jeeli nie nale do pracy, obwied lini i oznacz sowem BRUDNOPIS. Zapisy oznaczone BRUDNOPIS nie bd oceniane. 8. Po rozwizaniu zadania ponumeruj strony pracy egzaminacyjnej. Numerowanie rozpocznij od strony, na której jest miejsce do zapisania tytuu pracy. Wszystkie materiay, które zaczasz do pracy, opisz swoim numerem PESEL* w prawym górnym rogu. 9. Na stronie tytuowej zeszytu KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ, wpisz liczb stron swojej pracy i liczb sztuk zaczonych materiaów. 10. Zeszyt KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ i KART OCENY przeka zespoowi nadzorujcemu etap praktyczny. Powodzenia! * w przypadku braku numeru PESEL - seria i numer paszportu lub innego dokumentu potwierdzajcego tosamo.

2 Zadanie egzaminacyjne W zakładzie produkcji pasz zastosowano urządzenie do transportowania i suszenia materiałów sypkich w rurociągu, z wykorzystaniem sprężonego powietrza. W mechanizmie sterowniczym urządzenia zastosowano sterownik PLC. Opracuj projekt realizacji prac związanych z montażem, oprogramowaniem i uruchomieniem mechanizmu sterowniczego urządzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich. Na podstawie opisu działania mechanizmu sterowniczego, wykazu elementów urządzenia sterowniczego (Załącznik 1), wykazu elementów oraz modelu mechanizmu zamontowanego na stanowisku egzaminacyjnym, narysuj schemat połączeń ze sterownikiem PLC elementów rzeczywistego mechanizmu sterowniczego tj. czujnika pojemnościowego, higrometru, cewki zaworu podającego, przetwornicy częstotliwości, lampki sygnalizacyjnej i przycisków sterowniczych. W KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ uzupełnij listę przyporządkowania. Sporządź algorytm w formie diagramu stanów, odzwierciedlający działanie mechanizmu sterowniczego zgodnie z opisem (Załącznik 1). Napisz program sterowniczy w języku LAD (schemat drabinkowy) lub FBD (schemat bloków funkcyjnych), zapewniający pracę mechanizmu sterowniczego przy założeniu stałej, większej od optymalnej wilgotności granulatu (higrometr S2 wskazuje stałą wilgotność granulatu, wejścia UP i DN przetwornicy częstotliwości Fal1 nie są obsługiwane). Prześlij program do sterownika PLC, skontroluj poprawność działania mechanizmu sterowniczego, wykonując próbne uruchomienie modelu zamontowanego na stanowisku egzaminacyjnym. Wprowadź ewentualne poprawki do programu. Sporządź dokumentację z wykonanych prac. Projekt realizacji prac powinien zawierać: 1. Tytuł pracy egzaminacyjnej zgodny z treścią zadania. 2. Założenia do projektu realizacji prac wynikające z treści zadania i załącznika. 3. Wykaz działań związanych z montażem, oprogramowaniem i uruchomieniem urządzenia eliminującego opakowania bez etykiety. 4. Wykaz elementów, narzędzi i sprzętu kontrolno-pomiarowego, potrzebnych do montażu i oprogramowania urządzenia sterowniczego. 5. Algorytm działania mechanizmu sterowniczego w formie diagramu stanów lub schematu blokowego. Dokumentacja z wykonania prac powinna zawierać: 1. Uzupełnioną listę przyporządkowania oraz schemat połączeń elementów wejściowych i wyjściowych ze sterownikiem PLC. 2. Wnioski dotyczące poprawności działania programu sterowniczego mechanizmu. 3. Podpisane numerem PESEL dwa zrzuty ekranu zawierające: Strona 2 z 8

3 program załadowany do pamięci sterownika wraz z komentarzami wyjaśniającymi działanie programu, widoczną konfiguracją zastosowanych bloków funkcjonalnych. UWAGA: Zrzut z ekranu umieść w dokumencie edytora tekstu (format A4 o orientacji pionowej), plik zapisz na pulpicie w folderze, którego nazwą jest twój numer PESEL, folder skopiuj do pamięci USB i poproś przewodniczącego zespołu nadzorującego etap praktyczny, o wydrukowanie pliku. Do wykonania zadania wykorzystaj: Opis działania urządzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich w rurociągu... Załącznik 1. oraz zamieszczoną w KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ Listę przyporządkowania. Do wykonania zadania przygotowano stanowisko wyposażone w: 1. Komputer z oprogramowaniem połączony ze sterownikiem PLC. 2. Model urządzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich w rurociągu, składający się z płyty z zamontowanymi i sprawnymi elementami podłączonymi do wejść i wyjść sterownika PLC, tj.: wejście 1 przycisk S4 START/STOP, wejście 2 przycisk S5 ZATRZYMANIE AWARYJNE, wejście 3 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast czujnika pojemnościowego S1) wejście 4 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyjścia BK higrometru), wejście 5 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyjścia WH higrometru), wyjście 1 lampka sygnalizacyjna (zamiast wejścia FWD przetwornicy częstotliwości Fal1), wyjście 2 lampka sygnalizacyjna (zamiast wejścia UP przetwornicy częstotliwości Fal1), wyjście 3 lampka sygnalizacyjna (zamiast wejścia DN przetwornicy częstotliwości Fal1), wyjście 4 lampka sygnalizacyjna (zamiast cewki zaworu podającego). 3. Dokumentację stanowiskową, zawierającą informacje o elementach zastosowanych w modelu urządzenia sterowniczego. Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 240 minut. Strona 3 z 8

4 Załącznik 1. Opis działania układu do transportowania i suszenia materiałów sypkich w rurociągu Budowę urządzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich w rurociągu przedstawiono na Rys. 1. Rys. 1. Budowa urządzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich W mechanizmie sterowniczym urządzenia zastosowano sterownik PLC współpracujący z: czujnikiem pojemnościowym (wykrywającym obecność materiału sypkiego w zbiorniku), cewką zaworu podającego materiał sypki ze zbiornika zasypowego do rurociągu transportującego, czujnikiem higrometrycznym (mierzącym wilgotność materiału sypkiego na wylocie rurociągu transportowego), przemiennikiem częstotliwości (falownikiem) nastawiającym prędkość obrotową silnika sprężarki śrubowej, przyciskami sterowniczymi. Pulpit operatora urządzenia do transportowania i suszenia materiałów sypkich (Rys. 2.) wyposażony jest w przyciski sterownicze S4 START/STOP i S5 ZATRZYMANIE AWARYJNE oraz lampkę sygnalizacyjną PRACA. Strona 4 z 8

5 Rys. 2. Wygląd pulpitu operatora Po włączeniu zasilania, urządzenie znajduje się w stanie ZATRZYMANIE (pod warunkiem, że przycisk ZATRZYMANIE AWARYJNE nie jest wciśnięty). Zawór podający materiał sypki do rurociągu transportującego jest zamknięty, silnik sprężarki śrubowej jest zatrzymany, a płyta grzewcza nie jest włączona. Po wciśnięciu przycisku START/STOP mechanizm sterowniczy przechodzi do stanu PRACA. W stanie PRACA materiał sypki (granulat) dostarczany jest ze zbiornika do rurociągu poprzez zawór podający, uruchamiany magnetycznie za pośrednictwem cewki K1 (Rys. 3.). Podanie napięcia na cewkę powoduje otwarcie zaworu i grawitacyjne zsypywanie granulatu. Rys. 3. Schemat zaworu podającego granulat Do wykrywania obecności granulatu w zbiorniku zasypowym zastosowano czujnik pojemnościowy S1 (Rys. 4). Rys. 4. Czujnik pojemnościowy S1 Sprężarka śrubowa (wytwarzająca przepływ powietrza w rurociągu transportującym) napędzana jest przez elektryczny silnik trójfazowy M1. Silnik zasilany jest za pośrednictwem przetwornicy częstotliwościowej (falownika) Fal1 (Rys. 5). Przetwornica skonfigurowana jest w taki sposób, że umożliwia uruchomienie silnika poprzez wysterowanie wejścia FDW. Uwaga: po każdym przywróceniu zasilania, przetwornica ustawiona jest na 50% maksymalnej prędkości. Strona 5 z 8

6 Rys 5. Schemat elektryczny podłączenia silnika M1 Uruchomienie silnika powoduje jednoczesne załączenie płyty grzewczej, poprzez a lampka sygnalizacyjna, na pulpicie, zaczyna świecić. Następuje proces suszenia i transportowania. Na wylocie rurociągu zainstalowany jest higrometr (Rys. 6.), który mierzy wilgotność granulatu. Rys. 6. Higrometr S2 Higrometr wyposażony jest w przetwornik, posiadający dwa wyjścia cyfrowe BK i WH, które zostały skonfigurowane w sposób zgodny z Tabelą 1. Tabela 1. Wykaz stanów wyjść przetwornika higrometru S2 BK WY WH 0 0 Wilgotność optymalna O pt 0 1 Wilgotność za duża D d 1 0 Wilgotność za mała M m 1 1 Stany zabronione. WYNIK POMIARU Mechanizm sterowniczy urządzenia, w celu utrzymania optymalnej wilgotności granulatu, zmienia prędkość obrotową silnika M1 krokowo co 5% wartości maksymalnej w zależności od stanu na wyjściu przetwornika higrometru S2, przy czym obowiązują następujące zasady: początkowo przyjmuje się, że prędkość obrotowa silnika M1 wynosi 50% wartości maksymalnej i nie była zmieniana, jeżeli w ostatnim kroku prędkość obrotowa silnika nie była zmieniana, to stan D d powoduje zwiększenie prędkości, stan M m powoduje zmniejszenie prędkość, a stan O pt nie zmienia prędkości obrotowej silnika, Strona 6 z 8

7 jeżeli w ostatnim kroku prędkość obrotowa silnika była zwiększana, to stan M m powoduje zmniejszenie prędkości, a stany D d i O pt nie zmieniają prędkości obrotowej silnika, w ostatnim kroku prędkość obrotowa silnika była zmniejszana, to stan M m powoduje zmniejszenie prędkość, stan D m powoduje zwiększenie prędkości, a stany O pt nie zmienia prędkości obrotowej silnika, Zmiana prędkości następuje co 600 s poprzez podanie na wejścia przetwornicy częstotliwości sygnałów zgodnych z Tabelą 2. Wejścia przetwornicy UP i DN reagują na zbocze sygnału. Tabela 2. Wykaz stanów wejść przetwornicy częstotliwości silnika M1 WEJŚCIE UP DN FWD FUNKCJA Zmniejszenie prędkości obrotowej silnika Zwiększenie prędkości obrotowej silnika Prędkość bez zmian 1 1 x Wartość niedopuszczalna! x x 1 Uruchomienie silnika M1 x x 1 Uruchomienie silnika M1 Przejście ze stanu PRACA do stanu ZATRZYMANIE następuje po przyciśnięciu przycisku START/STOP. Lampka sygnalizacyjna PRACA gaśnie, zawór podający jest zamknięty, płyta grzewcza wyłączona, a silnik sprężarki nie pracuje. Wciśnięcie przycisku ZATRZYMANIE AWARYJNE (niezależnie w jakim stanie pracy ów przycisk został wciśnięty) powoduje zatrzymanie silnika sprężarki, lampka PRACA jest zgaszona, a mechanizm sterowniczy nie reaguje na wciskanie przycisku START/STOP. Uwaga: przetwornica częstotliwości Fal1 podłączona jest do sterownika PLC poprzez przekaźniki sprzęgające. Strona 7 z 8

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 pojemnościowy Higrometr (czujnik wilgotności) Cewka zaworu podającego S1 S2 (BK, WH) K1 Fal1 (FWD, UP, DN) Napięcie zasilania: 24 V DC Moduł wejściowy: minimum 5 wejść 24 V DC Moduł wyjściowy: minimum 4 wyjścia 24 V DC Montaż: szyna TH 35 lub inny sposób mocowania do płyty Programator: komputer klasy PC Język programowania: LAD lub FBD Metoda pomiarowa: pojemnościowa Obudowa poliestrowa M30 Ilość wyjść dwustanowych: 2, styki NO. Zakres napięcia roboczego: V DC/AC Obudowa M30 Detekcja stopnia wilgotności. Wyposażony w przetwornik stanu. Wyjścia cyfrowe typu PNP, styk NO. Zakres napięcia roboczego: V DC Konfiguracja wyjść cyfrowych podana w Tabeli 1. Min. czas startu 10 ms Czas pracy ciągłej 100% Współczynnik mocy cos {phi} 0.7 Charakterystyka cewki 24 V DC: 4,5 W 42 V AC: 50/60 Hz, moc przełączana: 9 VA, moc podtrzymania: 7 VA Dopuszczalne wahania napięcia +/- 10 % Stopień ochrony IP65 Zasilenie cewki K1 wymusza otwarcie zaworu podającego. 5. Przetwornica częstotliwości Wysterowanie wejść przetwornicy częstotliwościowej odbywa się na skutek podania sygnału SPL do wejść FWD, UP, DN. Konfigurację wejść cyfrowych zamieszczono w Tabeli Przycisk START / STOP S4 Przycisk zwierny NO o samoczynnym powrocie (monostabilny), U n <= 230 V, I n = 1,5 A Montaż : szyna TH 35 lub inny sposób mocowania do płyty. 7. Przycisk ZATRZYMANIE AWARYJNE S5 Przycisk rozwierny NC z ryglem (bistabilny), U n <= 230 V, I n = 1,5 A Montaż : szyna TH 35 lub inny sposób mocowania do płyty. Strona 8 z 8

9