Et foreløpig raskt, uferdig og ufullstendig løsningsforslag FAG INSTRUMENTERINGSSYSTEMER

Transkript

1 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 1 av 20 Et foreløpig raskt, uferdig og ufullstendig løsningsforslag i FAG INSTRUMENTERINGSSYSTEMER Torsdag 9. Mai 1996 Tid: kl (Mesteparten av det som er oppramset er tatt rett fra boka, utgave 95, og den er under revisjon og vil derfor bli ny til neste eksamen) Oppgave 1 (20%) Kontrollromsutforming Mosaikktavler gir oversikt over hele prosessen, men den kan ikke inneholde for mange opplysninger. Den bør være designet slik at en med et raskt blikk kan få oversikt over hele prosessen, å se hva var det som hendte nå. På skjermen legger en alt annet med en systematisk og logisk oppbygning. Egentlig er dette en oppgave som har en definitiv fasit, så det meste godkjennes bare det er begrunnelse som virker fornuftig. a) Forklar hvordan forskjellige betjeningsorgan (input) virker for automati-

2 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 2 av 20 seringsanlegg. Ta for deg disse 4: Berøringsskjerm, Tablet, Programmerbare funksjonstaster og Faste funksjonstaster, og forklar hvordan disse virker. Forklar fordeler og ulemper ved hvert enkelt av dem. Berøringsskjerm: Det finnes 2 teknologier for berøringsskjerm som er i bruk: en med et trykkfølsomt belegg som festes til skjermen, og en hvor det er lysdioder langs skjermen som avleser hvor fingeren bryter strålen. Fordeler: Direkte kopling mot displayet. Direkte øye og hånd koordinering. Slipper å flytte blikket. Naturlig for menneske å peke. Alt en trenger står på skjermen, trenger ikke å huske kommandoer, museknapp, etc. Menyvalg er enkelt på denne måten. Ulemper: Må sitte i armavstand fra skjermen. Arm og finger blokkerer sikten til deler av skjermen. Oppløsningen av fingeren er begrenset, kan ikke basere seg på finmotorikk. Parallaksefeil, spesielt med optisk avlesning foregår avlesningen et stykke foran skjermen pga krumning på skjermen og plassering av dioder/sensorer. Sliten i armen, da den alltid må løftes (montere skjerm i bordet i stedet?) Kapasitive skjermbelegg kan ødelegges av skarpe gjenstander. Skjermen blir tilgriset. Tablet Tablet er en plate hvor en kan peke på med et redskap. På denne platen kan en feks. legge et tegneareal og menyvalg. Fordeler Trenger ingen oversettelse fra koordinater for handa og posisjon på skjermen. Direkte kopling slik at operatøren slipper relativ bevegelse. Ulemper Ikke direkte øyekontakt med både tablet og skjerm samtidig. Tar nye bordplass. Store armbevegelser. Programmerbare funksjonstaster Fordeler:

3 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 3 av 20 Fleksibelt. Trenger få taster. Ulemper Skifter mening avhengig av hvilke funksjoner som er tilgjengelig. Bruker opp deler av skjermen. Begrenset antall taster. Faste funksjonstaster. Fordeler Alltid direkte aksess til funksjonen Ulemper Trenger svært mange knapper hvis en ikke har noe annet i tilegg. Oppgave 2 (25%)Prosesstyresystem a) Delt Skjermbildebygging og logikkdesign: Her kan en drive både utvikling av logikk og skjermbilde samtidig, på to uavhengige plasser. Ulempen er at siden en deler opp dette i to deler som skal bruke samme variabler, må en være pinlig nøyaktig med navnebruken til variabler. Er ikke et navn det samme i begge deler kan det få uante konsikvenser, og vi har ingen feilsjekk på dette. Ved objektorientert utvikling er en derimot sikret mot denne faren for inkonsekvenshet, men straffen er at en må utføre bildebygging og logikken samtidig, og kan ikke splitte det i to uavhengige deler. En kan også grei benytte seg av gjenbruk og de andre mulighetene som kjennetenger objektorientert programmering. b) Innen prossesstyringsanlegg finnes det i hovedsak to måter for lagring av informasjon om prosessen. I denne sammenhengen blir det benyttet to begrep: henteprinsippet og abonementsprinsippet. Forklar hva som er forskjellen, og hvilke fordeler og ulemper har hver av dem. Henteprinsippet:

4 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 4 av 20 Her spør opertørstasjonen (OS) prosesstasjonen (PS) om de dataene den vil ha. Dette fører til at det blir forholdsvis lite trafikk på nettet, men det vil bli endel hvis en må skifte skjermbilde. Abonnementsprinsippet: Her sender PS ut dataene ved bestemte tidspunkt (Faste intervall, avviksrapportering, maxtid, mintid, etc.) Dette fører til endel ekstra last på nettet siden at dataene blir sendt ut enten noen har brukt for dem eller ikke. c) Hva bør det taes hensyn til i forbindelse med alarmhåndtering? Begrunn svaret. Hva må en legge spesielt vekt på slik at operatøren kan gjør de riktige handlingene når mange alarmer går på en gang? Noen forslag som bør diskuteres: Gjennomtenkt kontrollromsdesign. Trening på dette i simulator slik at en er forberedt. Alarmfiltrering. Fjerne unødig alarmer slik som følgealarmer. Få alltid fram viktige alarmer. Slå sammen. Farger. Lyd. Entydig. Kvitering på alarmer. Presentasjon av alarmer. Alarmsortering. Undertrykkig av alarmer som kommer av et resultat av et dynamisk forløp. Kunskap om prosessen og automatiseringsanlegget. Intelligente system kan som gir hjelp kan være en fordel. d) Hva er fordelene og ulempene med hver av disse metodene å beskrive logikk på 1) releskjema 2) boolsk logikk 3) sekvenser flytskjema/logikk (IEC1131)

5 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 5 av 20 Releskjema: Enkelt og kjent for de som skal montere. Gir ei lang utskrift, kan være vanskelig å finne flyten i informasjonen. Funksjonsplan: Gir moderate til lengde på utskriften. Forholdsvis lett å forstå hva som menes. Kan være problem med ekseveringsrekkefølgen hvis en tegner logikken. Viser detaljene. Instruksjonsliste Veldig lange utskrifter. Lite synlig informasjonflyt. Ser lett ekseveringsrekkefølgen. IEC1131/Grafcet: Bra oversikt, men viser ikke detaljer. Kort utskrift.

6 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 6 av 20 e) Implementer prosessen beskrevet i 1a) med hver av disse 3 metodene. Det som skal implementeres er spyle og tennesekvens for brenneren. Kommer siden et forslag. 5 Minutt gått Åpn luftventil Start timer Nok luft Ikke nok luft Åpn gassventil Andebryter åpen Tenn pilotflamme Start timer 10 sek gått 1

7 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 7 av 20 Votering. MooN Hvis M av enheterne (N stk) om det skal gå til en sikker tilstand, så gjør vi det. Votering er her definert ut fra sikker tilstand. Derfor må en ta i betrakting sikker tilstand når en forklarer svarert 1oo2: Her går vi i sikker tilstand om en av enhetene vil det. Dette kan føre til mange trip, men det er bra for sikkerheten. 2oo2: Her må begge bestemme seg for å gå til sikker tilstand for at vi skal gjøre det. Medfører lite trip, men ikke så sikkert siden begge må gi beskjed om nedstengning for at det skal skje. 2oo3: Her er det to av tre som kombinerer de over. 2 av 3 må si at vi skal gå til en sikker tilstand for at vi skal gjøre det. Dette fører til at vi ikke får så mange unødig nedstengninger, men ivaretar også sikkerheten. 3b). λ F τ MFDT = TUF 2 Formelen uttrykker midlere nedetid pga farlige feil for 1oo2 votering. MFDT Mean Fractional Dead-Time. - Den brøkdelen som angir nedetid. λ F Del av den totale feilraten som gir farlig feil. τ Testintervall. Tid mellom testene. TUF - Test av uavhengige feil. Dvs en parameter som angir sannsynligheten for at systemet ikke fungerer, selv om

8 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 8 av 20 en like før har avsluttet en test som viste at det var i orden. Vi kan bedre MFDT- uttrykket ved å feks - Minke testintervallet. Noe som krever mer ressurser for å teste. - Vi kan kjøpe bedre utstyr. - Selvtest. - Redundans. - Kortere testintervall. - Bedre tester. Felles for de fleste av disse metodene som er nevnt over, er at de koster, enten i form av penger eller arbeid og er en uheldig kan en innføre flere feil. 4a) Strukturer Radielt/Stjerne Stjernenett er knyttet sammen mot en felles enhet som samler inn informasjon fra alle underenhetene. Denne topologien er enkel å administrere, og krever enkle protokoller, men er selvsagt svært Sårbar for feil i den sentrale mesteren. Samling av kabler inn til en enhet er typisk for denne strukturen. Nyere koplingsstrukturer for Bygninger benytter stjernenett med en HUB (hjulnav) som midtpunkt Fordeler Enkel protokoll som er nødvendig. Lav ekstra kostnad for ny node. Enkel nettverkadministrasjon og overvåkning. Overføring kan foregå samtidig på flere forbindelser. Kan ha forskjellige protokoller til de enkelte nodene. Sikkerhetsmessig fordel, da kablene ikke må gå innom flere enheter, men kan trekkes direkte til noden. Ulempe: Høy startkostnad. alt avhengig av en sentral enhet. Vanskelig å omkonfigurere. Ring Ring-nettet danner en lukket sløyfe, uten definerte endepunkter. Det er flere mulige protokoller som kan benyttes, og i prinsippet kan alle enheter nås selv med et brudd på kabelen. Dette kre-

9 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 9 av 20 ver at denne muligheten støttes av protokollen og maskinvaren. Fordel Enkel protokoll. Punkt til punktoverføring. (Mulighet til å overføre på flere linker samtidig.) Mulig med høy overføringshastighet. Kan behandle stor last. Ideell for fiberoptisk transmisjon. Kan tolerere et brudd på kabelen, hvis overføringsretningen kan snus. Ulemper Trenger aktiv tilkopling til enheten. Må ha kabling fram og tilbake mellom de nodene som er lengst unna hverandre. Dikkerhet mot at en enhet blokkerer nettet må bygges inn. Må bryte ringen for å kople inn en ny enhet. Må hindre at meldinger går i ring. Buss Busstrukturen er en kommunikasjonskanal med to definerete endepunkter. Et brudd fører alltid til at en eller flere enheter blir isolert fra resten av nettet. Hvis de to endepunkt fysisk koples til samme sentrale bussmester, men med fortskjellig tilkopling, kan bussen få samme ufølsomhete for kabelbrudd som ringmesteren. Fordeler Enkel å rekonfigurere. Enkel å sende til flere samtidig. Uavhengig av media. Høy pålitelighet (flere mestere). Lang av stand uten signalforsterkning. Ulemper Kompleks protokoll for tilgang til nettet. Vanskelig å overvåke nettet. Vanskelig på benytte fiberoptisk kabel. Taper forbindelse ved kabelbrudd. Protokoller CSMA/CD En av de vanligste protokollene innen prosesstyring. Vanligste realisasjon er Ethernet. CSMA/CD er forkortelsen for Carrier Sense with Multiple Access with Collision Detection. : Hver enhet lytter på nettet, registreres ingen trafikk, kan enheten sende. Hvis enheten under

10 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 10 av 20 sending derimot registrerer en kollisjon, dvs at en annen enhet også prøver å sende, så venter disse enhetene i litt forskjellige tider får de prøver igjen. Fordeler Effektiv for meldinger med varierende lengde Enheter sender bare ved behov Rask overføring ved liten belastning på nettet. Billig. Enkel å kople inn ny enhet. Lite nettadministrasjon. Ulemper Stokastisk nett/forstyrrelse. Token pasing Detter er en protokoll som gir deterministisk tilgang til nettet. Her kan en garantere tiden det tar før en før sende en melding igjen, nemlig den tiden det tar før alle enhetene har sendt en melding. Protokollen er basert på at bare den som har stafettpinnen (token) kan sende på nettet. Stafettpinnen sendes imellom nodene i en forutbestemt sekvens. Hver node får sende i det korte tidsrommet de har pinnen. Denne protokollen er bedre for høy last på netttet enn CSMA/CD, men krever mer administrasjon ved lav belastning. Fordeler Deterministisk tilgang til nettet. Ulemper Komplisert protokoll. Begrenset sending pr sending/token vanskelig å kople inn ny enhet. Må ha spesiell algoritme for å regenerere tapt token. Enheter sender alltid token videre til neste, uansett om de andre trenger den eller ikke. Vanskelig konfigurering av timere etc i metter. TCP/IP Internett Transmition Controll Protokoll blir mye brukt i prosesstyresystemer, spesielt fordi denne protokollen er tilgjengelig for nesten alle typer datautstyr. Grunnen til at disse protokollene er blitt tatt i bruke er både at de er tilgjengelige, og at det er enkelt å lage et åpent system som kan kommunisere med de mest aktuelle enhetene fra andre levrandører, feks PCer og spesielle arbeidstasjoner. Protokollen er spesielt anvendelig der en skal benytte standard Unix arbeidstasjoner som operatørstasjoner i systemet, da denne protokollen finnes standard på alle Unixplattformer, på samme måte som Ethernet IP (Internet Protocol) sender data fra TCP eller UDP over forskjellige nettverk TCP (Transmission Controll Protocol) gir en pålitelig overføring av data, mellom prosesser. Protokollen sørger for feilfri overføring, i riktig sekvens uten duplisering av pakker. UDP(User Datagram Protocol)

11 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 11 av 20 er en protokoll som benyttes på samme nivå som TCP. Denne protokollen gir mindre pålitelig overføring enn TCP, meldinger kan gå tapt, kommei feil rekkefølge og være duplisert RPC (Remote Procedure Calls) er også i bruk for å kommunisere mellom forskjellige enheter. Ved bruk av RPC, kan en på en node kalle en besstemt funksjon på en annen node, de å utføre en bestemt aksjon. FTP (File Transfer Protocol) er en mekanisme for overføring av filer mellom forskjellige noder i nettet, Det finnes en enklere variant TFTP Trivial file Transfer Protocol. MAP/TOP MAP (Manufactering Automation protokoll) er en standard protokoll beser på token buss, som ser ut til å bli en mye anvendt standard, selv om det tar lang tid. Den har følgende karakteristikka: Implementerer alle 7 OSI laga Benytter token buss Benytter Manufactering Messaging Service Ett av problemene med MAP AP er at den blir for langsom og omfattende for å få rask respons på et nett som brukers til prosesstyring. Det finnes flere utgaver av MAP der end har forenklet protokollen for å kunne øke hastigheten, eller rett og slett fordi en ikke har brukt for de deler av protokollen (eks MiniMap, EPA- MAP) Selv om levrandørerne har sine egne protokoller for sitt interne nett, så vil de fleste antagelig lage tilkoplinger slik at MAP kan bli en standard for kommunikasjon mellom forskjellige systemer. I tilknytning til MAP er det spesifisert en stadand som heter TOP (Technical and Office Protocol). Den benytter CSMA/CD, men er ellers kompatibel med MAP MMS-Manufacturing Message Spesicuatiom er en standard på toppen av OSP/, som følger for at sender og mottaker forstår hva som sendens og hva det skal / kan brukes til. En slik standard er hale nødvendig for at utstyr fra forskjellige levrandører forstår hverandre. 4b) Feltbuss Er en gryende standard for digital kommunikasjon, mellom systemer og feltinstrumentering. En håper på å kunne kople sammen utstyr fra flere uavhengige levrandører på samme fysiske kabel. Disse instrumentene må også være smarte siden de skal kunne kommunisere med hverandre uten å involvere masteren. Til forskjell fra de andre protokoller som beskrives av den 7 lags ISO/OSI modellen er ikke feltbuss transparent, slik at de enkelte lag kan byttes ut. Den definerer bare lagene 7,2 og 1. I tillegg har en et brukerlag som ligger over lag 7. Hittil er det bare kommet mange forslag til standarder, og flere levrandører har sin egen protokoll

12 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 12 av 20 Fordeler med digital overføring i forhold til analog 4-20 ma strømsløyfe: Reduserte kablingskostnadder pga. at flere signaler kan overføres på en kabel. Støyimunitet pga. at virkningen av induktivit og kapasivt koplet støy kan ungås Bedre målenøyaktighet fordi måleverdier overføres upåvirket av støy og ledningstap. Signaler kan også regenerers underveis. Forbedrede test og kalibreringskostnader siden det er færre kryskopliger og kabler. Tillater kommunikasjon begge veier samtidig, noes som er en forutsetning for smarte instrumenter skal virke etter hensikten. Ulempen med digital overføring i forholdt til 4-20mA strømsløyfe: 4-20 ma er enkel, universell, standardisert og godt innarbeidet. Med 4-20 ma er det enkelt å skifte ut enheter med enheter fra andre fabrikanter. (Levrandøruavhengighet) 4-20 ma har erfaringsmessig høy pålitiligehet ma har rask signaloverføring pga. direkte kopling uten systemadministrasjon ma har enkel : - Installasjon - Operasjon - Vedlikehold Feilsøking på digitale kommunikasjonssystemer er mer komplisert ma er lite for støy4-20ma har effetoverføring og signal på et par. Ex-i. Ellers kan vi diskutere fordeler og ulemper i de forskjellige faser av livssløpet. Under engineering og installasjon Reduserte kabelkostnader. Mindre prosesstasjoner (færre i/o kort). Reduserte instalasjonskostnader. Redusert vekt og plass. Felles ex-barriere for flere instrumenter Redusert behov for krysskopling. Under uttesting. Nedlasting av konfigurasjoner til instrumentene fra styresystemet. Enkel looptestising Enkel aksess til selvtestfasiliteter. Forenklet kalibrering. Under produksjon Mer nøyaktig overføring av verdier. (Slipper A/D og D/A) Mindre støyfølsom overføring Kan overføre mer enn måleverdien, status kompenserende målinger f.eks temperatur. Full aksesstil all funksjonalitet og smarte instrumenter. Skalering og kalibrering fra kontrollrommet. Ulemper Pris på utstyret vi øke i allefall i begynnelsen

13 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 13 av 20 Kompleksiteten av utstyr/ programvare vil øke ved Konfigurering Drift/feilsøking Vedlikehol Tilgjengeligheten av utstyr er begrenset Nedfolding på grunn av forskjellig sampling Hva er rett informasjon? Konsistens i distribuerte databaser. Forskjellige standarder konkurerendende. 4c) Smart instrumentering Det er mange definisjoner for hva en smart transmitter er. Men felles for dem alle er at de inneholder en mikrokontroller. Men det er ikke noen forutsetning at den inneholder feltbusskommunikasjon, den kan også tilknyttes 4-20 ma strømsløyfe. De viktigstste egenskapene ved en intelligent enhet er(jordan, J. 1995): Kan operere med et minimum av menneskelig medvirkning. Har konfigurerbare funksjoner. Er i stand til å ta avgjørelser, slik at den kan tilpasse varierende operasjonsbetingelser: - Automatisk kalibereing og områdejustering. - Automatisk korreksjon av offset, tids- og temperaturdrift. - Korreksjon for ulineariteter. Viktige fordeler med smarte instrumenter. Linearisering av sensorinformasjon ved tabelloppslag i interntminne. Større nøyaktighet ved at den rekalibreres forsterkingsfaktoren i enheten o.l. Selvdiagnostikk ved at mikroprosessoren regelmessing kjører kontrollrutiner. Bedere langtidsstabilitet ved at variable/justerbare komponenter skifter ut med faste. Digital elektronikk uten avdrift er statter elektronikk. Nye funksjoner kan bygges inn. 3d Detektorer. Gass De to vanligste prinsippene for gassdeteksjon er katalyrisk deteksjon eller infrarød deteksjon:

14 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 14 av 20 Katalytisk Den katalytiske detektoren er den mest vanlige og billigste. Den brennbare eksplosive/giftige gassen reagerer med oksygen ved hjelp av en katalysator. Reaksjonen utvikler varme som øker temperaturen på en platinamotstand som er koplet inn som ei grein i ei Wheatstonebro. En annen platinamotstand er satt inn for å kompensere for andre ytre effekter enn gasskonsentrasjon. Ulemper: Den kan forgiftes av endel stoffer. Høye gasskonsentrasjoner (ca 300%LEL) fører til avtagende signal. Derfor må utgangen låses på 100%, slik at avlesningen holder seg. Ikke mulig med automatisk selvtest/kalibrering. Hvis det alltid er gass i området reduseres levetuiden på detektoren. Problemer med stablilitet, nøyaktighet og levetide ved høye luft lufthastigheter. Gir ingen beskjed når den dør (ikke failsafe) Lite vedlikeholdsintervald, må testes regelmessig. Må ha oksygen for å virke. Optiske Målebølgen faller sammen med vibrasjonene i hydrogen-karbon bindingene, slik at de fleste hydrokarboner vil absorbere lys med denne bølgelengden, proporsjonalt, med antall slike bindinger. Detektorene kalibreres vanligvis for metan, og siden andre hydrokarboner gir et enda sterkere utslag enn metan er det lurt. Da også andre effekter kan virke inn på absorsjon ved 3.3µ m brukes en referansebølgelengde som også blir absorbert av disse stoffene Fordeler Selvtest kan bygges inn. Pålitelig deteksjon selv ved sterk forurensning. Ingen metningsfenomener. Kan leveres addresserbar. Failsafe. Gir feilmelding og ikke trip ved detektert indre feil. Ingen forgiftning. Kort responstid. Ikke avhengig av oksygen. Ingen problemer med høye lufthastigheter. Lengre vedlikeholdsintervall. Ufølsom for fuktighet. Flammedetektorer Det finnes to hovedprinsipper som brukes : Alle stoffer har en gitt stålingskarrakteristikk når de brenner, og detektoren reagerer på dette

15 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 15 av 20 spekteret UV Følsomme for stråling i området Ångstrøm. UV stråling inn på detektoren vil gi en serie spenningsimpulser, der frekvensen øker med intensiteten av strålingen. Fordeler Rask deteksjon, minimalt 25 ms (uten filtrering og forsinkelser). Reagerer på alle typer flammer. Reagerer ikke på direkte eller reflektert sollys. Ulemper Blendes av forrurensing på linsa, feks oljedamp. IR De vanligste IR detektorene har idag to bølgelengder de detekterer ved (feks 3.8 og 4.3 mikrometer) Den ene bølgelengden legges da slik at den faller sammen med en strålingstopp for flamme, mens den andre plasseres utenfor. Differansen mellom strålingene ved de to frekvensene benyttes da som uttrykk for deteksjonen av en flamme. Enstråle detektorer, som bare benytter intensitet ved en bølgelengde, vil derfor være mer følsomme og gi flere tripp pga stråling av andre årsaker enn brann. Fordeler: Lite følsom for forurensning. Reagerer på de fleste hydrokarbon branner. Dektekterer selv med noe røk og damp tilstede. Reagerer ikke p]] sveising og røntgen. Lite følsom for sollys. Krever lite vedlikeholde enn UV detektorene. Ulemper: Is på linsa gir redusert følsomhet. Forholdsvil langsom deteksjon typisk 3 til 3-5 sekunder. Følsomheten er avhengig av omgivelsetemperaturen. <Dårligre ved høyt temperaturer.> Reagerer ikke på brann fra hydrogen, svovel og endel andre stoffer. Høytrykksbranner uten flikker detekteres ikke. Varierende eller konstant stråling fra svart legeme kan gi alarm. RØYDETEKTORER Det finnes i to hovedprinsipper som brukes for røykdetektorer idag, optiske og ioniske. Av de optiske finnes det i hovedsakt to prinispper. De er basert på Demping av lyset. Spredning av lyset.

16 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 16 av 20 Begge detektorene baserer seg på at intensiteten av lysstrålen avtar når det kommer røyk inn i målekammeret. Demping av lyset, Men denne måten er lite brukt idag siden det er en usikker måte å detektere røyk på. Men det blir til en vis grad brukt i såkalte aspiasjonsdetektorer. Det er detektorer som suger inn luft/ røyk fra bestemte steder til en sentral detektorer. Disse detektoren er ofte justert svært følsomt, og kan bare brukes i områder med ren atmosfære, feks datamaskinrom, telefonsentrraler og elektronikkskap. Også for linjedetektorer for røyk kan dette prinsippet benyttes. Problemet er at en må ha fri sikt, med en reflektor i enden, eller en sender og en mottaker. For at dette prinsippet skal være brukbart må en automatisk skille mellom blokering av strålen og røyk, ellers må prinsippet bare brukes der det ikke kan forekomme blokkering. Spredning av lyset De fleste optiske detektorer som brukes idag er basert på dette prinsippet. En lyskilde (vanligvis LED) sender ut lys i målekammeret. Normalt uteb røyken vil bare en liten del av lyset nå fotocellen. Dette lyset kan benyttes til å overvåke at det optiske systemet er i orden. Når det kommer røyk inn i kammeret, vil lyset bli spredt og mer lys kommer ned på fotocellen. Temperatur Temperatur har i seg selv liten innvirkning på optiske sensorer, men kan ha sammen fuktighet gi kondens Temperaturen på røyken kan indirekte ha betydning, da kald røyk ofte har større partikler, og derfor lettere blir detektert av en optiske detektoren. Trykk Tar ingen vesentlige innvirkning på optiske detektorer. Fuktighet Kondens på det optiske komponentene kan gi alarm. Lufthastighet Optiske detektorer er i seg selv ikke følsommefor lufthastigheten, men den vil selvsagt påvirke transporten av røyk opp til detektoren. Forrurensning Støv og forurensning vil påvirke detektoren, men om den gir alarm eller farlig feil er helt avhengig av hvor det legger seg og hvilke egenskaper det har. Hvis detektoren overvåker hvor mye lys som kommer til fotocellen uten røyk, vil den kunne kompensere for tilsmussing eller gi varsel.

17 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 17 av 20 Ioniske detektorer Dette prinsippet er mest brukt i feks husdetektorer. Prinsippet er skissert i figuren. Den radioaktive kilden, feks americum 241, sender ut alfapartikler (heliumkjerner) eller beta-partikler (elektroner) med relativ stor energi. Disse partikklene lager positivt ladede ioner langs banen, da de fjerner ekektroner fra vanligvis nøytrake gassatomer. De elektronene som blir frigjordt fester seg raskt til nøytrale gassmolektyler. På grunn av det elektriske feltet trekkes de negative og positive ionene til elektrodene, og det oppstår en liten netto strøm i kammeret (10-11 A). Når det kommer røyk inn i kammmeret, vil en del av røykpartitikklene tiltrekke seg ionene, og strømmen blir redusert. da massen til de ladede partikklene nå blir mye større og disse kolidere oftere slik at en føår mer rekombinasjon tilbake til nøytrale molekyl. Denne reduksjonen i strømmen gir et mål for hvor mye råyk det er i kammeret. Strømmen kan enten måles direkte, eller en kan benytte kompresjon, og øke spenningen slik at strømmen holdes konstant, og bruke denne spenningensvariasjonen som et mål for mengden røyk i kammeret. Temperatur For normale innetemperatur, er detektorene lite følsome for temperaturvariasjoner, men som for optiske detektor, vil en kunne få kondens i kombinasjon med fuktighet. Temperaturen på røyken kan indirekte ha betydning, da varm røyk ofte har mindre partikkler, og derfor lettere blir detektert av den ioniske detektoren. Trykk Virkningene av trykk er gitt av mengden gassmolekyler i kammeret vil variere avhengig av trykket. Fuktighet Vann vil absorbere noe av strålingen, slik at detektoren kan gå i alarm. Lufthastighet Ved store lufthastigheter vil ionene kunne blåses ut av kammeret før det når elektronene, lik at detektorene gir alarm. Forrurensning Støv som legger seg på strålekilden vil kunne redusere strømmen i kammeret og detektorer kommer nærmere alarmgrensen. Dette tar vanligvis i størrelsesorden år før detektorene er så tilsmusset at de gir alarm.

18 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 18 av 20 LT 314 LIC 314 TANK H L PSA 314 FICA 314 FV 314 FT 314 En tank nivåreguleres ved å endre utstrømmen fra denne. Ventilen har en strømmningsregulator i den indre sløyfa. Det er også en trykkventil med alarm. LT - Leveltransmitter LIC - Level Indikator Controller (i kontrollrommet) FICA - Flow,indicator Alarm (i kontrollrommet) FT - Flow Transmitter FV - Flow Valve PSA - Pressure Switch Alarm (S ble av veldig mange tolke som sikkerhet, noe Onshus og jeg valgte å godkjenne.)

19 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 19 av 20 f) Her skal du instrumentere ei destillasjonskollonne. Den skal reguleres ved hjelp av en såkalt LV-konfigurering. Det vil si at konsentrasjonen av destillatet (y D ) skal benyttes til regulere refluksstrømmen (L), og konsentrasjonen til bunnproduktstrømmen (x B ) benyttes til å regulere dampstrømmen fra kokeren (V). Tegn inn dette med de aktuelle instrumenteringssymbolene med tag og nummerering slik som vist i delspørsmål 5a). Her holder det å sette på symbolene som skal til for regulere dampstrømmen til kokeren vha konsentrasjonen til bunnproduktet. Samtidig som en tegner på det som trengs til å regulere

20 NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Side 20 av 20 refluksen. Siden dette ikke er et fag som inneholder destilasjonskolonner, glemmer vi det som trengs for å regulere andre ting. (Trykk og nivå, evt strøm.)