Fakultet for elektroteknikk og telekommunikasjon Institutt for teknisk kybernetikk Faglig kontakt under eksamen Navn: Tor Onshus Tlf.: (735) 94388 EKSAMEN I TTK4175 INSTRUMENTERINGSSYSTEMER Torsdag 13. Mai 2004 Tid: kl 09.00-13.00 Sensurfrist 3. Juni 2004 Bokmål Totalt 4 timer Antall sider: 5 (inkludert forsiden) Hjelpemidler: D - Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. - Bestemt enkel kalkulator tillatt (HP30S) NB! Tallene i parantes angir den relative vekt oppgaven tillegges ved bedømmelse.
NORGES TEKNISK - NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 2 av 5 Bakgrunnsinformasjon for oppgavene Bedriften Fisk-O-Matic AS, også kalt FOMAS, har gitt din bedrift UNTN i oppdrag å levere full instrumentering og automatisering av et filéteringsanlegg for laks. Anlegget skal håndtere alle deler av prosessen, fra mottak til pakking. I tillegg ønsker FOMAS at UNTN skal komme med innspill til vedlikehold av anlegget. Du skal nå bidra i deler av leveransen til FOMAS. Leveranser (oppgaver) som dere har ansvar for er Instrumentering og implementasjon Informasjonspresentasjon og dokumentasjon Vedlikehold Dere er konsulenter og ikke knyttet til noen spesielle leverandøravtaler. Det er FOMAS sine behov som står i fokus og alle valg som gjøres i denne oppgaven skal tas ut i fra hva som er best for FOMAS. Generelt: Det presiseres at alle besvarelser bør være korte og konsise. Gjør dere selv og sensor en tjeneste: unngå besvarelser med mange unødvendige ord og setninger.
NORGES TEKNISK - NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 3 av 5 Oppgave 1 Diverse (25%) Det er en del generelle aspekter som er viktig å ivareta før under og etter prosjektet. Nevn noen lover, direktiver eller standarder som er spesielt viktig når man skal planlegge, implementere og drifte et slikt anlegg som FOMAS ønsker (tenk generelt). Forklar kort hva loven/direktivet/standarden går ut på og begrunn hvorfor dette er viktig for FOMAS. Skisser en fornuftig rekkefølge av oppgaver i prosjektet. Hva er viktig å ha med i en kravspesifikasjon? d ) FOMAS er en liten bedrift med små marginer og er dermed avhengig av et system med høy regularitet. Et av deres krav er en analyse av påliteligheten til systemet som skal implementeres. Hvilken metode(r) ville du ha benyttet? Begrunn. Oppgave 2 Instrumentering, konfigurering og programmering (30 %) Når fisken ankommer FOMAS går fisken gjennom følgende prosessringsledd (i den rekkefølge som leddene er gitt her): avliving, maskinell filétering, manskinell sortering, maskinell skinnfjerning, maskinell beinfjerning, maskinell vakuumpakking av hver filét og til slutt pakking av filétene i kasser. Kun fisk som har en rett ryggrad (mangel på visse næringsmidler medfører misdannelser i ryggraden) kan filéteres maskinelt. Fisk som ikke har rett ryggrad sorteres direkte til salg som hel fisk. Fisk med synlige skader (sår etc.) forkastes. Etter filétering og avskinning sorteres filétene inn i fire forskjellige klasser etter følgende parameter: Parasitter (X1): Boolsk verdi Skader fra filétering (X2): Boolsk verdi Farge (X3): Desimalverdi fra 0 (minst ønskelig farge) til 1 (mest ønskelig farge) Form (X4): Desimalverdi fra 0 (minst ønskelig form) til 1 (mest ønskelig form) Størrelse (X5): Desimalverdi fra 0 og oppover. Enhet: gram/filét Fettinnhold (X6): Desimalverdi fra 0 og oppover. Enhet: fett/gram Anta at disse parametrene er tilgjengelig fra sensorer (vekt) og et bildebehandlingssystem (farge, fettinnhold, form, parasitter og skader) som er integrert i instrumesystemet. Filétene kan deles inn i klassene: Superior Ordinary Refine Rejected Krav for å havne i de forskjellige klassene er: Superior: Må den ha et høyt score på alle parameter Ordinary: Må ha høyt score på alle parameter unntatt form som kan ha lavt score Refine: Filéter som ikke havner i Superior, Ordinary eller Rejected klassen Rejected: Har skader etter filétering, er for liten etter filetering eller har parasitter Høyt og lavt score (unntatt de boolske parameterne) skal være konfigurerbart for operatøren.
NORGES TEKNISK - NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 4 av 5 Lag et tilstandstransisjonsdiagram (STD) som viser hvordan en filét kan bli sortert inn i de fire forskjellige klassene. Benytt ST (Structured Text) til å implementere et PLS program som sorterer hver filét inn i den riktige klassen basert på de parameter som er tilgjengelig. Før fisken kommer til filétering må den avlives. Forskriftene forlanger at fisken er bedøvet når dette gjøres. Et eget system for avling må derfor også implementers. Dette systemet består av en kvadratisk tank med høyde og sider på henholdsvis to og fire meter. Ved hjelp av en tilpasset vakuumpumpe suges fisken inn ved bunnen av tanken (ved start er tanken tom). Når tanken er full stoppes pumpen automatisk og en ventil lukkes slik at vannet ikke renner ut igjen. Etter at fisken er suget inn i tanken bedøves den ved tilsetning av CO2 (ca 5%) i vannet. Bedøvede fisker vil flyte opp til overflaten der et eget oppsamlingssystem sender dem til utblødning (avliving). Tilsetning av C02 skjer ved injeksjon av gass på bunnen av tanken. En regulator regulerer konsentrasjonen av C02 ved å endre gassraten inn i tanken. Ved for høy konsentrasjon kan regulatoren tilføre vann til tanken. Et eget overløpsrør sørger for at overskytende vann renner bort (er også en sikkerhetsfunksjon mot oversvømmelse). Lag P&ID for denne prosessen. Benytt standard notasjon for regulatorer, aktuatorer, tanker og rør. Diagrammet skal tydelig vise hvordan systemet i prinsippet fungerer og hvordan det er instrumentert/automatisert. Oppgave 3 Informasjonspresentasjon og dokumentasjon (20%) Leveransen til FOMAS inkluderer utvikling av grensesnitt mellom operatør og automatisringssystemet. Grensesnittet skal presentere relevant informasjon om utstyrsstatus, produksjonsrater og gi mulighet til endring av produksjonsparametre. FOMAS ønsker å være med i designprosessen av brukergrensesnittet og støttesystemene. Du skal holde et foredrag for FOMAS som går igjennom de viktigste faktorene som påvirker operatørens evne til å gjennomføre sine oppgaver. Hvilke momenter ville presentasjonen din innehold? Forklar kort hvilke faktorer dette er og hvordan de påvirker operatørens handlinger. Drøft kort hvilke grensesnitt (hvilke informasjon, betjeningsorganer, støttesystemer osv.) som kan med fordel benyttes i dette tilfellet. Begrunn dine valg ut i fra viktige momenter for god design og realisering av operatørkommunikasjon. Anta grensesnittet skal presentere informasjon fra følgende delsystemer: avliving, filétering, pakking, væsketransport og avfallshåndtering. i) Hvor mange bilder vil du lage ut av dette og hvordan ville du ha organisert disse (lag en enkel skisse). ii) Hva må man ta hensyn til når man lager disse skjermbildene? Begrunn dine valg ut i fra viktige momenter for god design og realisering av operatørkommunikasjon.
NORGES TEKNISK - NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 5 av 5 d ) Det er mange forskjellige dokumenter som må leveres sammen med systemet. i) Hvilke av disse dokumentasjon bør være tilgjengelig for kontrollromsoperatøren? ii) Forklar hvilke dokumenter dette er og hvilke nytte kontrollromsoperatøren har av disse. iii) Hvordan kan dokumentene gjøres mer tilgjengelig for kontrollromsoperatøren? Oppgave 4 Vedlikehold (25%) d ) Hva er hensikten med vedlikehold og hva styrer graden av vedlikeholdet (mengden)? Man skiller mellom to hovedklasser av vedlikehold. Hvilke er dette og hva er forskjellen mellom dem? Nevn hvilke typer vedlikehold som hører under hver hovedklasse. Forklar kort hva hver type går ut på. FOMAS ønsker at et forslag til en vedlikeholdsstrategi. Lag et forslag til en vedlikeholdsstrategi der følgende punkter skal være dekket i) Type vedlikehold. Valget skal begrunnes. ii) iii) De viktigste vedlikeholdsrutinene for intrumenteringssystemet (hvilke deler er omfattet, hva skal man se etter, osv.) Metode for feilfinning og feilretting Strategien skal være lettfattelig og konsis. Besvarelsen skal ikke være lengre enn tre sider.