分區賽競賽試題

20  Download (0)

Full text

(1)

中華民國第 51 屆全國技能競賽分區賽

19 工業控制(工業配線)職類

分區賽競賽試題

□北區 □中區 □南區 選手編號:

崗 位:

姓 名:

中華民國 110 年 4 月 23 日

(2)

第 51 屆全國技能競賽分區賽試題

職類: 工業控制(工業配線)

1、競賽工作內容:

(1)器具固定、裝置與配線

(2)可程式控制器電路界接與程式設計

總競賽時數共 4 小時 45 分鐘 2、競賽方式:

(1)裝置固定與配線:

A. 請選手依照線路圖與器具配置圖進行裝置固定與線路配置工作。

B. 選手必須在控制電路圖中自行設計配置電路圖並標示接點編號、端子台編 號等資訊,且標示方式須清楚明瞭。

C. 裝置固定、電路配置及可程式控制器程式設計之功能為一整體之系統。

(2)可程式控制器程式設計:

A. 請選手依照本競賽試題所提供之資訊,進行可程式控制器程式設計,並將 程式輸入至可程式控制器中執行同時完成與控制電路之界接。程式設計相 關書面資料需於競賽後完整繳回供裁判人員供評分參考用。

B. 為達成可程式控制器所指定之功能,選手可對必要之迴路於電路圖做必要 之接點連接順序調整(但不可省略),對於可程式控制器與原電路圖所描 述之系統界接使用電驛,電驛使用數量由選手自行決定,但不得超過材料 表所提供之數量,且需於圖面清楚完整標示。

C. 未依照電路圖施作配線者以無功能論。

D. 選手於競賽時,若試題有指定輸入/輸出接點編號者需依照試題編號施工,

無指定者選手需於試題書面標示清楚並依標示設計施工。

E. 可程式控制器程式設計與控制盤面配線工作,選手可自行決定順序但須於 競賽時間內完成。

(3)

F. 選手於競賽開始後不得以任何理由更換可程式控制器或相關配件模組等 (包括書寫器及個人電腦等),選手僅可攜帶自備工具表內規定之數量。

G. 選手不得攜帶任何書籍、紙張、移動式儲存裝置、非書寫程式所必須之電 腦設備進入競賽場,但得查閱儲存於選手攜入競賽場之電腦內之原廠設備 說明文件(技術手冊或使用手冊)。

(3)功能測試:

在競賽時間內,選手經向分區裁判長報備獲准後可進行自主功能測試,選手 可測試部分或全部功能,但自主功能測試時每發生一次短路(保險絲熔斷或 保護電路跳脫)扣總分 5 分。

3、注意事項:

(1) 選手配線雜亂致使裁判無法清楚以目視判斷選手是否依線路圖施工者,以無 功能論。

(2) 選手若發生保險絲熔斷或保護電路跳脫一律視為發生短路並扣總分 5 分。

(3) 選手所有 PLC 程式規劃或圖面均須標示於本題目紙內,並於競賽完畢後繳 回,否則以無功能論。

(4) 試題中所使用之電驛(電力電驛)、計時器等器材,除圖面標示以外,請選 手依實際施工需要自行選擇合適規格使用,但不得超過材料表所供應之數量。

(5) 本題目紙與其他相關文件請保持整潔以利評審評分及參考之用。

(6) 選手需於競賽完畢離開前將所有設定調整完畢(包含 PLC 之運轉與電驛及計 時器等等裝置之安裝、連接、設定),裁判測試功能時以選手完工後之現況 進行評分,選手不得於評分時要求調整任何配置或設定。

(7) 裁判評分過程中一旦發生短路(保險絲熔斷或保護電路跳脫)即以全部無功 能評分並扣總分 5 分,且基於安全理由選手不得要求就功能部分重新評分。

(8) 選手使用之電腦(書寫器)於競賽期間不得存取攜帶式儲存裝置,亦不可使 用任何網路通訊與 PLC 以外之裝置連接。選手須於競賽前關閉無線網路連線 裝置,若選手競賽期間有電腦有無線網路活動者(包含 Wi-Fi、藍牙、4G 等)

以作弊論處。

(4)

4.動作說明(含可程式控制器 PLC 設計)

本屆試題模擬一植物生產自動化流程之控制系統。

4.1 系統簡述:

本試題為蔬菜生產工廠植物生長所需水分及營養液自動供給控制系統,功能包 含給水(澆灌)、給營養液、溫度偵測、降溫管理、營養份管理等功能之模擬。

本試題因考量競賽時間及試題難易度,植栽溫度及灑水(含降溫)、營養等裝 置均以模擬方式進行,選手依據競賽材料限制以 PLC 程式實做本試題系統功能運 作並符合題意,選手作品必須提供控制系統穩定運作且達成評分相關功能規範,試 題中符合一般控制操作邏輯或習慣者選手必須於整體程式控制策略設計中納入考 量。

本試題因說明之便利、器材限制及為計分之合理性故多項配置參數均被簡略,

部分功能可不考慮實際系統運作之情況及設備運轉之合理性,但選手作品必須符合 試題描述全部功能。

4.2 功能描述:

本試題為模擬一蔬菜於工廠內以人工將種子置入生長盒內並置入生長區內,整 個生長期間植物需要被提供水分及營養液,植物生長過程中會發生熱量故需以水分 降溫,另因植物生長有利生長溫度為 25 ℃到 33 ℃,當環境溫度過高時亦需要以 水澆灌降溫。工廠內配置四個生長區分別編號為 A、B、C 與 D,每次生產以一區 為單位,本系統可提供使用者因市場需要自行調整以一個或多個生產區並安排不同 生產期程以供應市場之所需之產量並創造農民最高收益。

蔬菜種子取適當數量置於生長盒內,以相當數量生長盒可置滿一生長區,當生 長區置放生長盒並備妥進行植物生長時,按下該區 PB 則可開始進行生長控制,生 長期間之植物每區會讓空間溫度提升(自動生產時每秒提升 1℃,手動生產時以信 號產生器模擬。生產區間熱隔離良好,相鄰區不互相影響),生產區以澆灌方式降 溫。植物生長需不斷提供水分,任一生產中之生產空間至少每 2 分鐘需被澆灌 5 秒 鐘以提供充足之水分維持生長(降溫所澆灌之水量可計入),但若生長溫度可能超 過 32℃前必需進行澆灌以提供良好生長環境溫度,當生長區溫度超過 40℃時該區 作物即報廢不再進行澆灌,所有澆灌均需以節水之方式進行。

任一生長區於完成或於生長期間因故要停止生產或生長完成欲移出生長區,按 住該區 PB 按鈕 5 秒鐘該區 PL 以 3HZ 閃,三秒鐘後 PL 停閃,放開 PB 後該區即停止 生產並等待下一次生產流程。

生長系統上方配置可移動澆灌設備(類似天車之結構)帶動一灑水頭於四個生

(5)

長區間來回移動,系統開機時預設位於 A 區,移動時依序為 A→B→C→D→C→B

→A,各區間移動時間約 3 秒。移動時,下一個將到達之生長區該區指示燈閃,抵 達後熄滅,抵達移動目標區並定位完成時該目的地區燈亮,若移動超過一區則依序 移動並閃爍或點亮燈號。

本試題于手動操作模式時以信號產生裝置模擬現場生長區溫度,以溫度表表示 環境溫度。

說明:PBN 是指 PB1~PB6 之任一個按鈕,PLN 是指 PL1~PL6 之任一個指示 燈,N 由使用者依題意選定。

(6)

本試題設計能以手動或自動之方式操作,同時對於四個生長區植物生長所需水 分及溫度控制進行自動計算及量測顯示同時可以自動分配清水及營養液之供給。

本試題共使用 2 個選擇開關、6 個功能指示燈、6 個按鈕開關、1 個兩位數顯示 器及一個 0~10V 信號產生器,系統功能描述如下:

一、 CS1 為三段式可切換手動(左側)、自動(右側)及停止(中間)功能。

二、 CS2 為二位數顯示器功能顯示控制。

三、 按鈕開關包含 PB1 為生長區 A 之啟動及完成按鈕,PB2 為生長區 B 之 啟動及完成按鈕,PB3 為生長區 C 之啟動及完成按鈕,PB4 為生長區 D 之啟動及完成按鈕。PB5 為多功能按鈕,PB6 模擬 LS1 為澆灌設備定位 偵測。

四、 功能指示燈包含 PL1 為生長區 A 之狀態顯示,PL2 為生長區 B 之狀態 顯示,PL3 為生長區 C 之狀態顯示,PL4 為生長區 D 之狀態顯示,PL5 為運轉狀態多功能指示燈,PL6 為雙色指示燈顯示供應之澆灌為營養液 或清水。

五、 溫度表顯示目前環境溫度,信號產生器代表種植區溫度(顯示範圍 0~

60℃)。

六、 二位三通閥可切換清水或營養液供應,以 PL6 亮顯示綠色為泵浦運轉並 切換至清水供水,PL6 亮紅色為泵浦運轉並切換至營養液供水,PL6 熄 滅時泵浦停止且不供水或營養液。生長區累積澆灌 5 秒鐘清水後需澆灌 1 秒鐘營養液(包含澆灌及降溫,切換時間所造成之供液中斷可忽略)。

4.3 電路功能及設計部分:

控制電路部分功能由選手自行設計,功能均由 PLC 進行。

4.4 PLC 程式設計部分:

PLC 程式功能依據下列描述並由選手設計:

一、 系統開機,二位數顯示器顯示目前正確時間(誤差 1 分鐘以內),先 顯示 24 小時制小時再顯示分再顯示秒,顯示小時時 dp1 點亮,顯示分 鐘時 dp2 點亮,顯示秒數時不點亮 dp1 及 dp2。顯示器依序顯示時間資 訊依時→分→秒,每個資訊顯示切換時間為 1~10 秒鐘並由 Timer 1 設 定,顯示完成熄滅一秒後系統開始運轉並依操作顯示。

二、 CS2 為二位數顯示器功能顯示控制,切於左側時顯示目前環境溫度同時 點亮 dp1,切於右側時顯示澆灌設備所在生長區上一次取樣之溫度(若

(7)

尚未取樣則顯示 UU,自動時顯示計算所得溫度,CS1 切至停止時顯示 即時信號產生器轉換之溫度)同時點亮 dp2,若切於中間位置則顯示澆 灌設備所在生長區位置(A 區顯示 01,B 區顯示 02,C 區顯示 03,D 區 顯示 04,dp1、dp2 均熄滅)。

三、 CS1 為三段式顯示切換手自動功能。

A. CS1 切於停止位置:不允許操作。

B. CS1 切換手動、自動後所有種植數據及操作均復歸。

C. CS1 切於手動位置,系統依下述功能運轉。

a. PL5 閃。

b. 按 PB1 為 A 區種植開始,PL1 閃爍 1Hz;按 PB2 為 B 區種植開 始,PL2 閃爍 1Hz;按 PB3 為 C 區種植開始,PL3 閃爍 1Hz;按 PB4 為 D 區種植開始,PL4 閃爍 1Hz。

c. 任意生長區第一次按 PBN 後對應該區開始工作(即開始有昇溫,

工作區溫度預設為環境溫度)。

d. 澆灌設備預設於 A 區,按 PB5 可移動至下一區,移動每一區需 3 秒鐘,二位數顯示器可正確顯示目前所在位置。

e. 按住 PB5 超過 1 秒後開始澆灌,放開停止澆灌。

f. 未開始種植之生長區不可澆灌但澆灌設備可移動至該區。

g. 澆灌設備位於各區時,信號產生器模擬生長區溫度,澆灌裝置移 動至每一區定位時取樣偵測溫度。

h. 工作區溫度不可高於 50℃,若某區發生超溫時 PLN 閃 5Hz 1 秒鐘 熄 1 秒鐘並循環,且該區放棄澆灌(PL 優先權高於 b.)。

i. 因澆灌水溫緣故,澆灌後降溫最低不會低於 10℃,且不得於 10℃

以下溫度時進行降溫澆灌。

j. 澆灌以整數秒計算,系統需盡量維持最多工作區能持續生產為設 計標準。

D. CS1 切於自動位置時系統以全自動操作。

a. PL5 亮。

b. 按 PB1 為 A 區種植開始,PL1 閃爍 0.5Hz;按 PB2 為 B 區種植開 始,PL2 閃爍 0.5Hz;按 PB3 為 C 區種植開始,PL3 閃爍 0.5Hz;

按 PB4 為 D 區種植開始,PL4 閃爍 0.5Hz。

(8)

c. 第一次按 PBN 後對應該區開始工作(即開始有昇溫,工作區溫度 預設為環境溫度)。

d. 每一工作區在工作時以 Timer 2 時間設定內需澆灌一次 3 秒鐘以 提供足夠之水分(給水間隔不可超過 Timer 2 時間,降溫所澆灌 之水量需計入),Timer 2 預設為 1 分鐘。

e. 未開始種植之生長區不可澆灌但澆灌設備可移動至該區。

f. 每一工作區 PBN 按住代表該區昇溫加速,原每秒昇溫 1℃變成每 秒 3℃(以秒為單位,按住 PBN 時 PLN 恆亮)。

g. 澆灌時間每一秒鐘可以降溫 10 度(澆灌期間不計昇溫,澆灌以秒 為單位)。

h. 澆灌設備位於各區時,由系統計算該區溫度並可於二位數顯示器 顯示所在工作區計算所得之溫度數值。

i. 工作區溫度不可高於 50℃,若該區發生超溫時 PLN 閃 5Hz 1 秒鐘 熄 1 秒鐘並循環,且該區放棄澆灌(PL 優先權高於 b.)。

j. 澆灌設備移動每一區約 3 秒鐘,二位數顯示器可正確顯示目前所 在位置。

k. 因澆灌水溫緣故,澆灌後降溫最低不會低於 10℃,且不得於 10℃

以下溫度時進行降溫澆灌。

l. 澆灌以整數秒計算,系統需盡量維持最多工作區能持續生產為設 計標準。

m. 當任一區溫度超過 35℃時風扇開始運轉,當全部工作區均低於 32

℃超過 3 秒鐘後風扇停止。

4.4 過載與警報:

當生長區溫度超過 50℃時該生長區即不再提供水分及營養液且該區指示燈以 閃 5Hz 1 秒鐘熄 1 秒鐘並循環,該區種植可依系統規定之操作復歸後方得再重新種 植並進行澆灌生產。

澆灌設備運轉過載 OL1 或泵浦 OL2 跳脫時系統立即停止所有輸出,PL 依序 PL1→PL2→PL3→PL4→PL5 依序循環閃爍(一次亮一個 PL,一秒切換一個 PL),

二位數顯示器顯示 88 並閃爍(CS2 切換位置無影響),復歸後依初始條件開始運 轉。

(9)

4.5 其他規定:

A. 選手須依相關規定妥善處理接地。

B. 選手須依相關規定穿戴相關防護用具。

C. 選手須依相關規定選用導線顏色。

D. 選手須依試題器具配置正確安裝器具,裁判所有評分須依本試題配置操作。

GND 24V 1 2 4 8

個位數 十位數

1 2 4 8 顯示器正視圖

顯示器背視圖

dp1 dp2

圖 1.顯示器外觀及接線圖 表 1.顯示器輸入/顯示對照表 資料輸入

8 4 2 1 LED 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 1 0 1 0 A 1 0 1 1 b 1 1 0 0 c 1 1 0 1

1 1 1 0 — 1 1 1 1 U

注意:輸入信號 1 為電壓為 24V,dp1、dp2 為獨立接點未編碼。

(10)

本頁供選手繪製 PLC 程式用

(11)

本頁供選手繪製 PLC 程式用

(12)

本頁供選手繪製 PLC 程式用

(13)

職類

第51屆全國技能競賽分區賽 19工業控制(工業配線)

系統示意圖

命題:Jhih-ming Chen Ph.D.

PB2 PB1 PB4 PB3

B區定位 A區定位 C區定位

D區定位

馬達

LS1 (PB6)

營養液槽 清水槽

二位三通閥

泵浦

PL1 PL2

PL3 PL4

澆灌設備

PUMP

生長區A區 生長區B區

生長區C區 生長區D區

圖 2.生長系統示意圖

(14)

B.操作板配置圖(正視圖)

A.器具板配置圖參考(正視圖)

1.PLC配置於器具板對應位置唯不需經過端子台。

2.線槽可由選手自行決定是否配置以及配置規格。

3.安全考量,NFB電源側(上方)及負載側(下方)不可反向配置。

4.選手需依實際需要數量於適當位置配置器具,但器具相對位置不可改變。

5.操作板需接地處理。

6.信號產生器於器具板下方以垂直板面方式固定於折緣。

L K J I H G F E D C B A

L K J I H G F E D C B A

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

單位:mm

職類

第51屆全國技能競賽分區賽 19工業控制(工業配線)

器具配置圖 命題:Jhih-ming Chen Ph.D.

K1

TB2

R 1

TB3(To Control panel)

NFB T2

OL1

PLC

NF B

K2 K3

R 2

R 3

R 4

R 5

TB1

BCD Display

Temp meter

R R

Y G Y

G G

R

R

R/

G

W

Y

PL5 PL4 PL3

PL6 PB6 CS1

PB1 PL1 PL2

PB2

PB5 PB4 PB3

CS2

T1

OL2

K4

信號產生器

操作板依上圖配置評分

圖 3.器具板及操作板配置圖

(15)

Contactor relay coil

Pilot lamp

Limit switch with 1- N.O. and 1-N.C.

Time relay coil OFF Fuse

Overload relay

STOP Push button

START Push button

ON Timer contact N.O.

ON Timer contact N.C.

ON Timer relay coil

Control relay coil

OFF Timer contact N.O.

L K J I H G F E D C B A

L K J I H G F E D C B A

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

職類

第51屆全國技能競賽分區賽 19工業控制(工業配線)

主電路配置圖 命題:Jhih-ming Chen Ph.D.

V1 W1

U1 PE

S T PE

TB1

R

U3 W3

PLC Power

K1 K3

TB2 U2 V2 W2

水車移動馬達 泵浦 風扇

Q1

3ψ3W 220V

K2 K4

2 3 4 1

OL1

A B Q2

PE PE

OL2

圖 4.主電路配置圖

(16)

PLC 輸入 / 輸入明細表

備註:

• PLC接點編號欄位請選手視所使用之PLC型 號實際之模組、端子編號(或程式編號)

填寫。

• PLC輸出請選手自行安排共點(Common)

之使用並正確標示。

• 因各廠牌PLC輸出COM點不同,選手必須 依據實際連接之接點填寫編號。

• 連接設備本表有規定者必須依表訂連接,

否則以無功能論。

• 未定義接點可由選手自行運用但必須正確 填寫否則該接點以無功能論。

• 選手需自行規劃配置與電路界接之線路。

• Relay可由選手自行選用並配置PLC連接 點。

職類

第51屆全國技能競賽分區賽 19工業控制(工業配線)

PLC輸入輸出表 命題:Jhih-ming Chen Ph.D.

崗位: 姓名:

PLC

編號 連接設備說明

PLC 輸入點 CS1 三段 左 手動

CS1 三段 右 自動 CS2 三段 左 顯示溫度 CS2 三段 右 顯示計數 PB1

PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 (LS1) Timer 1 Timer 2 OL1 OL2 PLC

編號 連接設備說明

Digital Input 0 Digital Input 1 Digital Input 2 Digital Input 3 Digital Input 4 Digital Input 5 Digital Input 6 Digital Input 7 Digital Input 8 Digital Input 9 Digital Input 10 Digital Input 11 Digital Input 12 Digital Input 13 Digital Input 14 Digital Input 15

PLC 輸入點

Digital Input 16 Digital Input 17 Digital Input 18 Digital Input 19 Digital Input 20 Digital Input 21 Digital Input 22 Digital Input 23

Temperature Meter Analog Input 0

Analog Input 1 信號產生器

PL1 PL2 PL3

dp2 PL4 PL5 PL6 - R PL6 - G K1 K2 K3 K4

Display 十位 -8

PLC

編號 連接設備說明

Digital Output 0 Digital Output 1 Digital Output 2 Digital Output 3 Digital Output 4 Digital Output 5 Digital Output 6 Digital Output 7 Digital Output 8 Digital Output 9 Digital Output 10 Digital Output 11 Digital Output 12 Digital Output 13 Digital Output 14 Digital Output 15

PLC 電驛 輸出點

Display 十位 -4

Digital Output 16 Display 十位 -2

Digital Output 17 Display 十位 -1

Digital Output 18 Display 個位 -8

Digital Output 19 Display 個位 -4

Digital Output 20 Display 個位 -2

Digital Output 21 Display 個位 -1

Digital Output 22 dp1 Digital Output 23

圖 5.PLC 輸入輸出配置圖

(17)

L K J I H G F E D C B A

L K J I H G F E D C B A

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

職類

第51屆全國技能競賽分區賽 19工業控制(工業配線)

控制電路圖 1/2 命題:Jhih-ming Chen Ph.D.

B A

崗位: 姓名:

(18)

L K J I H G F E D C B A

L K J I H G F E D C B A

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

職類

第51屆全國技能競賽分區賽 19工業控制(工業配線)

控制電路圖 2/2 命題:Jhih-ming Chen Ph.D.

崗位: 姓名:

+24V From PLC OR DC Power Supply

0V

(19)

本頁供選手繪製 PLC 程式或電路設計用

(20)

本頁供選手繪製 PLC 程式或電路設計用

Figure

Updating...

References

Related subjects :