9.12.2016

BESVARELSE

Tverrfaglig eksamen VG3/Bedrift – Automatikerfaget AUT4002

Eksamensoppgave datert: 25.mai 2010

Innlevert: 9.12.2016

Utarbeidet av Olav Leiknes og Peter Knutsen

klasse 3ELAA, Strinda videregående skole, skoleåret 2016/2017

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 1

9.12.2016

Innholdsfortegnelse

BESVARELSE 1

Innholdsfortegnelse 2

Beskrivelse av anlegget 3

Beskrivelse av oppgaver 4 Oppgave 1 4 Oppgave 2 4 Oppgave 3 5 Risikovurdering 5 HMS 6 Verktøyliste 7

Besvarelse av oppgave 8 Oppgave 1 8 Oppgave 2 12 Oppgave 3 23

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 2

9.12.2016

Beskrivelse av anlegget Tørkeanlegg Anlegget til Bær & grønt består av flere avdelinger til behandling av diverse grønnsaker. Vi jobber på tørkeanlegget. Tørkeanlegget består av en tørkesone bestående av en trykkregulerings-sløyfe og en temperaturregulerings-sløyfe. Varene transporteres gjennom tørken på et perforert transportbelte, slik at varmluft kan passere. Under det perforerte transportbeltet er det en transportskrue, som transporterer det som er falt gjennom beltet, ut til resten av hovedmassen. Deretter en transportskrue som transporterer massen til produktbeholderne.

Pallereol En pallereol til lagring av paller som brukes til å transportere sekker med varer. Pallereolen skal automatisk mate paller ut på et transportbånd etterhvert som de blir hentet med gaffeltruck og fraktet til varelageret. Styringen av pallene foregår ved hjelp av 3 pneumatiske sylindere styrt av en PLS. PLS-en skal også loggføre prosessen.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 3

9.12.2016

Beskrivelse av oppgaver

Oppgave 1 Vi får vite at det er problemer med temperaturen på tørka J-300. Bedriftens automatiker gir oss hint om at mengdemålingen på sløyfe 302 ofte blir ustabil på grunn av kondensproblemer.

a) Gjennomføre og dokumentere en feilsøking på mengdemålingen FT302 er montert på et stålrør som også fungerer som feste for en galvanisert kabelbane hvor kabelen frem til transmitteren er festet. Er det behov for utjevnningsforbindelse?

b) Vurdere om det er behov for en utjevningsforbindelse og hvilken dimensjon denne eventuelt skulle hatt.

Kondensproblemer er årsaken til ustabilitet i temperaturen på J-300.

c) Lag et løsningsforslag på problemet.

Oppgave 2 Det skal monteres en U-bjelke horisontalt mellom to av stenderne på en pallereol. På U-bjelken skal den pneumatiske sylinderen (C3) festes.

a) Planlegg og beskriv gjennomføringen av arbeidsoppdraget

b) Velg ut nødvendig utstyr for styring av sylindrene, og dokumenter oppkoblingen med pneumatisk skjema

c) Lag et forslag til vedlikeholdsplan for pneumatikkutstyret

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 4

9.12.2016

Oppgave 3 Et målesystem skal gi nettovekt på hver palle som kjøres på lager. Dette foregår gjennom lokal PLS til bedriftens PC-baserte lagerkontrollsystem.

● Lag en løsning med hovedvekt på målemetode og pls-løsning.

Risikovurdering for Pallereol Vi har tatt en SIL-Vurdering av palle-reol anlegget som vi har jobbet på. Denne vurderingen er viktig for at vi skal kunne velge komponenter som tilfredsstiller SIL-kravet og gjør anlegget sikkert. Vi kom frem til at anlegget tilsvarer SIL 2. Grunner til dette er at anlegget har kraftige sylindere som kan være veldig dødelige, eller utrette stor skade. Men sjansen for at dette skjer mener vi er minimal.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 5

9.12.2016

HMS

Personsikkerhet

JA NEI Ikke aktuelt

Kommentar OK

Har du tilgang til nødvendig førstehjelpsutstyr og personlig verneutstyr for å utføre oppdraget?

Vi har personlig

nødvendig verneutstyr og det befinner seg førstehjelps-stasjoner rundt om i anlegget

Er arbeidsområdet sikret og tilgjengelig og har du sikret at annet arbeid i nærheten kan forårsake farlige hendelser?

Jeg har tatt til

tanke at det er andre prosesser i området. Arbeidsområdet er sikret på den måte at vi som jobber her ikke skal utsettes for fare

Kan oppdraget utføres uten «arbeid i høyden»?

Nei,anlegget har prossesrør og kabling som går opp i høyden

Kan oppdraget utføres spenningsløst?

Nei, regulering og styring skal endres på

Har du riktig verktøy til å gjennomføre oppdraget?

Ja, alt av

nødvendig verktøy skal vi ha tilgjengelig

Er det tatt høyde for at løse deler, jernspon eller smuss kan skape farlige hendelser?

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 6

9.12.2016

Verktøyliste Generelt verktøy:

- Avbitertang - Avisoleringstang - Spisstang - Nitetang - Kontaktorjern - Rekkeklemmejern - Kniv - Multimeter

For kontroll, kalibrering og programmering:

- PC - Loop-Kalibrator - Kalibrerings ovn - Strap on flow transmitter

For mekanisk montasje og demontering:

- Skiftnøkkel - Momentnøkkel - MIG sveiseutstyr

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 7

9.12.2016

Besvarelse av oppgave Oppgave 1

a) Planlegg og beskriv gjennomføring av feilsøking.

Fremgangsmåten vi bruker når vi skal feilsøke på dette anlegget: 1. Få en visuell oversikt over prosessområdet slik at vi bedre kan

referere til komponentene i dokumentasjonen. 2. Analysere dokumentasjon og vurdere om reguleringsløyfen er

optimal for prosessen 3. Utføre tester og kontroller for å sjekke at komponentene virker som

de skal gjøre Vi går over anleggets dokumentasjon for å lete etter eventuelle feilkilder vi kan finne der. Vi legger merke til at flow-transmitteren i sløyfe 302 er en differanse trykk-transmitter, som ikke ser ut til å være installert på anbefalt måte. Når en DP-Celle måler damp er det viktig at den er installert over målemediet, for å forhindre at væske og andre urenheter påvirker målesignalet. vi går da ut ifra at dette må være en av grunnene til feil i prosessen.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 8

9.12.2016

b) Er det behov for utjevningsforbindelse? Hvilken dimensjon skal

denne eventuelt være?

Kapittel 8.5.5 i montørhåndboken sier at siden transmitteren bruker en driftsstrøm på 24V, betyr det at transmitteren teller som et ekstra lavspenningsanlegg. Fordi dette er et industrianlegg bruker vi kategorien PELV. Det er derfor mulig å koble kretsen til en utjevningsforbindelse, men det er ikke nødvendig. Siden transmitteren er festet på et stålrør er det høyst sannsynlig at transmitteren er allerede jordet gjennom røret. Hvis vi velger å jorde transmitteren mot samme utjevningsforbindelse som skapet kan det hende at vi kobler sammen to forskjellige jordingssystemer. Selv om det ikke er pålagt å koble transmitteren opp mot jord, kan det alltid være være en god ide å gjøre det likevel. Grunnen til dette er at en tilkobling til en utjevningsforbindelse gir god beskyttelse mot elektrisk støy. Hvis EMC støyen er så høy at signalet må bli beskyttet av en utjevningsforbindelse er det flere måter å koble den opp på:

1) Jorde kabelkappen i skapet og i transmitteren. Dette kan være farlig fordi hvis transmitteren er koblet opp mot et annet jordingssystem, kan det være en mulighet for at det eksisterer en spenningsforskjell mellom transmitteren og skapet. Derfor kan det være nødvendig med en ekstra jordingskabel som har høy nok tverrsnitt til å tåle spenningsforskjellen.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 9

9.12.2016

2) Det er mulig å koble bare en av endene opp mot en

utjevningsforbindelse. Denne løsningen beskytter signalet for støy, samtidig som det forhindrer at det blir en direkte forbindelse mellom forskjellige utjevningsforbindelser.

3) En annen løsning er å koble kabelkappen direkte opp mot en

utjevningsforbindelse på den ene siden, og koble den opp via en kondensator på den andre, dette beskytter mot en direkte forbindelse mellom utjevningsforbindelsene, samtidig som den kan kortslutte høyfrekvent støy.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 10

9.12.2016

Vi har besluttet at løsning 3 er den beste for dette anlegget. Den gir god beskyttelse mot støy pluss at det er ingen direkte tilkobling mellom de to jordingssystemene. Det er heller ikke nødvendig å koble opp en ny jordingskabel ettersom tilkoblingen skjer via kabel kappen.

c) Kondensproblemer var årsaken til ustabilitet i temperaturen. Gi løsningsforslag. Siden vi vet at feilkilden har opphav i kondensen i anlegget, betyr det at målefeilen må komme fra komponentene som er i kontakt med mediet, FT-302, TT302 & TCV302 Mulige grunner kan være:

1. Komponentene er ikke egnet for måling av damp. 2. Komponentene er ikke montert riktig. 3. Komponentene er defekte.

Fremgangsmåte:

1. Vi konfirmerer at bruksområdet på komponentene er i henhold til datablad. Hvis feilen er at komponentene ikke er egnet for bruksområdet, må komponentene erstattes med en som fyller alle nødvendige krav.

2.Vi konfirmerer at komponentene er installert i henhold til

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 11

9.12.2016

datablad. Hvis feilen er installasjonen til komponentene må vi installere komponenten på nytt på en måte som tilfredsstiller alle nødvendige krav. Det er også mulig å erstatte komponenten med en ny komponent som har alle kravene for en monteringsriktig installasjon oppfylt av det eksisterende oppsettet.

3. Vi konfirmerer at komponenten ikke er defekt ved å utføre en kontroll på komponentene. For temperatur transmitteren gjøres en fem-punkt kalibrering med en kalibrerings ovn. For Flow transmitteren brukes en strap-on ultralyd flow transmitter til å fullføre fem-punkt kalibreringen. For å teste ventilen brukes Strap-On ultralyd flow transmitteren til å måle om ventilen åpner og lukker som det skal. Hvis feilen har opphav i defekte komponenter må utstyret erstattes.

Oppgave 2 a) Planlegg og beskriv installasjonen av en U-bjelke for festing av

sylinder C3.

Det første som må gjøres er å finne alle de relevante målene på komponentene slik at det er mulig å planlegge hvor hullene skal bores.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 12

9.12.2016

Deretter må man planlegge hvordan det ferdige anlegget skal se ut slik at vi vet hva vi skal jobbe mot. Når vi vet hvordan det ferdige anlegget skal se ut, må vi deretter planlegge utførelsen trinn for trinn for å finne ut hvordan utførelsen skal gjøres. Etter å ha gjennomtenkt utførelsen har jeg bestemt at U-bjelken skal sveises fast til stenderne i riktig høyde, deretter skal sylinderen festes på U-bjelken. U-bjelken skal festes med langsiden pekende bort fra pallereolen. Dette gjør at det blir et tomrom for festing av skruer uten at det kommer i veien for pallene.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 13

9.12.2016

Rekkefølgen starter med at hull bores i U-bjelken. Fire små hull for å feste sylinderfeste og et større hull som sylinder staget kan passere gjennom. U-bjelken skal da sveises til stenderne vannrett og i riktig høyde. a-målet blir da tykkelsen på platen * 0.7 fordi vi sveiser kun på en side.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 14

9.12.2016

Sylinderen blir da skruefestet til U-bjelken. Vi bruker momentnøkkelen til å feste sylinderen i den fasthetsklassen som er spesifisert i databladet.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 15

9.12.2016

b) Velg nødvendig utstyr for styring av sylindrene, og dokumenter oppkobling med pneumatisk skjema.

C1, 2, 3 Dobbeltvirkende Sylinder

ZV0

3/2-ventil, bistabil, elektrisk forstyrt, NC, kontrollert av sikkerhetsrele

V0 3/2-ventil, bistabil, elektrisk forstilt, NC, kontrollert av PLS

V1, 2, 3

5/2-ventil, bistabil, elektrisk forstyrt, NC, kontrollerer sylinderene.

V4, 5, 6 2/2-ventil, bistabil, elektrisk

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 16

9.12.2016

forstyrt, NO, Brukes av vedlikehold programmet. (Mer om det i Oppgave 2c)

PHCV Håndstyrt Trykkregulator

PTSHLA Trykk transmitter med innebygd Høy og lav alarm.

G Strømtilførsel

Ekstern I/0 Desentralisert blokk for

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 17

9.12.2016

kontrollering av innganger og utganger som befinner seg langt unna PLSen som kontrollerer den.

Digital Output En modul festet til den desentraliserte I/O en som styrer digitale utganger.

Fail-Safe Digital output En modul festet til den desentraliserte I/O en som styrer digitale utganger. Spesiallaget for å styre sikkerhetsfunksjoner.

ZV0 Sikkerhetsventil styrt av sikkerhetsmodulen, Ventil for blokkering av lufttilførsel og frigjøring av oppbygd luft

V0 Ventil for blokkering av lufttilførsel til sylindrene

V1 Ventil for kontroll av posisjonen til Sylinder C1.

V2 Ventil for kontroll av posisjonen til Sylinder C2.

V3 Ventil for kontroll av posisjonen til Sylinder C3.

V4 Ventil for blokkering av luft til Sylinder C1

V5 Ventil for blokkering av luft til Sylinder C2

V6 Ventil for blokkering av luft til Sylinder C3

H0 Rødt* lys for å indikere en nødsituasjon.

H1 Gult* lys for å indikere når anlegget er stanset

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 18

9.12.2016

H2 Grønt* lys for å indikere når anlegget er i drift

H3 Blått* lys for å indikere når anlegget kjører vedlikeholdsprogrammet.

Fargen på indikatorlampene er basert på avsnitt 10.3.2 i maskindirektivet.

Under planleggingen av styringssystemet på dette anlegget har det blitt brukt en lang rekke av forskjellige bussystemer for å gjøre montering, vedlikehold og overvåking mye lettere. Profinet:

Ettersom vi bruker PLS-er, HMI-er og Eksterne I/O-er laget av siemens, er det bare naturlig å bruke siemens feltbuss system. Profinet

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 19

9.12.2016

gir mange fordeler fremfor konkurrentene. Ettersom Siemens eier store deler av markedet er det et ekstremt stort utvalg av utstyr og komponenter som blir støttet av Profinet. Et eksempel på dette er hvordan vekt transmitteren(WT) er koblet direkte opp mot Profinet Switchen. I/O link:

I/O link bruker en Plug&Play filosofi som gir installasjon og vedlikehold mye lettere enn andre bussystemer. Ulikt andre liknende bussystemer kan I/O link bruket i sammenheng med mer enn bare digitale I/O signaler, den kan også brukes i sammenheng med transmittere. Hvis trykktransmitteren (PTSHLA) trenger å bli byttet ut, trenger man bare å plugge inn en ny transmitter inn i I/O link og programvaren vil automatisk stille inn samme parameter som var på den forrige. AS-I bus:

En ulempe med I/O link er at den er så ny at den ikke har fått tildelt en SIL verdi. Dette gjør at den er uegnet for bruk i sammenheng med sikkerhet. Det er hvor AS-I bus kommer inn i bildet. Denne bussen er godkjent opp til SIL3. Ved å koble sikkerhetssystemet via AS-I bus gjøres installasjonen mye lettere. Den kan også brukes i samsvar med nødstoppknapper, sensorer og lysgardiner. Ethernet:

Etherneten er kobblet opp mot fabrikkens egen LAN. Dette gir mange fordeler. Ved å koble opp mot et nettverk er det lettere å varsle om noe har gått galt. Det skaper også mulighet for live overvåkning uansett hvor teknikkeren er i bygget. Når vedlikeholds programmet kjører kan det også sjekke lageret for reservedeler automatiskt.

Server Bedriftens server. Brukes til å lagre kurver og annen informasjon

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 20

9.12.2016

om anlegget.

PC Industri PC. Brukes som et skille mellom anlegget og nettverket. Fungerer som et lokalt kontrollpanel for overvåkning av anlegget.

PLS Kontrollerer og regulerer anlegget

Switch Ekstra porter for tilkobling av profinet noder.

Desen. I/O Desentralisert I/O for tilkobling av moduler. Blir styrt av PLS-en.

HMI Brukergrensesnitt som er direkte tilkoblet PLS-en.

Profinet Profinet modul som festes til den desentraliserte I/O. Gir mulighet for kommunikasjon via profinet.

I/O link I/O link modul som festes til den desentraliserte I/O. Gir mulighet for kommunikasjon via I/O link.

Output Digital utgang modul som festes til den desentraliserte I/O. Gir mulighet for kontrollering av digitale utganger for styring av komponenter(f.eks rele).

Z Output (Fail-Safe Digital output) Fail-Safe sikkerhets digital utgang modul som festes til den desentraliserte I/O. Gir mulighet for kontrollering av sikkerhetsfunksjoner uten å måtte bruke en separat sikkerhets PLS eller sikkerhetsrele.

AS-i bus AS-i bus modul som festes til den desentraliserte I/O. Gir mulighet for kommunikasjon mellom PLS

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 21

9.12.2016

og AS-i bus.

WT Vekt transmitter som blir brukt i oppg 3.

PTSHLA Trykktransmitter for måling av lufttrykket på sylindrene. Er koblet opp med den desentraliserte I/O en via I/O link.

Nødstop Nødstopp noder festet til AS-i bus.

Reset Reset knapper for tilbakestilling av lysgardin. Festet til AS-i bus.

Lysgardin Forhindrer at mennesker eller dyr kommer for nært anlegget. Festet til AS-i bus.

Sensor Sensorer som blir brukt av anlegget til å føle etter paller og sylinderens posisjon.

c) Lag et vedlikeholdsplan til pneumatikk utstyret.

Anlegget har blitt spesiallaget for at vedlikeholdet skal kunne bli utført raskt og enkelt, for å gjøre prosessen så lett som mulig og får å unngå menneskelige feil har vi hos Peter Olav & co utviklet et revolusjonerende program som skal gjennomføre store deler av vedlikeholdet automatiskt. Vedlikehold programmet består av minst 2 trinn, men hvis programmet oppdager en feil vil den automatisk gjennomføre en grundigere inspeksjon for å finne ut hvor feilen har oppstått og gi forslag til mulige løsninger. Denne fasen tar 9 trinn. Overvåknings prosessen starter med å blokkere Ventil V0. Dette skaper en luftlomme separert fra lufttilførselen. Transmitteren overvåker da lufttrykket på luftlommen. Hvis lufttrykket holder seg stabilt, betyr det at

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 22

9.12.2016

anlegget er tett og hvis transmitteren føler at trykket senker seg, betyr det at det er en lekkasje. Denne prosessen gjentar seg en gang til, men denne gangen med V1, V2 og V3 aktivert slik at vi kan teste for lekkasjer mens ventilene er i åpen posisjon. Hvis en lekkasje har blitt oppdaget vil prosessen bruke ventiler V4, V5, og V6 til å teste hver ventil individuelt for å finne ut hvor lekkasjen har oppstått. OBS. Testprogrammet vil ikke kunne bli aktivert mens anlegget er i drift og når pallereolen er fylt med paller. Dette er for å beskytte anlegg og personell for skade. I tillegg til testing for lekkasjer, er det viktig å smøre sylinderne regelmessig. anlegget har også en innebygd counter som teller antall ganger hver komponent har blitt aktivert og varsler når komponenten nærmer seg MTTDF spesifisert i databladet.

Oppgave 3 Et målesystem skal gi oss nettovekten på hver palle som kjører på lageret. Lag løsningsforslag. Målemetoden som vi mener passer best for vektmåling av pallene og produktet er ved hjelp av veieceller. Å bruke veieceller er en rimelig og enkel måte for vektkontroll. Vi monterer 4 veieceller som vist på skissen under. En i hvert hjørne. De er koblet opp mot en transmitter, videre til en PLS, videre opp mot PC. Her i dette tilfellet bruker vi “Profinet”. På denne måten får vi loggført antall paller og hvor mye det er per palle. Dette kan så overvåkes i bedriftens lagerkontrollsystem.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 23

9.12.2016

I programmet er det kompensering mot vekten av rullebåndet og pallen. På denne måten får vi kun vekten av produktet som skal bli flyttet videre.

Besvarelse AUT4002 mai 2010 ved Olav Leiknes og Peter Knutsen 24