Zawód: technik mechatronik Symbol cyfrowy zawodu: 311[50] Numer zadania: 3 Arkusz zawiera informacje prawnie chronione do momentu rozpocz cia egzaminu 311[50]-03-132 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 8 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.
Zadanie praktyczne W fabryce farmaceutycznej zastosowano urz dzenie przeznaczone do wykrywania i usuwania opakowa bez etykiety. 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 sortowania opakowa. Na podstawie opisu działania urz dzenia, wykazu elementów (Zał cznik 1.) oraz modelu mechanizmu sterowniczego zamontowanego na stanowisku egzaminacyjnym, narysuj schemat poł cze ze sterownikiem PLC elementów rzeczywistego mechanizmu sterowniczego, tj. czujnika optycznego, kontaktronowego czujnika poło enia tłoka siłownika, cewki elektrozaworu, przemiennika cz stotliwo ci i przycisków sterowniczych. W KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ uzupełnij list przyporz dkowania. Sporz d, w formie diagramu stanów lub schematu blokowego, algorytm działania mechanizmu sterowniczego urz dzenia zgodnie z opisem (Zał cznik 1). Napisz program sterowniczy w j zyku LAD (schemat drabinkowy) lub FBD (schemat bloków funkcyjnych), zapewniaj cy sterowanie ruchem płyty uchylnej (ruch góra-dół ) w odpowiedzi na stany wyj ć logicznych czujnika optycznego S1 ( Tabela 1.). Prze lij program do sterownika PLC, skontroluj poprawno ć działania mechanizmu sterowniczego, w zakresie sterowania ruchem płyty uchylnej, 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, zawieraj ce wykaz sygnałów wej ciowych i wyj ciowych dla ka dego elementu mechanizmu sterowniczego podł czonego do sterownika PLC. 3. Wykaz działa zwi zanych z monta em, oprogramowaniem i uruchomieniem mechanizmu sterowniczego urz dzenia przeznaczonego do sortowania opakowa. 4. Wykaz elementów, narz dzi i sprz tu kontrolno-pomiarowego, potrzebnych do monta u i oprogramowania mechanizmu 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. 3. Podpisane numerem PESEL dwa zrzuty ekranu zawieraj ce: Strona 2 z 8
program załadowany do pami ci sterownika wraz z komentarzami wyja niaj cymi działanie programu, widoczn konfiguracj zastosowanych bloków funkcjonalnych. UWAGA: Zrzuty z ekranu umie ć w dokumencie edytora tekstu (format A4 o orientacji pionowej), plik dokumentu 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 sortowania opakowa... 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 mechanizmu sterowniczego urz dzenia do sortowania opakowa, 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 sterowniczy S4 START/STOP, wej cie 2 przycisk sterowniczy S5 ZATRZYMANIE AWARYJNE, wej cie 3 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyj cia BK czujnika optycznego odbiciowego S1), wej cie 4 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast wyj cia BH czujnika optycznego odbiciowego S1), wej cie 5 przycisk sterowniczy zwierny, NO bez samoczynnego powrotu (zamiast czujnika kontaktronowego siłownika S3), wyj cie 1 lampka sygnalizacyjna K4, wyj cie 2 lampka sygnalizacyjna (zamiast wej cia RM przetwornicy cz stotliwo ci), wyj cie 3 lampka sygnalizacyjna (zamiast wej cia RL przetwornicy cz stotliwo ci), wyj cie 4 lampka sygnalizacyjna (zamiast cewki elektrozaworu K3). 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 8
Zał cznik 1. Opis działania urz dzenia przeznaczonego do sortowania opakowa W mechanizmie sterowniczym urz dzenia do sortowania opakowa zastosowano sterownik PLC współpracuj cy z (Rys. 1.): czujnikiem optycznym (wykrywaj cym opakowania bez etykiety), zespołem siłownika (steruj cego poło eniem płyty uchylnej), przemiennikiem cz stotliwo ci falownikiem (nastawiaj cym pr dko ć przesuwu przeno nika), przyciskami sterowniczymi i lampk sygnalizacyjn. Rys. 1. Budowa urz dzenia eliminuj cego opakowania (NOK) bez etykiety Urz dzenie wyposa one jest w pulpit operatora, na którym znajduj si przyciski: S4 - START/ STOP, S5 - ZATRZYMANIE AWARYJNE i lampka sygnalizacyjna K4 - PRACA (Rys. 2.). Rys. 2. Wygl d pulpitu operatora Strona 4 z 8
Opakowania transportowane s na przeno niku rolkowym (Rys. 1.). Gdy opakowanie posiada etykiet (Produkt OK), wówczas zostaje zsuni te po płycie uchylnej do pojemnika na produkty OK. Usuwanie opakowa bez etykiety (Produkt NOK) odbywa si poprzez uniesienie płyty uchylnej do góry. Wówczas opakowanie NOK spada do pojemnika na produkty NOK. Działanie urz dzenia w zakresie sortowania opakowa przedstawia Rys. 3. Rys. 3. Sortowanie opakowa produktów OK i NOK do odpowiednich pojemników Po wł czeniu zasilania, urz dzenie znajduje si w stanie ZATRZYMANIE (pod warunkiem, e przycisk ZATRZYMANIE AWARYJNE nie jest wci ni ty). Przeno nik nie przesuwa si. Po wci ni ciu przycisku START/STOP, mechanizm sterowniczy przechodzi do stanu PRACA. Wówczas zapala si lampka K4 - PRACA, przeno nik zaczyna pracować z pr dko ci maksymaln Vmax, a mechanizm sterowniczy sprawdza obecno ć etykiet na opakowaniach. Pr dko ć przesuwu przeno nika zmienia si w zale no ci od zachodz cych zdarze, przy czym wyró nia si : zdarzenie A, gdy 6 kolejnych opakowa stanowi produkty OK, zdarzenie B, gdy 3 kolejne opakowania stanowi produkty NOK, zdarzenie C, gdy od ostatniej zmiany pr dko ci przesuwu przeno nika przez 30 kolejnych opakowa nie nast piło zdarzenie A lub zdarzenie B. Zmiana pr dko ci przesuwu przeno nika przebiega według nast puj cej zasady: pocz tkowo pr dko ć ustawiana jest na warto ć maksymaln oraz przyjmuje si, e pr dko ć nie była zmieniana, je eli w ostatnim kroku pr dko ć nie była zmieniana, to zaj cie zdarzenia A powoduje zwi kszenie pr dko ci, zaj cie zdarzenia B powoduje zmniejszenie pr dko ci, a zaj cie zdarzenia C utrzymuje pr dko ć bez zmiany, je eli w ostatnim kroku pr dko ć była zwi kszana, to zaj cie zdarzenia A powoduje zwi kszenie pr dko ci, a zaj cie zdarzenia B lub C utrzymuje pr dko ć bez zmiany, je eli w ostatnim kroku pr dko ć była zmniejszana, to zaj cie zdarzenia B powoduje zmniejszenie pr dko ci, a zaj cie darzenia A lub C utrzymuje pr dko ć bez zmiany. Uwaga: zwi kszenie pr dko ci maksymalnej oznacza, e pr dko ć nie zmienia si co do warto ci, ale nadaje jej si stan zwi kszana, zmniejszenie pr dko ci minimalnej (Tabela 2.) powoduje zatrzymanie przeno nika i przej cie urz dzenia do stanu ZATRZYMANIE. Przej cie ze stanu PRACA do stanu ZATRZYMANIE nast puje równie poprzez przyci ni cie przycisku START/STOP. Wówczas lampka sygnalizacyjna PRACA ga nie, a przeno nik zatrzymuje si. Strona 5 z 8
Wci ni cie przycisku ZATRZYMANIE AWARYJNE (niezale nie w jakim stanie pracy ów przycisk został wci ni ty) powoduje zatrzymanie przeno nika, lampka PRACA jest zgaszona, a mechanizm sterowniczy nie reaguje na wciskanie przycisku START/STOP. Do wykrywania etykiety zastosowano czujnik optyczny odbiciowy S1(Rys. 4.). Rys. 4. Czujnik optyczny odbiciowy Czujnik posiada dwa wyj cia cyfrowe BK oraz WH, które zostały skonfigurowane w sposób przedstawiony w Tabeli 1. Tabela 1. Wykaz stanów wyj ć czujnika optycznego S1 BK WY WH WYNIK DETEKCJI 0 0 Brak produktu w pozycji ko cowej pola przeno nika 1 0 Produkt OK w pozycji pola ko cowego przeno nika 1 1 Produkt NOK w pozycji pola ko cowego przeno nika Ruchem płyty uchylnej steruje zespół siłownika pneumatycznego. Ruch płyty w gór nast puje po podaniu sygnału 1 na cewk K3 monostabilnego elektrozaworu 5/2 (Rys. 5.). Rys. 5. Schemat pneumatyczny Strona 6 z 8
Siłownik dwustronnego działania zamontowany jest na wsporniku. Płyta uchylna poł czona jest z tłoczyskiem siłownika poprzez głowic przegubow (Rys. 6). W górnej cz ci siłownika zamontowany jest czujnik zbli eniowy S3. Gdy płyta uchylna osi gnie górn pozycj, tzn. zostanie aktywowany czujnik zbli eniowy S3, mechanizm sterowniczy wymusza ruch siłownika w dół. Rys. 6. Elementy zespołu siłownika pneumatycznego. Przeno nik rolkowy nap dzany jest poprzez elektryczny silnik trójfazowy M1. Silnik zasilany jest za po rednictwem przetwornicy cz stotliwo ciowej (falownika) F1 (Rys. 7). Przetwornica skonfigurowana jest w taki sposób, e pozwala na zatrzymanie i uzyskanie ró nych pr dko ci obrotowych silnika M1 poprzez podanie odpowiednich sygnałów na wej cia steruj ce zgodnie z Tabel 2. Rys. 7. Schemat elektryczny podł czenia silnika M1 wraz z wej ciami steruj cymi przetwornicy cz stotliwo ci F1 Tabela 2. Wykaz funkcji wej ć przetwornicy cz stotliwo ci F1 RM WY RL 0 0 Silnik M1 zatrzymany V=0 FUNKCJA 1 0 Praca silnika na niskich obrotach pr dko minimalna 0 1 Praca silnika na po rednich obrotach - pr dko po rednia 1 1 Praca silnika na maksymalnych obrotach pr dko maksymalna Vmax. Strona 7 z 8
Tabela 3. Wykaz elementów mechanizmu sterowniczego urz dzenia do sortowania opakowa. L.p. Nazwa Oznaczenie (symbol) Wybrane parametry katalogowe 1. Sterownik PLC PLC 2. 3. 4. Czujnik optyczny odbiciowy Czujnik kontaktronowy si ownika. Cewka elektrozaworu 5/2 BK, BH S1 S3 K3 RM RL 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: czujnik optyczny odbiciowy z wyt umieniem t a. Zasi g: 50 300 mm Rodzaj wiat a: laser czerwony. Ilo wyj dwustanowych: 2, styki NO. Zakres napi cia roboczego: 10 30 VDC Detekcja pola magnetycznego wytwarzanego przez t ok si ownika. Monta na korpusie si ownika. Wyj cie typu PNP, styk NO. Zakres napi cia roboczego: 10 30 VDC Min. czas startu 10 ms Czas pracy ci g ej 100% Wspó czynnik mocy cos {phi} 0.7 Charakterystyka cewki 24V DC: 4,5W 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 K3 wymusza ruch si ownika w gór. Brak zasilania ruch w dó 5. Przetwornica cz stotliwo ciowa Wysterowanie wej cia przetwornicy cz stotliwo ciowej odbywa si na skutek podania sygna u PC do wej RM i RL (patrz rys. 7.). Konfiguracja wej podana jest w tabeli 2. 6. 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. 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. 8. Lampka sygnalizacyjna K4 Lampa z arówk 5 W / 24 V DC Strona 8 z 8