Zawód: technik mechatronik
Symbol cyfrowy zawodu: 311[50]
Numer zadania: 7

311[50]-07-132

Czas trwania egzaminu: 240 minut

ARKUSZ EGZAMINACYJNY

ETAP PRAKTYCZNY

EGZAMINU POTWIERDZAJ

=CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE

CZERWIEC 2013

Informacje dla zdaj

>cego:

1. Materia

Žy egzaminacyjne obejmuj>: ARKUSZ EGZAMINACYJNY z treWci> zadania

i dokumentacj

>, zeszyt ze stron> tytuŽow> KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ oraz KARTB

OCENY.

2. Sprawd

a, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 9 stron. Sprawda, czy materiaŽy egzaminacyjne

s

> czytelne i nie zawieraj> bŽCdnie wydrukowanych stron. Ewentualny brak stron lub inne

usterki w materia

Žach egzaminacyjnych zgŽoW przewodnicz>cemu zespoŽu nadzoruj>cego

etap praktyczny.

3. Na KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ:

/ wpisz

swoj

> datC urodzenia,

/ wpisz swój numer PESEL*.

4. Na KARCIE OCENY:

/ wpisz

swoj

> datC urodzenia,

/ wpisz swój numer PESEL*,
/ wpisz symbol cyfrowy zawodu,
/ zamaluj

kratk

C z numerem odpowiadaj>cym numerowi zadania,

/ przyklej

naklejk

C ze swoim numerem PESEL w oznaczonym miejscu na karcie.

5. Zapoznaj si

C z treWci> zadania egzaminacyjnego, dokumentacj> zaŽ>czon> do zadania,

stanowiskiem egzaminacyjnym i jego wyposa

ceniem. Masz na to 20 minut. Czas ten nie jest

wliczany do czasu trwania egzaminu.

6. Po up

Žywie tego czasu przyst>p do rozwi>zywania zadania. Rozwi>zanie obejmuje

opracowanie projektu realizacji prac okre

Wlonych w treWci 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

celi nie nalec>

do pracy, obwied

a lini> i oznacz sŽowem BRUDNOPIS. Zapisy oznaczone BRUDNOPIS

nie b

Cd> oceniane.

8. Po rozwi

>zaniu zadania ponumeruj strony pracy egzaminacyjnej. Numerowanie rozpocznij

od strony, na której jest miejsce do zapisania tytu

Žu pracy. Wszystkie materiaŽy, które

za

Ž>czasz do pracy, opisz swoim numerem PESEL* w prawym górnym rogu.

9. Na stronie tytu

Žowej zeszytu KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ, wpisz liczbC stron swojej

pracy i liczb

C sztuk zaŽ>czonych materiaŽów.

10. Zeszyt KARTA PRACY EGZAMINACYJNEJ i KART

B OCENY przekac zespoŽowi

nadzoruj

>cemu etap praktyczny.

Powodzenia!

Arkusz zawiera informacje

prawnie chronione do

momentu rozpocz

Ccia

egzaminu

* w przypadku braku numeru PESEL - seria i numer paszportu lub innego dokumentu potwierdzaj

>cego tocsamoW5.

Zadanie egzaminacyjne

W fabryce granulatów zastosowano urz dzenie do transportowania i suszenia materia

łów

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 materia

łów sypkich.

Na podstawie opisu dzia

łania mechanizmu sterowniczego, wykazu elementów urz dzenia

sterowniczego (Za

ł cznik 1.), wykazu elementów oraz modelu mechanizmu zamontowanego na

stanowisku egzaminacyjnym, narysuj schemat po

ł 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 uzupe

łnij list przyporz dkowania.

Sporz d algorytm w formie diagramu stanów, odzwierciedlaj cy dzia

łanie mechanizmu

sterowniczego zgodnie z opisem (Za

ł cznik 1).

Napisz program sterowniczy w j zyku LAD (schemat drabinkowy) lub FBD (schemat bloków

funkcyjnych), zapewniaj cy prac mechanizmu sterowniczego przy za

ło eniu stałej, wi kszej od

optymalnej wilgotno ci granulatu (higrometr S2 wskazuje sta

ł wilgotno ć granulatu, wej cia UP

i DN przetwornicy cz stotliwo ci Fal1 nie s obs

ługiwane). 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 zawiera

ć:

1. Tytu

ł pracy egzaminacyjnej zgodny z tre ci zadania.

2. Za

ło enia do projektu realizacji prac wynikaj ce z tre ci zadania i zał cznika.

3. Wykaz dzia

ła 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 dzia

łania mechanizmu sterowniczego w formie diagramu stanów lub schematu

blokowego.

Dokumentacja z wykonania prac powinna zawiera

ć:

1. Uzupe

łnion list przyporz dkowania oraz schemat poł cze elementów wej ciowych

i wyj ciowych ze sterownikiem PLC.

2. Wnioski

dotycz ce poprawno ci dzia

łania programu sterowniczego mechanizmu.

3. Podpisane numerem PESEL dwa zrzuty ekranu zawieraj ce:

Strona 2 z 9

− program załadowany do pami ci sterownika wraz z komentarzami wyja niaj cymi

dzia

łanie 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 zespo

łu nadzoruj cego etap praktyczny, o wydrukowanie pliku.

Do wykonania zadania wykorzystaj:

Opis dzia

łania urz dzenia do transportowania i suszenia

materia

łów sypkich w ruroci gu ................................................................................ Za

ł cznik 1.

oraz
zamieszczon w KARCIE PRACY EGZAMINACYJNEJ List przyporz dkowania.

Do wykonania zadania przygotowano stanowisko wyposa one w:

1. Komputer z oprogramowaniem po

ł czony ze sterownikiem PLC.

2. Model urz dzenia do transportowania i suszenia materia

łów sypkich w ruroci gu,

sk

ładaj 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

Za

ł cznik 1.

Opis dzia

łania układu do transportowania i suszenia materiałów sypkich w ruroci gu

Budow urz dzenia do transportowania i suszenia materia

łów sypkich w ruroci gu przedstawiono

na Rys. 1.

Rys. 1. Budowa urz dzenia do transportowania i suszenia materia

łów sypkich

W mechanizmie sterowniczym urz dzenia zastosowano sterownik PLC wspó

łpracuj 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 materia

łów sypkich (Rys. 2.)

wyposa ony jest w przyciski sterownicze S4 „START/STOP” i S5 „ZATRZYMANIE AWARYJNE”

oraz lampk sygnalizacyjn PRACA.

Strona 4 z 9

Rys. 2. Wygl d pulpitu operatora

Po w

ł czeniu zasilania, urz dzenie znajduje si w stanie ZATRZYMANIE (pod warunkiem, e

przycisk ZATRZYMANIE AWARYJNE nie jest wci ni ty). Zawór podaj cy materia

ł sypki do

ruroci gu transportuj cego jest zamkni ty, silnik spr

arki rubowej jest zatrzymany, a p

łyta

grzewcza nie jest w

ł czona. Po wci ni ciu przycisku START/STOP mechanizm sterowniczy

przechodzi do stanu PRACA.

W stanie PRACA materia

ł 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 przep

ływ 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

Rys. 5. Schemat elektryczny pod

ł czenia silnika M1

Uruchomienie silnika powoduje jednoczesne za

ł czanie płyty grzewczej, a lampka sygnalizacyjna, na

pulpicie, zaczyna wieci

ć.

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

zosta

ły skonfigurowane w sposób zgodny z Tabel 1.

Tabela 1. Wykaz stanów wyj

ć przetwornika higrometru S2

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 by

ła 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,

WY

BK WH

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

WYNIK POMIARU

Strona 6 z 9

− 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

sygna

łów 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

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, p

łyta

grzewcza wy

ł czona, a silnik spr arki nie pracuje.

Wci ni cie przycisku ZATRZYMANIE AWARYJNE (niezale nie w jakim stanie pracy ów

przycisk zosta

ł 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 pod

ł czona jest do sterownika PLC poprzez przeka niki

sprz gaj ce.

WEJ

ŚCIE

FUNKCJA

UP DN FWD

0 0

1

1

Zmniejszenie pr dko ci obrotowej silnika

0

1

0

1

Zwi kszenie pr dko ci obrotowej silnika

0

0

1 Pr dko bez zmian

1

1

x Warto niedopuszczalna!

x

x

1

Uruchomienie silnika M1

x

x

0 Wy czenie silnika M1

Strona 7 z 9

Tabela 3. Wykaz elementów mechanizmu sterowniczego uk

ładu technologicznego do transportowania

i suszenia materia

łów sypkich

L.p.

Nazwa

Oznaczenie (symbol)

Wybrane parametry katalogowe

1. Sterownik PLC

PLC

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

2.

Czujnik
pojemno ciowy

S1

Metoda pomiarowa: pojemno ciowa Obudowa
poliestrowa M30
Ilo wyj dwustanowych: 2, styki NO.
Zakres napi cia roboczego: 10 … 30 V DC/AC
Obudowa M30

3.

Higrometr
(czujnik wilgotno ci)

S2 (BK, WH)

Detekcja stopnia wilgotno ci.
Wyposa ony w przetwornik stanu.
Wyj cia cyfrowe typu PNP, styk NO.
Zakres napi cia roboczego: 10 … 30 V DC
Konfiguracja wyj cyfrowych podana w Tabeli 1.

4.

Cewka zaworu
podaj cego

K1

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

Fal1 (FWD, UP, DN)

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 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.

Strona 8 z 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