ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE STYCZE 2014

Transkrypt

1 Zawód: technik mechatronik Symbol cyfrowy zawodu: 311[50] Numer zadania: 1 Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpoczcia egzaminu 311[50] Czas trwania egzaminu: 240 minut ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJCEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE STYCZE 2014 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 firmie zmontowano prototyp urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli. W mechanizmie sterowniczym urzdzenia wykorzystano sterownik PLC. Opracuj projekt realizacji prac zwizanych z montaem, oprogramowaniem i uruchomieniem mechanizmu sterowniczego urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli. Na podstawie opisu dziaania urzdzenia, wykazu elementów (Zacznik 1) oraz modelu mechanizmu sterowniczego zamontowanego na stanowisku egzaminacyjnym, narysuj schemat elektryczny pocze ze sterownikiem PLC elementów rzeczywistego mechanizmu sterowniczego tj. przycisków sterowniczych, czujników, elektrozaworów, cewki stycznika i aparatu do pomiaru cinienia i szczelnoci. W KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ uzupenij list przyporzdkowania i list sygnaów wejciowych i wyjciowych dla kadego elementu mechanizmu sterowniczego. Sporzd w jzyku SFC (GRAFCET) algorytm dziaania mechanizmu sterowniczego zgodnie z opisem (Zacznik 1). Warunki tranzycji wyra za pomoc zmiennych i operatorów logicznych. Napisz program sterowniczy w jzyku LAD (schemat drabinkowy) lub FBD (schemat bloków funkcyjnych), zapewniajcy sterowanie dziaaniem mechanizmu sterowniczego urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli w fazie oceny szczelnoci od chwili zatrzymania przenonika tamowego T1 do ponownego uruchomienia. Pomi obsug siownika F i przenonika rolkowego T2. Przelij program do sterownika PLC, skontroluj poprawno dziaania mechanizmu sterowniczego, wykonujc próbne uruchomienie modelu. Wprowad ewentualne poprawki do programu i algorytmu. Sporzd dokumentacj z wykonanych prac. Projekt realizacji prac powinien zawiera: 1. Tytu pracy egzaminacyjnej zgodny z treci zadania. 2. Zaoenia do projektu realizacji prac zawierajce wykaz sygnaów wejciowych i wyjciowych dla elementów mechanizmu sterowniczego podczonych do sterownika PLC. 3. Wykaz dziaa zwizanych z montaem, oprogramowaniem i uruchomieniem mechanizmu sterowniczego urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli. 4. Wykaz elementów, narzdzi i sprztu kontrolno-pomiarowego, potrzebnych do montau i oprogramowania urzdzenia sterowniczego. 5. Algorytm dziaania mechanizmu sterowniczego w jzyku SFC. Dokumentacja z wykonania prac powinna zawiera: 1. Uzupenion list przyporzdkowania oraz schemat pocze elementów wejciowych i wyjciowych ze sterownikiem PLC. 2. Wnioski dotyczce poprawnoci dziaania programu mechanizmu sterowniczego. 3. Podpisane numerem PESEL dwa zrzuty ekranu zawierajce: Strona 2 z 8

3 program zaadowany do pamici sterownika wraz z komentarzami wyjaniajcymi dziaanie programu, widoczn konfiguracj zastosowanych bloków funkcjonalnych. UWAGA: Zrzut z ekranu umie w dokumencie edytora tekstu (format A4 o orientacji pionowej), plik zapisz na pulpicie w folderze, którego nazw jest Twój nr PESEL, folder skopiuj do pamici USB i popro przewodniczcego zespou nadzorujcego etap praktyczny o wydrukowanie pliku. Do wykonania zadania wykorzystaj: Opis dziaania urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli... Zacznik 1. oraz zamieszczon w KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ list przyporzdkowania i list sygnaów wejciowych i wyjciowych elementów mechanizmu sterowniczego podczonych do sterownika PLC. Do wykonania zadania przygotowano stanowisko wyposaone w: 1. Komputer z oprogramowaniem poczony ze sterownikiem PLC. 2. Model mechanizmu sterowniczego urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli, skadajcy si z pyty z zamontowanymi i sprawnymi elementami podczonymi do wej i wyj sterownika PLC, w szczególnoci: wejcie 1 przycisk sterowniczy S1 START, wejcie 2 przycisk sterowniczy S2 STOP, wejcie 3 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast czujnika refleksyjnego FS1), wejcie 4 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast czujnika indukcyjnego IS2), wejcie 5 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyjcia PS aparatu do pomiaru cinienia i szczelnoci), wyjcie 1 lampka sygnalizacyjna (zamiast stycznika R zaczajcego silnik M), wyjcie 2 lampka sygnalizacyjna (zamiast wejcia ED1 sterujcego siownikiem D), wyjcie 3 lampka sygnalizacyjna (zamiast wejcia ED2 sterujcego siownikiem D), wyjcie 4 lampka sygnalizacyjna (zamiast elektrozaworu EF sterujcego siownikiem F). 3. Dokumentacj stanowiskow, zawierajc informacje o elementach zastosowanych w modelu mechanizmu sterowniczego. Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 240 minut. Strona 3 z 8

4 Zacznik 1. Opis dziaania urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli W mechanizmie sterowniczym urzdzenia do automatycznego sprawdzania szczelnoci butli (Rys.1.) zastosowano sterownik PLC wspópracujcy z: przyciskiem sterowniczym S1, przyciskiem sterowniczym S2, czujnikiem refleksyjnym FS1 (aktywnym gdy na pocztku przenonika tamowego T1 znajduje si butla), czujnikiem indukcyjnym IS2 (aktywnym gdy butla znajduje si w pozycji gotowej do wykonania testu aparatem do pomiaru cinienia i szczelnoci), aparatem do pomiaru cinienia i szczelnoci, siownikiem trójpozycyjnym D (pozycje a1, a2, a3) sterowanym zaworami ED1 i ED2, silnikiem M sterowanym stycznikiem R, siownikiem F sterowanym zaworem EF. Przebieg procesu sprawdzania szczelnoci skada si z dwóch faz: kalibracji urzdzenia oraz oceny szczelnoci butli. W fazie kalibracji okrela si minimaln warto czasu po której stenie gazu w próbce powietrza nad butl osiga poziom umoliwiajcy pomiar jego wartoci z dopuszczalnym bdem (dla detektora gazu wykorzystywanego w aparacie do pomiaru cinie i szczelnoci stosunek sygnau do szumu musi by wikszy od 6). W fazie oceny szczelnoci sprawdzana jest warto cinienia gazu w butli (w przypadku gdy cinienie jest zbyt niskie, butla jest dopeniana gazem), a nastpnie ocenia si stenie gazu w próbce po czasie okrelonym w fazie kalibracji. Jeeli warto stenia gazu jest zbyt dua butla nie spenia wymaga szczelnoci i jest usuwana z przenonika tamowego T1. Faza kalibracji Faz kalibracji przeprowadza si w trzech cyklach, dla trzech butli wzorcowych o okrelonym, maksymalnym, dopuszczalnym przecieku jednostkowym. Butle umieszczane s na przenoniku tamowym T1 przed butlami, których szczelno ma by oceniana. Przejcie do fazy kalibracji nastpuje za stanu ZATRZYMANIE po wciniciu przycisku S1. Wcinicie przycisku uruchamia silnik M poprzez wysterowanie stycznika R. Butle transportowane s do chwili gdy zostanie aktywowany czujnik zblieniowy IS2. Stan wysoki na wyjciu IS2 powoduje zatrzymanie przenonika oraz wysunicie siownika D do pozycji a3, w której mechaniczna budowa kocówki pomiarowej powoduje otwarcie zaworu butli w sposób uniemoliwiajcy wydostanie si gazu na zewntrz (na Rys. 2 przedstawiono przekrój zaworu butli). Jeeli po czasie 4 s od chwili podania sygnaów wysokich na cewki ED1 i ED2 na wyjciu PS aparatu jest sygna niski (cinienie gazu w butli jest mniejsze od wartoci zadanej) aparat rozpoczyna dopenianie butli gazem technicznym (w Tabeli 1 zamieszczono stany na wyjciach PS w zalenoci od pooenia siownika D). Proces dopeniania sterowany jest autonomicznie Strona 4 z 8

5 przez aparat do pomiaru cinienia i szczelnoci Gdy cinienie gazu w butli osignie warto podan, na wyjciu PS aparatu pojawi si stan wysoki i siownik D rozpoczyna ruch do pooenia a2, co powoduje automatycznie zamknicie zaworu butli i ustawienie wyjcia PS na 0. W sytuacji gdy po czasie 4 s od chwili podania sygnaów wysokich na cewki ED1 i ED2 na wyjciu PS bdzie stan wysoki, to siownik bezzwocznie rozpoczyna ruch do pooenia a2. Pomiar stenia gazu w próbce nastpuje co 1 sekund w przedziale [3, 12] liczc od chwili ustawienia wej ED1=1, ED2=0. W przypadku gdy stenie osignie poziom mierzalny np. po czasie k sekund, na wyjciu PS pojawia si stan wysoki, w wyniku czego licznik zliczajcy przedziay czasowe w których dokonywane byy kolejne pomiary zostaje zablokowany, na wejcia ED1 i ED2 podany jest stan niski, a po dwóch sekundach na cewk EF stan wysoki. Butla zostaje przesunita na przenonik T2. Po kolejnych 2 sekundach stan EF przyjmuje warto 0. Nastpny cykl kalibracji rozpoczyna si od podania wysokiego sygnau na stycznik R po czasie 6 s od chwili ustawienia wej cewek ED1=0 i ED2=0. W drugim cyklu pomiar stenia gazu przeprowadzany jest kolejno po czasie k-2, k-1, k, k+1, k+2 sekund, liczc od chwili ustawienia wej ED1=1, ED2=0 przy czym pomijane s wartoci mniejsze od 3 i wiksze od 12. Pomiary zostaj zablokowane, gdy po czasie m [k-2, k+2] sekund stenie gazu osignie poziom mierzalny. Podczas kalibracji przeprowadzanej dla ostatniej butli wzorcowej pomiary stenia gazu przeprowadza si dla maksymalnie 4 wartoci czasu, przy czym: jeeli k - m > 0 to pomiary wykonuje si po czasie m - 1, m, m + 1, m + 2 sekund, jeeli k - m = 0 to pomiary wykonuje si po czasie m-1, m, m+1 sekund, jeeli k - m < 0 to pomiary wykonuje si po czasie m - 2, m - 1, m, m + 1 sekund. Jeeli podczas dowolnego cyklu nie uzyskano w pomiarach poziomu mierzalnego, automat przechodzi do stanu ZATRZYMANIE. Po zakoczeniu trzech cykli kalibracji okrelany jest czas po którym oceniana bdzie szczelno partii butli z gazem, przy czym obowizuje zasada, e wybiera si t warto, która w trzech cyklach wystpia najczciej, a jeeli wybór nie jest moliwy, to wybiera si warto rodkow. Faza oceny szczelnoci Po zakoczeniu kalibracji dla trzech butli wzorcowych, automat przechodzi do fazy oceny szczelnoci. Praca automatu przebiega analogicznie jak w fazie kalibracji, a do chwili podniesienia siownika do pozycji a2. W pozycji a2 nastpuje pomiar stenia gazu w próbce po czasie okrelonym w fazie kalibracji, liczc od chwili ustawienia wej ED1=1, ED2=0. Jeli warto stenia osignie poziom mierzalny (oznacza to przekroczenie dopuszczalnego poziomu szczelnoci), na wyjciu PS pojawia si stan wysoki. Siownik D zostaje cofnity do pozycji a1, a na wyjciu PS pojawia si stan niski. Po dwóch sekundach od podania stanów ED1=0 i ED2=0, na cewk EF podawany jest stan wysoki. Butla zostaje przesunita na przenonik T2. Po kolejnych 2 sekundach stan EF przyjmuje warto 0. W sytuacji gdy warto stenia gazu w próbce po czasie okrelonym podczas fazy kalibracji nie osigna poziomu mierzalnego, na wyjciu PS jest wystawiony stan niski (oznaczajcy, e butla jest szczelna), a siownik D zostaje cofnity do pozycji a1. Strona 5 z 8

6 Nastpny cykl oceny szczelnoci rozpoczyna si od podania wysokiego sygnau na stycznik R po czasie 6 s od chwili ustawienia wej cewek ED1=0 i ED2=0. Zarówno w fazie kalibracji jak i w fazie oceny szczelnoci praca przenosnika T1 podlega nastpujcym zasadom: jeli w czasie pracy przenonika T1 duszym ni 30 sekund czujniki IS2 lub FS1 nie wykryj butli, przenonik T1 zostaje zatrzymany, jeli siownik D znajduje si w pozycji a1 duej ni 6 sekund i przenonik T1 jest zatrzymany, to wykrycie butli poprzez czujnik FS1 powoduje uruchomienie napdu przenonika. Wcinicie przycisku S2 w dowolnej chwili powoduje przejcie automatu do stanu ZATRZYMANIE. W tym stanie siownik F znajduje si w pozycji wsunitej, siownik D w pozycji a1, przenonik T1 jest zatrzymany, na wyjciu aparatu do pomiaru cinienia i szczelnoci jest stan niski. Tabela 1. Wykaz funkcji wyjcia PS aparatu do pomiaru cinienia i szczelnoci Pooenia siownika D Nazwa pooenia Funkcja wyjcia PS a1 Pozycja bazowa Nieokrelone, nie korzysta. a2 Pozycja pomiarowa - pomiar stenia Faza kalibracji: 1 - stenie osigno warto mierzaln 0 - stenie poniej wartoci mierzalnej Faza oceny szczelnoci: 1 - stenie przekracza warto dopuszczaln 0 - stenie waciwe a3 Pozycja pomiarowa - pomiar cinienia 1 - cinienie waciwe 0 - cinienie poniej wartoci dopuszczalnej Rysunek 1. Widok z góry i z boku urzdzenia do sprawdzania szczelnoci butli Strona 6 z 8

7 T1 T2 M B F FS1 IS2 PS D przenonik tamowy T1 przenonik T2 (rolkowy - bez napdu) silnik napdzajcy przenonik T1 butla z gazem siownik jednostronnego dziaania ze spryn powrotn (przód - ty) czujnik obecnoci (refleksyjny) czujnik obecnoci (indukcyjny) aparat do pomiaru cinienia i szczelnoci siownik trójpozycyjny Rysunek 2. Przekrój zaworu butli. Tabela 2. Wykaz elementów mechanizmu sterowniczego urzdzenia do sprawdzania szczelnoci butli L.p. Nazwa Oznaczenie (symbol) Wybrane parametry katalogowe 1. Sterownik PLC PLC Przycisk wczajcy START Przycisk wyczajcy STOP S1 S2 Napicie zasilania: 24 VDC Modu wejciowy: 6 wej 24 VDC Modu wyjciowy: 4 wyjcia 24 VDC Monta: na szynie DIN (TH 35) lub za pomoc rub. Programowany za pomoc komputera klasy PC w jzyku LD lub FBD Przycisk zwierny NO o samoczynnym powrocie (monostabilny): Un<= 230V, In=1.5A Monta: szyna TH35 lub inny sposób montau do pyty Przycisk rozwierny NC o samoczynnym powrocie (monostabilny) Un<= 230V, In=1.5A Monta: szyna TH35 lub inny sposób montau do pyty Strona 7 z 8

8 L.p. Nazwa Oznaczenie (symbol) Wybrane parametry katalogowe 4. Czujnik optyczny refleksyjny FS1 Napicie zasilania: U n = 24V DC Prd zasilania: I n = 13 ma DC Prd obcienia: I obc = 200mA Zasig dziaania: 100mm Temperatura pracy: C C 5. Czujnik indukcyjny IS2 Czujnik indukcyjny palcowy Konfiguracja wyjcia: PNP / NO Zasig: 0-5mm Napicie zasilania: 15-34V DC Obudowa czujnika: M18 Przycze: przewód 2m Klasa szczelnoci: IP67 Prd pracy maks.: 200mA Temperatura pracy: C Rodzaj czoa: zabudowane Czstotliwo przeczania maks.: 800Hz 6. Stycznik R Cewka o napiciu zasilania 24 VDC 7. Elektrozawór ED1, ED2 Cewka o napiciu zasilania 24 VDC, zawór 3/2 Stany siownia D w zalenoci od sygnaów na zaworach ED1, ED2 ED1 ED2 Pozycja D 0 0 a1 1 0 a2 1 1 a3 8. Elektrozawór EF Cewka o napiciu zasilania 24 VDC, zawór 3/2 9. Aparat do pomiaru cinienia i szczelnoci PS Patrz Tabela 1. Strona 8 z 8

9