Side 1 HØGSKOLEN I OSLO Avdeling for ingeniørutdanning EKSAMENSOPPGAVE Emne: Mekatronikk Emnekode: SO524M Faglig veiledere: Bjørn Engebretsen Gruppe(r): 3MM Dato: 16.12.2002 Eksamenstid: 09.00 14.00 Eksamensoppgaven består av Tillatte hjelpemidler: Antall sider: 7 Antall oppgaver: 4 Antall vedlegg: Ingen Kalkulator i.h.t. skolens reglement, tekniske tabeller. Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Innføring skal være med blå eller sort penn. Les igjennom alle oppgaver før du begynner - for å danne deg et bilde av omfanget. Les igjennom hele oppgaven før du begynner å løse den. Det kan være informasjon lenger nede i teksten som du kan ha glede av tidligere i oppgaven. Alle oppgaver teller en viss prosent disponer din tid med omtanke. Vis mellomregninger og skisser sammen med en ryddig og klar begrunnelse kan dette påvirke karakteren. Husk at dere ikke får testet ut program eller flytskjema være rause med kommentarer. Utarbeidet av Kontrollert av Sett (studieleder)
Side 2 1) Det binære tallsystem (20%) Hvordan grupperes bit for å tolkes oktalt. Hvordan grupperes bit for å tolkes heksadesimalt. Hvilken verdi eller vekt har de åtte minst signifikante bitene i et binært ord, bit 0, bit 1, bit 2, bit 3. Bit 7? Fyll inn de åpne rutene, det vil si hva er C2 desimalt og binært, hva er FE desimalt og binært, hva er desimalt 291 heksadesimalt og binært og så videre. Tegn av tabellen og fyll inn åpne celler. Heksadesimalt Desimalt Binært C2 FE 120 1F4 291 128 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 Tabell 1 Hvor mange bit har vi i en byte? Hvor mange byte har vi i et ord? Hvordan tolker vi et ord dersom vi skal ha både positive og negative tall?
Side 3 2) Instrumentering (30%) Et potensiometer brukes ofte innen instrumentering. Hvordan monteres dette dersom vi ønsker å måle posisjon? Hvilke mulige feilkilder har vi i potensiometeret og montasjen? Hva bruker vi strekklapper til, og hvordan? Hva er/beskriver en Hook up tegning? Hvorfor har vi forskjellige hook up tegninger for montasje av trykktransmittere når vi måler trykket i en rørledning som er væskefylt, er gassfylt? Hva er forskjellen mellom en reguleringsventil og en konvensjonell stengeventil? f) Hvilke forhold må vi ta hensyn til når vi velger ventil med hensyn på følgende punkter? 1) ventilhus materiale 2) pakningsmateriale 3) differensialtrykk 4) Medie g) Hva er kavitasjon i en ventil, og hvordan oppstår det? h) Hva er en ventil s Cv, og hvordan inngår den i ligningen for å beregne flow gjennom en ventil? Figur 1
Side 4 i) Benytt Bernoulli s lov og beregn flow fra Tank1 til Tank2 dersom vi benytter et 1 rør, og regner ventilen som ideell. Nivå i Tank1 er regulert til 10m, Tank2 er atmosfærisk. Figur 2, Bernoulli s lov j) Når vi designer et anlegg, hva er den overlegent mest kritiske feilsituasjonen som kan oppstå? k) Beskriv prinsippet for Ex( beskyttelse. Nevn kort hvilke fordeler og ulemper en Ex( installasjon medfører? l) Hva er prinsippet bak intrinsically safe installasjoner, Ex(i), på samme måte nevn fordeler og ulemper med denne løsningen. m) PLS Sikkerhetsbarriere Koblings boks Trykk transmitter Skissen over angir en Ex(i) krets. Barrieren representerer en 350 ohm s motstand og kabelen har typisk 12 ohm pr. leder pr. meter. Vårt instrument må ha mi nimum 12 volt for å fungere og er et 4 20mA instrument. Hvor høy spenning må PLS systemet minimum tilføre kretsen for at loopen skal fungere dersom avstanden fra barrieren til instrumentet er 150m. Tegn skjema og gjør beregninger!
Side 5 3)PLS (30%) Tegn opp arkitekturen for en typisk PLS. Hvilke hovedkomponenter finner vi i PLS systemet? Skisser kort prosjektplanen for et PLS anlegg. Hvilke hovedaktiviteter inngår? Et prosjekt deles opp i aktiviteter som settes sammen i en plan. Hvilke elementer må være inkludert i en aktivitetsbeskrivelse og hvor lang kan en aktivitet være i tid? Hva er Long lead items? Følgende skisse viser en tank som kan benyttes til batch blanding av to væsker. Figur 3 Ta hensyn til alle tankens kvaliteter/funksjoner og angi et PLS program som fyller og holder tankens nivå på LSH med væske A. Angi både flytskjema og program. Dersom vi benytter en Siemens PLS, hva består det komplette programmet av? Dersom tanken fylles, ventil V1 er åpen, ønsker vi at tanken va rmes. Utvid programmet med instruksjoner som styrer S1 på en forsvarlig måte.
Side 6 f) Dersom tanken er full, LSH, ønsker vi konstant røring. Utvid programmet til også å omfatte dette. g) Vi ønsker å kjøre varmingen manuelt fra et trykknapp panel. Angi på et skjema hvordan dette kan gjøres og modifiser programmet slik at operatøren kan skru av og på varmen manuelt. Hvilke knapper trenger vi? h) Hvilke sikkerhetsregler må vi følge og hva får operatøren ikke lov til å gjøre.
Side 7 4) Mikroprosessorer (20%) Hva karakteriserer en typisk mikroprosessor installasjon med hensyn på marked? Hvilke ulemper ser vi imidlertid med en mikroprosessor løsning? Skisser en typisk mikroprosessor og beskriv de viktigste komponentene. Definer forskjellene mellom character og integer, og hva vi oppnår dersom vi definerer en variabel til å være signed eller unsigned. Angi et C program som holder nivået i tanken i figur 1 på LSH på samme måte som for PLS programmet. Tegn flytskjema! Hvilke hovedbestandeler finner vi i et C program? Hvilke hovedtyper av instruksjoner finner vi, angi eksempler? f) Hva er maskinkode?