Pengasingan Bolt Automatik dalam Koperasi Sekolah
Sebuah koperasi sekolah mengeluarkan kit robotik dalam kelompok 200 unit. Koperasi mahu memasang sistem pengasingan automatik untuk tiga saiz bolt (M3, M4 dan M5) yang jatuh dari penghantar selebar 120 mm. Bajet ialah RM 8,000, tempoh 6 minggu, dan seorang guru serta empat pelajar boleh bekerja 8 jam seminggu. Sistem mesti mengira bilangan bolt setiap saiz dan menghentikan penghantar jika bekas penuh. Cadangan awal menggunakan sensor fotoelektrik untuk mengesan bolt, tetapi ujian menunjukkan bolt M3 kadangkala terlepas kerana permukaan berkilat dan getaran penghantar. Sensor induktif mengesan semua bolt tetapi tidak dapat membezakan saiz. PLC mini berharga RM 2,200; mikropengawal dan papan litar berharga RM 450 tetapi memerlukan masa pembangunan tambahan dua minggu. Motor penghantar 24 V DC dan silinder pneumatik untuk menghentikan bolt sudah ada.
1. Cadangkan gabungan sensor dan pengawal yang paling sesuai. Jelaskan mengapa cadangan itu lebih dipercayai daripada menggunakan sensor fotoelektrik sahaja.
Read the worked answer
Cadangan: gunakan pengasing mekanikal bertingkat bersama tiga sensor induktif, dan kawal dengan PLC mini.
Pengasing mekanikal ialah plat dengan tiga slot bersaiz berperingkat: slot M3 membenarkan bolt M3 jatuh tetapi menahan M4 dan M5; slot M4 menahan M5; slot terakhir menahan M5. Setiap laluan mempunyai sensor induktif yang mengira bolt yang melaluinya. Pengasingan berlaku secara fizikal, bukan bergantung pada warna atau kilauan permukaan. Sensor induktif mengesan kehadiran logam tanpa dipengaruhi oleh permukaan berkilat, habuk atau cahaya persekitaran. Satu sensor bagi setiap laluan memberikan pengiraan yang berasingan.
Sensor fotoelektrik sahaja tidak sesuai kerana bolt berkilat boleh memantulkan rasuk menjauhi penerima, dan getaran penghantar boleh menyebabkan bacaan berulang atau terlepas. Walaupun fotoelektrik boleh ditala, ia tetap bergantung pada orientasi bolt yang rawak.
PLC dipilih kerana ia tahan haba, mempunyai input 24 V, terminal yang kemas dan bahasa tangga yang mudah diajar kepada pelajar. Mikropengawal lebih murah, tetapi pembangunan tambahan dua minggu tidak sesuai dengan tempoh 6 minggu dan kapasiti pelajar 8 jam seminggu. PLC mengurangkan risiko pepijat dan memudahkan penyelenggaraan oleh koperasi.
2. Bina jadual kerja ringkas untuk 6 minggu dan kenal pasti dua risiko utama beserta langkah mitigasi.
Read the worked answer
Kapasiti: 1 guru + 4 pelajar × 8 jam = 40 jam orang seminggu; 6 minggu memberi kira-kira 240 jam orang. Ini mencukupi jika skop dikawal.
Minggu 1: reka bentuk pengasing mekanikal, pilih sensor dan PLC, pesan komponen. Risiko utama: komponen lewat. Mitigasi: pesan pada hari pertama dan gunakan pembekal tempatan yang mempunyai stok.
Minggu 2: fabrikasi plat pengasing dan rangka penghantar. Uji slot dengan bolt sebenar sebelum memasang sensor.
Minggu 3: pemasangan sensor, pendawaian dan ujian isyarat menggunakan lampu penunjuk. Ini mengasingkan masalah sensor daripada masalah program.
Minggu 4: pengaturcaraan PLC untuk kiraan, paparan dan hentian penghantar. Uji dengan butang simulasi.
Minggu 5: integrasi sistem dan ujian 200 bolt bercampur. Rekod kadar terlepas dan kiraan salah.
Minggu 6: pembetulan, dokumentasi dan latihan pengguna. Simpan satu set alat ganti sensor.
Risiko 2: bolt tersangkut pada slot. Mitigasi: buat slot boleh laras, gunakan getaran kecil pada penghantar, dan sediakan pintu akses untuk membersihkan kesesakan tanpa membuka keseluruhan sistem.
3. Tulis logik kawalan untuk menghentikan penghantar apabila bekas penuh, termasuk keadaan awal dan cara operator memulakan semula.
Read the worked answer
Logik asas bagi setiap saiz:
- Sensor induktif menghasilkan satu nadi apabila bolt melaluinya. PLC mengira nadi dengan penapis debounce, contohnya 50 ms, supaya getaran tidak dikira sebagai bolt tambahan.
- Pembilang setiap saiz ditetapkan kepada 50 bolt. Apabila pembilang mencapai 50, keluaran menggerakkan silinder pneumatik untuk menghentikan aliran bolt ke bekas itu, atau menghentikan motor penghantar jika tiada laluan alternatif.
- Lampu penunjuk menyala dan bunyi buzzer berbunyi. Paparan menunjukkan saiz yang penuh dan kiraan semasa.
- Operator menukar bekas, kemudian menekan butang reset. Reset hanya membolehkan pembilang saiz itu dikosongkan; pembilang saiz lain tidak terjejas.
- Jika motor penghantar dihentikan, butang mula semula hanya berfungsi selepas bekas penuh diganti dan pengapit silinder dilepaskan.
Logik keselamatan: jika sensor tidak memberi isyarat selama lebih 10 saat semasa penghantar berjalan, PLC menghentikan penghantar dan menunjukkan ralat sensor. Ini menghalang bolt melimpah tanpa dikesan jika sensor rosak. Semua keadaan mesti gagal-selamat: bekas penuh atau sensor rosak menyebabkan hentian, bukan operasi berterusan.