Eksamen des 2012. (pdf) - Avdeling for informasjonsteknologi

Høgskolen i ØstfoldAvdeling for informasjonsteknologi4Reduser blokkdiagrammet og vis at transferfunksjonen mellom inngang og utgang blir;Y(s)= M(s) =R(s) 50s2K+ s + KAnta at vi benytter K=2, og tester systemet med et enhetssprang i R(s).Nedenfor ser du 2 responser.Begrunn hvilken av de 2 responsene som utgangen y(t) vil følge.1Step Response2Step Response0.91.80.81.60.71.4Amplitude0.60.50.40.30.20.100 200 400 600 800 1000Time (sec)Amplitude1.210.80.60.40.200 100 200 300 400 500 600Time (sec)Respons 1. Respons 2.C. (5%)Forklar hva et prosess-instrumenteringsdiagram er.Hvordan angis Tag’er i slike diagram?Hva angir følgende tag’er?• TIC• TT• TAH• LIC• LTOppgave 3. (30%)A. (4%)Du skal benytte en D/A-omformer med 16 bits oppløsning til å generere spenninger i området0 -> 5 Volt.Du ønsker at det skal sendes ut en spenning på 3.4 Volt.Hvilken bitverdi må du sende til D/A-omformeren?

Høgskolen i ØstfoldAvdeling for informasjonsteknologi5B. (10%)Ved seismiske undersøkelser er man avhengig av svært nøyaktig sampling og digitalisering avfrekvenser i området 0 -> 120 Hz.Det er et krav at frekvenser som kan gi opphav til aliasfrekvenser dempes kraftig (minst meden faktor 0.0001) før sampling.• Begrunn hvilken samplingsfrekvens som bør benyttes i dette tilfellet.• Bestem hva slags filter, cutoff-frekvens og orden/skarphet på filteret som bør benyttesi et slikt tilfelle.• I en test sampler man det seismiske signalet med f s = 250Hz uten bruk av filtrering.Hvilken aliasfrekvens vil et støysignal på 150Hz bli opphav til? Begrunn svaret.C. (8%)Nedenfor er listet C++ kode for en diskret PI-regulator.Uk = uk1 + kp*(1.0+T/TI)*avvik - kp*avvik1;Forklar hva den utfører og alle variablene som inngår i uttrykket.Hva skjer hvis TI settes svært stor?Hva skjer når avvik er null i en rekke påfølgende samplinger?Hva vil kunne skje hvis en benytter en stor samplingstid T i reguleringssløyfa?Hvorfor må man begrense Uk før verdien benyttes mot en prosess?D. (8%)Differensialligning under beskriver dynamikken for et generelt 1.ordens lavpassfilter.X(t) + αX(t)= αU(t)X(t) - er filtrert signal.U(t) - er signal som skal filtreres.α - er en faktor som avgjør hvor kraftig filteret skal filtrere.Bruk Eulers bakovermetode for diskretisering og finn den programmerbare differensligningenfor lavpassfilteret.Forklar hva løsningen praktisk innebærer.Hvordan vil verdien på α påvirke løsningen?Oppgave 4. ( 18%)A. (6%).Forklar hvilke moduler som normalt inngår i et PLS-system.Hvilke former for kommunikasjon er vanlig mellom enheter/moduler i et PLS-system.Hvorfor er PLS’er ofte førstevalget ved industriell automasjon?

Høgskolen i ØstfoldAvdeling for informasjonsteknologi6B. (12%) Les hele oppgaven før du lager en løsning.Du skal lage et PLS-basert overvåkingssystem for et hus.Følgende er gitt;Du skal overvåke om 2 vinduer er lukket eller åpne.Det benyttes en digital giver på hvert vindu som angir logisk 1/sann når vinduet er åpent, oglogisk 0/falsk når vinduet er lukket.Det benyttes en alarmhøytaler som gir et konstant lydsignal på 120dB når den aktiveres medlogisk 1/sann, og er avslått når den settes til logisk 0/falsk.Det benyttes en fuktighets-sensor som detekterer vann på golvet. Gir logisk 1/sann hvis det erfuktighet på sensoren ellers gir den logisk 0/falsk.Det benyttes en magnetventil som stenger hovedvann-inntaket ved at den påsettes logisk1/sann. I normal tilstand er magnetventilen åpen ved at den er påsatt logisk 0/falsk.I tillegg benyttes en startbryter som gir logisk 1/sann når den er trykket. Den returnerer tillogisk 0/falsk når den slippes, samt en tilsvarende stoppbryter som gir logisk 1/sann når den ertrykket, og logisk 0/falsk når den blir sluppet eller er urørt.Figur 4.1 viser en oversikt over inn – og utganger som benyttes på PLS’en.StartbryterStoppbryterVindusensor 1Vindusensor 2FuktighetssensorAlarmhøytalerMagnetventilinngangstart_brstopp_brvindu_1vindu_2fukt_sutgangalarm_hmagnet_vTabell 4.1 Viser hvordan inn- og utganger er navngitt i PLS’enOppgave som skal løses.Lag et PLS-program med ladder eller funksjonsblokker som løser oppgaven gitt nedenfor.Forklar hvordan ditt program virker.(I denne oppgaven ser vi kun på en del av styringslogikken for å begrense omfanget av oppgaven).Når startbryteren trykkes skal overvåkingssystemet bli aktivt etter 45 sekunder.(Det skal følgelig legges inn en tidsforsinkelse på 45 sekunder før systemet reagerer påsensorsignaler).Hvis et eller begge vinduene åpnes når overvåkingssystemet er aktivt skal alarmhøytalerenaktiveres i 10 minutter.Hvis fuktighetssensoren blir aktivert når overvåkingssystemet er aktivt skal hovedvanninntaketstenges umiddelbart ved at magnetventilen aktiveres.Når stoppbryteren blir trykket skal overvåkingssystemet umiddelbart deaktiveres(alarmhøytaleren og magnetventilen skal da settes til logisk 0/falsk tilstand).

Høgskolen i ØstfoldAvdeling for informasjonsteknologi7Vedlegg1. Diskretisering.EulerbakovermetodeEulerforovermetodeBetegnelse x − xfTxk 1xkX +−≈ = fTk k−1X ≈ =kk2. Tabell over Laplacetransformasjoner.

Høgskolen i ØstfoldAvdeling for informasjonsteknologi83. Noen funksjonsblokkerTOFDescriptionThis timer function block realizes an off-delay timing.If the input IN changes from TRUE to FALSE, switching off is delayed for the time interval at input PT. AfterPT has passed, FALSE is issued at the output Q. The time which has already elapsed is indicated at the outputET.Parameter Data types DescriptionIN BOOL If a falling edge is detected, the off-delay timing isstarted.PT TIME preset time interval for the delayQ BOOL TRUE if IN = TRUE and ET < PTFALSE if IN = FALSE and ET >= PTET TIME elapsed time intervalNote: The input IN and the output Q can be negated.TONDescriptionThis timer function block realizes an on-delay timing.If the input IN changes from FALSE to TRUE, switching on is delayed for the time interval at input PT. AfterPT has passed, TRUE is issued at the output Q. The time which has already elapsed is indicated at the output ET.Parameter Data types DescriptionIN BOOL If a rising edge is detected, the on-delay timing isstarted.PT TIME preset time interval for the delayQ BOOL TRUE if IN = TRUE and ET >= PTFALSE if IN = FALSE or ET < PTET TIME elapsed time intervalNote: The input IN and the output Q can be negated.----------------------------------------------------------------------------------------F_TRIGDescriptionThis edge detection function block detects a falling edge. If a falling edge is detected at the input CLK, theoutput Q changes from FALSE to TRUE. Q remains TRUE until the next execution of the function block.If the function block is called for the first time, Q is FALSE until the first edge is detected.Parameter Data types DescriptionCLK BOOL detects a falling edgeQ BOOL If a falling edge is detected, Q changesfrom FALSE to TRUE