Eksamensoppgave i TTK4175 Instrumenteringssystemer

Transkript

1 Institutt for Teknisk Kybernetikk Eksamensoppgave i TTK4175 Instrumenteringssystemer Faglig kontakt under eksamen: Tor Onshus Tlf.: / Eksamensdato: Eksamenstid (fra-til): 09:00 13:00 Hjelpemiddelkode/Tillatte hjelpemidler: D Annen informasjon: Eksamen utgjør 80% av karakteren. Prosentandelen i parentes etter hver oppgave angir oppgavens vekting ved sensur. Målform/språk: Bokmål Antall sider (uten forside): 5 Antall sider vedlegg: 2 Informasjon om trykking av eksamensoppgave Originalen er: 1-sidig 2-sidig x sort/hvit x farger skal ha flervalgskjema Dato Kontrollert av: Sign Merk! Studenter finner sensur i Studentweb. Har du spørsmål om din sensur må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikke kunne svare på slike spørsmål.

2 Institutt for Teknisk Kybernetikk Eksamensoppgåve i TTK4175 Instrumenteringssystemer Fagleg kontakt under eksamen: Tor Onshus Tlf.: / Eksamensdato: Eksamenstid (frå-til): 09:00 13:00 Hjelpemiddelkode/Tillatne hjelpemiddel: D Annan informasjon: Eksamen utgjør 80% av karakteren. Prosentandelen i parentes etter kvar oppgåve angir oppgåvas vektig ved sensur. Målform/språk: Nynorsk Sidetal (utan framside): 5 Sidetal vedlegg: 2 Informasjon om trykking av eksamensoppgave Originalen er: 1-sidig 2-sidig x svart/kvit x fargar skjema for fleire val? Kontrollert av: Dato Sign Merk! Studentane finn sensur i Studentweb. Har du spørsmål om sensuren må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikkje kunne svare på slike spørsmål.

3 Oppg. 1: Prosjektering (25%) a) Basert på hyppigheten av utslipp så deles en fabrikk inn i soner. Figur 1 viser en lagringstank for fiskemel, dette går under kategorien eksplosivt støv. Hvilke soner vil du tildele de ulike områdene A, B og C? Begrunn svaret ditt. (5%) b) Melet kommer inn via et rør nær toppen av tanken. Dette røret har en vifte som tar inn luft for å kjøle ned melet. Temperaturen på melet i røret må reguleres, derfor trenger man et instrument i felt som måler temperaturen og sender informasjon til kontrolleren som er realisert i programmerbar styring (PLS) i felt, denne er koblet tilbake til viften. Det finnes et instrument for å måle nivået i tanken og sender dette til en nivåindikator realisert i en datamaskin på kontrollrommet. Sett opp et PID skjema for systemet. Dere kan tegne en sirkel med en stor M for å markere viften (tegner dette som en motor). (10%) c) Det finnes to hovedtyper for kommunikasjon som kan benyttes for å koble instrumentene til logikken. Hva er disse og forskjellene mellom dem? Nevn 2 fordeler og 2 ulemper med hver. (5%) d) Nivåmåleren har Ex-i beskyttelse. Energien inn til denne blir begrenset med barrierer. Du har fått i oppgave å velge enten zenerbarrierer eller trafoisolerte barrierer. Hva velger du? Nevn 2 punkter der du sammenligner løsningene og begrunn valget ditt. (5%) Figur 1: Lagringstank for fiskemel Side 1 av 5

4 Oppg. 2: Diverse (20%) a) Hva dekkes i hvert av de to ATEX-direktivene? (4%) b) Hva er FMECA (Failure Mode, Effect and Criticality Analysis)? (3%) c) I sikringssystemer skilles det mellom PAS (PSD) og NAS (ESD). Hva er disse? Hva er oppgaven til disse? (5%) d) De tre vanligste måtene å utføre jording på er sikkerhetsjord, signaljord og jord for Ex-i utstyr. Hva er forskjellene på disse? (4%) e) Hva er analytisk redundans? Hvorfor vil man noen ganger foretrekke dette over fysisk redundans? (4%) Oppg. 3: Offshore (20%) a) Hva er HIPPS? Nevn 2 fordeler og 2 ulemper ved å installere dette. (5%) b) Tegn en forenklet PID av et typisk SIL3 HIPPS system. (5%) c) Under selve boreprosessen i et offshoreanlegg så brukes uttrykkene LWD (logging under boring), MWD (måling under boring) og wireline. Hva menes med disse uttrykkene? Hva er fordelene og ulempene med wireline (minst 1 av hver)? (5%) d) Etter boring installeres bl.a. brønnhodet (wellhead system) og «juletreet» (xmas tree system). Hva er hensikten/funksjonen til disse systemene? (5%) Oppg. 4: Risikoanalyse (25%) a) Figur 2 viser beskyttelsen mot overtrykk på en trykktank. Systemet består av en trykktransmitter som måler trykket i tanken. Hvis PLS mottar signal om for høyt trykk vil en pneumatisk nødavstengningsventil stenge tilførselen til tanken. Testintervallet på komponentene er 12 måneder, dvs 8760 timer. Annen nødvendig informasjon finnes i vedlegg. Hva er SIL-nivået til funksjonen? (10%) b) Gjør de nødvendige endringene for å gå opp ett SIL nivå. Begrunn valget og vis at funksjonen tilfredsstiller det nye SIL nivået. Dere kan anta at betafaktoren er lik på alle komponentene tilsvarende 2%. (10%) c) Hva menes med fail-safe design? Er systemet i a) fail-safe? Hva med b)? Begrunn. (5%) Side 2 av 5

5 PLS ESV Figur 2: Trykktank med sikkerhetssystem Oppg. 5: Datasikkerhet (10%) a) Forklar hvordan et system kan ha mangler innenfor begrepene kontrollerbarhet (controllability), observerbarhet (observability) og operabilitet (operability). (5%) b) Hvilke forbedringer introduserte OPC UA over OPC Classic fra et datasikkerhets-perspektiv? (5%) Side 3 av 5

6 VEDLEGG Tabell 1 Side 4 av 5

7 Tabell 2 Tabell 3: Strukturkrav for løsninger, type A enheter (IEC61508) Tabell 4: Strukturkrav for løsninger, type B enheter (IEC61508) Tabell 5 Side 5 av 5