Функціональна схема автоматичного контролю та управління
призначена для відображення основних технічних рішень,
приймаються під час проектування систем автоматизації технологічних
процесів. Об'єктом управління в системах автоматизації технологічних
процесів є сукупність основного та допоміжного
обладнання разом із вбудованими в нього запірними та регулюючими
органами.
Функціональна схема є технічним документом, що визначає
функціонально-блочну структуру окремих вузлів автоматичного
контролю, управління та регулювання технологічного процесу та
оснащення об'єкта управління приладами та засобами автоматизації. на
функціональною схемою зображуються системи автоматичного контролю,
регулювання, дистанційного керування, сигналізації, захисту та
блокувань.
Усі елементи систем управління показуються як умовних
зображень та об'єднуються в єдину систему лініями функціональної
зв'язку. Функціональна схема автоматичного контролю та управління
містить спрощене зображення технологічної схеми
автоматизованого процесу. Обладнання на схемі показується як умовних зображень.
Відповідно до ГОСТ 36-27-77 «Прилади та засоби автоматизації. Позначення умовні у схемах автоматизації технологічних процесів» встановлюються позначення вимірюваних величин, функціональні ознаки приладів, лінії зв'язку, а також способи та методика побудови умовних графічних позначень приладів та засобів автоматизації.
Під час розробки функціональної схеми автоматизації технологічного процесу необхідно вирішити такі задачи:
Завдання отримання первинної інформації про стан технологічного процесу та обладнання;
Завдання безпосереднього на ТП для управління ним і стабілізації технологічних параметрів процесу;
Завдання контролю та реєстрації технологічних параметрів процесів та стану технологічного обладнання.
Під час розробки функціональної схеми визначають:
1) доцільний рівень автоматизації технологічного процесу;
2) принципи організації контролю та управління технологічним
процесом;
3) технологічне обладнання, кероване автоматично,
дистанційно або в обох режимах за завданням оператора;
4) перелік та значення контрольованих та регульованих параметрів;
5) методи контролю, закони регулювання та управління;
6) обсяг автоматичних захистів та блокувань автономних схем управління технологічними агрегатами;
7) комплект технічних засобів автоматизації, вид енергії передачі інформації;
8) місця розміщення апаратури на технологічному обладнанні, на щитах та пультах управління.
Схема автоматизації має бути складена таким чином, щоб з неї легко можна було визначити:
1) параметри технологічного процесу, які підлягають автоматичному контролю та регулювання;
2) наявність захисту та аварійної сигналізації;
3) прийняте блокування механізмів;
4) організацію пунктів контролю та управління;
5) функціональну структуру кожного вузла контролю, сигналізації, автоматичного регулювання та управління;
6) технічні засоби, за допомогою яких реалізується той чи інший функціональний вузол контролю, сигналізації, автоматичного регулювання та управління.
Відповідно до рекомендацій ГОСТ 2.702-75 «Правила виконання електричних схем» графічна побудова схеми має давати наочне уявлення про послідовність взаємодії функціональних частин у системі. На функціональній схемі повинні зображуватися функціональні частини виробу (елементи, пристрої та функціональні групи), що беруть участь у процесі, що ілюструється схемою, та зв'язки між цими частинами.
Загальноприйнятим є два варіанти подання функціональної схеми:
за ГОСТ 21.404-85 «Автоматизація технологічних процесів. Позначення умовних приладів та засобів автоматизації у схемах» та ГОСТ 21.408-93 «Система проектної документації для будівництва. Правила виконання робочої документації автоматизації технологічних процесів»;
за Стандартом американського товариства приладобудівників ANSI/ISA S5.1. «Instrumetation Symbols and Identification».
Прикладом застосування ГОСТ є схема КВП, наведена в додатку ГОСТу 21.408-93 (рис.6). На цій схемі показано:
Канал перетворення інформації чутливого елемента 7а уніфікований сигнал 7б;
Канал перетворення керуючого сигналу 7в у керуючий вплив на виконавчий орган (клапан) 7і з можливістю керування ним з панелі дистанційного керування 7е, індикацією положення ключа та використанням ручного ключа керування 7г;
Канал сигналізації 7д зі світловими сигналами HL1/2.
У шафі блоків (наприклад, шафі релейної автоматики) здійснюється перетворення сигналу вимірювання для дистанційної передачі. На операторському щиті здійснюється спостереження та ручне (контролерне) управління. Контур керування замикається виконавчим пристроєм.
На екранах диспетчерського рівня здійснюється моніторинг, керування та конфігурування АС (нижня частина схеми).
Важливо для сигналів на схемі вказати розмірність і межі вимірювань фізичних параметрів: мм, С, МПа, м 3 /год та ін.
Рис.6 Приклад функціональної схеми автоматизації за ГОСТ
Функціональні частини та зв'язок між ними на схемі зображуються у вигляді умовних графічних позначень, встановлених у стандартах Єдиної Системи Конструкторської Документації. Особливу роль при цьому займає семантика абревіатури КВП. Рекомендованим способом побудови системи найменування КВП, встановленим у ГОСТ, є формування багатолітерного імені, на першій позиції якого може стояти будь-яка з 20 літер латинського алфавіту, на другій - будь-яка з 5 літер, на третій - будь-яка з 7 і т.д. (наприклад, LIR, де L-рівень; I-показання; R-реєстрація).
Прикладом застосування ANSI стандарту є схема КВП наведена на рис. 7.
На цьому малюнку можна виділити 4 рівні АС: нижній рівень - це двигун насоса, рівень щитових приладів - YSLH і YS, рівень логіки блокувань та управління та верхній рівень - сигналізація стану виконавчих та командних елементів системи автоматизації.
Блок захисту та керування електродвигуном ESD забезпечує:
М'який запуск двигуна;
Реверс двигуна;
Гальмування із заданим струмом протягом заданого часу;
Обмеження струмів при пуску, русі та гальмуванні;
Управління за дискретними сигналами, за послідовним інтерфейсом, з місцевого поста управління;
Вимкнення навантаження при короткому замиканні;
Відключення за таймером;
Перевірка наявності фаз електродвигуна через задані проміжки часу та видача попереджень у зупиненому стані;
Визначення зміни чергування фаз при включенні блоку та видачі попереджень;
Визначення провалу однієї з фаз мережі нижче встановленого рівня та видача попередження;
Налаштування кута відкриття тиристорів за допомогою сигналу аналогового входу.
Стан насоса є щитовим приладом YSLH. За цим сигналом формується логіка блокувань YSL, яка потім відбивається попереджувальною сигналізацією зупинки YAL і сигналізацією робота YLH.
За станом щитового ключа YS формується логіка релейного керування двигуном, яка відбивається сигналізацією YL.
За станом ключа YS включається дистанційно формувач напруги ESD, що підтверджується індикацією «Блокування спрацювало» LA. Зв'язок з первинним та вторинними приладами показується переривчастою лінією.
У системах технологічного контролю та управління часто використовуються комбіновані та комплексні пристрої, такі як
Рис.8 Приклад щитової частини рознесеного варіанта функціональної схеми
комбіновані вимірювальні та регулюючі прилади,
мікропроцесори, комп'ютери, напівкомплекти телемеханіки та ін. Такі пристрої позначають прямокутником довільних розмірів із зазначенням усередині прямокутника (рис.8) типу пристрою (U- кілька різнорідних вимірюваних величин; Y- перетворення та обчислювальні функції; I- показання; R- реєстрація; C- управління; S- включення, відключення, перемикання, блокування;
Всім КВП, зображеним на функціональній схемі автоматизації, присвоюються позиційні позначення, що складаються з двох частин: арабських цифр - номери функціональної групи і малих літер російського алфавіту - номери КВП в даній функціональній групі (наприклад, 5а, 3б і т.п.).
Літерні позначення надають кожному елементу функціональної групи в порядку алфавіту залежно від послідовності проходження сигналу – від пристроїв отримання інформації до пристроїв впливу на керований процес (наприклад, первинний вимірювальний прилад, вторинний перетворювач, задатчик, регулятор, покажчик положення, виконавчий механізм, регулюючий орган) .
Допускається замість літер російського алфавіту використовувати арабські цифри (наприклад, 5-1, 3-2 тощо).
Позиційні позначення окремих приладів та засобів автоматизації, таких як регулятор прямої дії, манометр, термометр тощо складаються тільки з порядкових номерів.
При визначенні меж кожної функціональної групи необхідно враховувати таку обставину: якщо будь-який прилад або регулятор пов'язаний з кількома датчиками або отримує додаткові дії за іншими параметрами (наприклад, сигнал, що коригує), то всі елементи схеми, що здійснюють додаткові функції, відносяться до тієї функціональної групи , яку виявляється вплив. Зокрема, регулятор співвідношення входить до складу тієї функціональної групи, яку виявляється провідний вплив по незалежному параметру.
У системах централізованого контролю із застосуванням обчислювальної техніки, у системах телевимірювання, а також у складних схемах автоматичного керування із загальними для різних функціональних груп пристроями всі загальні елементи виносяться у самостійні функціональні групи.
Позиційні позначення проставляють, як правило, у нижній частині кола, що позначає прилад, або поряд з нею з правого боку, або над нею.
Подібна інформація.
У загальному вигляді структурна схема одноконтурної системи автоматичного управління представлена малюнку 1.1. Система автоматичного управління складається з об'єкта автоматизації та системи управління цим об'єктом. Завдяки певній взаємодії між об'єктом автоматизації та схемою управління система автоматизації загалом забезпечує необхідний результат функціонування об'єкта, що характеризує його вихідними параметрами та характеристиками.
Кожен технологічний процес характеризується певними фізичними величинами (параметрами). p align="justify"> Для раціонального ходу технологічного процесу деякі його параметри потрібно підтримувати постійними, а деякі змінювати за певним законом. p align="justify"> При роботі об'єкта, керованого системою автоматизації, в основному ставиться завдання підтримки раціональних умов протікання технологічного процесу.
Розглянемо основні засади побудови структур локальних автоматичних систем регулювання. При автоматичному регулюванні вирішуються, зазвичай, завдання трьох типів.
До першого типу завдань відноситься підтримка на заданому рівні одного або кількох технологічних параметрів. Автоматичні системи регулювання, які вирішують завдання такого типу, називають системами стабілізації. Прикладами систем стабілізації можуть служити системи регулювання температури та вологості повітря в установках кондиціювання повітря, тиску та температури перегрітої пари в котлоагрегатах, числа обертів у парових та газових турбінах, електродвигунах тощо.
До другого типу завдань відноситься підтримання відповідності між двома залежними або однією залежною та іншими незалежними величинами. Системи, що регулюють співвідношення, отримали назву автоматичних систем, що стежать, наприклад автоматичні системи регулювання співвідношення «паливо - повітря» в процесі спалювання палива або співвідношення «витрата пари – витрата води» при живленні котлів водою та ін.
До третього типу завдань належить зміна регульованої величини у часі за певним законом. Системи, що вирішують цей тип завдань, називають системами програмного регулювання. Характерним прикладом такого типу систем є система керування температурним режимом при термічній обробці металу.
В останні роки широко застосовують екстремальні (пошукові) автоматичні системи, що забезпечують максимальний позитивний ефект функціонування технологічного об'єкта за мінімальних витрат сировини, енергії тощо.
Сукупність технічних засобів, за допомогою яких одну або кілька регульованих величин без участі людини-оператора приводять у відповідність до їх постійних або змінених за певним законом заданих значень шляхом вироблення впливу на регульовані величини в результаті порівняння їх дійсних значень із заданими, називають автоматичною системою регулювання ( АСР) або автоматичною системою керування. З визначення випливає, що в загальному випадку до складу найпростішої АСР повинні входити такі елементи:
об'єкт управління (ОУ), що характеризується регульованою величиною х n. x(t);
вимірювальний пристрій (ІУ), що вимірює регульовану величину і перетворює її у форму, зручну для подальшого перетворення або дистанційної передачі;
пристрій (ЗУ), що задає, в якому встановлюється сигнал уставки, що визначає задане значення або закон зміни регульованої величини;
порівнюючий пристрій (СУ), в якому дійсне значення регульованої величини х порівнюється запропонованим значенням g(t) і
виявляється відхилення (g(t)-x(t));
регулюючий пристрій (РУ), що виробляє при вступі на його вхід відхилення (ε) регулюючий вплив, який необхідно подати на об'єкт регулювання, щоб усунути відхилення регульованої величини х від приписаного значення g(t);
виконавчий механізм (ІМ). На виході РУ регулюючий вплив має невелику потужність і, видається у формі, не придатною в загальному випадку для безпосереднього на об'єкт регулювання. Потрібна або посилення регулюючого впливу, або перетворення на зручну форму х р. Для цього застосовують спеціальні виконавчі механізми, що є виконавчими вихідними пристроями регулюючого елемента;
регулюючий орган (РВ). Виконавчі механізми що неспроможні безпосередньо впливати на регульовану величину. Тому об'єкти регулювання постачають спеціальними регулюючими органами РВ, через які ІМ впливає на регульовану величину;
лінії зв'язку, якими сигнали передаються від елемента до елемента автоматичної системі.
Як приклад розглянемо укрупнену структурну схему автоматичного управління (рисунок 1.1). На схемі вихідні параметри-результат роботи керованого об'єкта, позначені х 1, х 2, ………х n. Крім цих основних параметрів, робота об'єктів автоматизації характеризується рядом допоміжними параметрами (у 1 , у 2 ,……. n), які повинні контролюватись і регулюватися, наприклад, підтримуватися постійними.
Малюнок 1.1. Структурна схема автоматичного керування
У процесі роботи на об'єкт управління надходять збурювальні дії f1 …. fn, викликають відхилення параметрів х1…….хn від своїх раціональних значень. Інформація про поточні значення х тек і у тек надходить у систему управління і порівнюється з їх запропонованими значеннями (уставками) g1…… gn, внаслідок чого система управління надає управляючі впливи Е1…..Еn на об'єкт, спрямовані на компенсацію відхилень поточних вихідних параметрів від заданих значень.
За структурою системи автоматичного управління об'єктом автоматизації можуть бути в окремих випадках однорівневими централізованими, однорівневими децентралізованими та багаторівневими. При цьому однорівневими системами управління називають системи, в яких керування об'єктом здійснюється з одного пункту керування або кількох самостійних. Однорівневі системи, в яких керування здійснюється з одного пункту керування, називають централізованими. Однорівневі системи, у яких окремі частини складного об'єкта управляються із самостійних пунктів управління, називають децентралізованими.
2.2 Функціонально – технологічні схеми автоматичного управління
Функціонально-технологічна схема – основний технічний документ, що визначає функціонально-блочну структуру приладів вузлів та елементів системи автоматичного управління, регулювання технологічного процесу (операцій) та контролю його параметрів, а також оснащення об'єкта управління приладами та засобами автоматизації. Також схеми часто називають просто схемами автоматизації. Склад та правила виконання диктуються вимогами стандартів (див. гл.1).
Функціонально-технологічну схему автоматизації виконують на одному кресленні, на якому умовними позначеннями зображені технологічне обладнання, транспортні лінії та трубопроводи, контрольно-вимірювальні прилади та засоби автоматизації із зазначенням зв'язків між ними. Допоміжні пристрої (джерела живлення, реле, автомати, вимикачі, запобіжники тощо) на схемах не показують.
p align="justify"> Функціональні схеми автоматизації пов'язані з технологією виробництва і технологічним обладнанням, тому на схемі показують розміщення технологічного обладнання спрощено, без дотримання масштабу, але з урахуванням дійсної конфігурації.
Крім технологічного обладнання на функціональних схемах автоматизації відповідно до стандартів спрощено (дволінійне) та умовно (однолінійне) зображують транспортні лінії різного призначення.
Як побудова і вивчення схем технічної документації треба вести певної послідовності.
Параметри технологічного процесу, що підлягають автоматичному контролю та регулювання;
функціональну структуру управління;
Контури регулювання;
Наявність захисту та аварійної сигналізації та прийняте блокування механізмів;
Організацію пунктів контролю та управління;
Технічні засоби автоматизації, за допомогою яких вирішуються функції контролю, сигналізації, автоматичного регулювання та керування.
Для цього необхідно знати принципи побудови систем автоматичного управління технологічного контролю та умовні зображення технологічного обладнання, трубопроводів, приладів та засобів автоматизації, функціональних зв'язків між окремими приладами та засобами автоматизації та мати уявлення про характер технологічного процесу та взаємодію окремих установок та агрегатів технологічного обладнання.
На функціональній схемі лінії комунікації та трубопроводи частіше показують у однолінійному зображенні. Позначення транспортованого середовища може бути цифровим, так і буквенно-цифровим. (Наприклад: 1.1 або В1). Перша цифра або буква вказує вид середовища, що транспортується, а наступна цифра – її призначення. Цифрові або буквено-цифрові позначення представляють на полицях ліній-виносок або над транспортною лінією (трубопроводу), а в необхідних випадках – у розривах транспортної лінії (при цьому прийняті позначення пояснюють на кресленнях або текстових документах (див. таблицю 1.1)). технологічних об'єктах показують ту регулюючу та запірну арматуру, технологічні апарати, які безпосередньо беруть участь у контролі та управлінні процесом, а також добірні (датчики), запірні та регулюючі органи, необхідні для визначення відносного розташування місць відбору (місць установки датчиків), також вимірювання або контролю параметрів (див. Табл.1.2).
Комплектні пристрої (машини централізованого контролю, керуючі машини, напівкомплекти телемеханіки тощо) позначають прямокутником довільних розмірів із зазначенням усередині прямокутника типу пристрою (за документацією заводу-виробника).
В окремих випадках деякі елементи технологічного обладнання також зображують на схемах у вигляді прямокутників із зазначенням найменування цих елементів. При цьому біля датчиків, добірних, приймальних та інших, подібних до призначення пристроїв, вказують найменування того технологічного обладнання, до якого вони відносяться.
Таблиця 1.1. Позначення транспортних ліній трубопроводів згідно з ГОСТ 14.202 – 69
| Вміст транспортних ліній (трубопроводів) | Умовне Цифрове та буквене позначення | Позначення у кольорі |
| Рідина чи газ (загальне) | - | Червоний, жовтий |
| Вода Пар Повітря Кисень | - 1.1 - 1.0 - - 2.1 - 2.0 - - 3.1 - 3.6 - - 3 - 7 - | Зелений рожевий синій синій |
| Інертні гази | - 5.1-5.0 - | Фіолетовий |
| Аміак Кислота (окислювач) Луг Олія Рідке пальне | - 11 - 11 - - 3 - 7 - - 7.1-7.0 - -8.4 – 14 – - 8.6 - | Сірий Оливковий Сіро – коричневий Коричневий Жовтий |
| Горючі та вибухонебезпечні гази | -16 – 16 - | Помаранчевий |
| Водопровід | ВО – В9 | - |
| Протипожежний трубопровід | В 2 | Світло сірий |
| Каналізація | КО – К12 | - |
| Теплопровід | ТО – Т8 | - |
Таблиця 1.2. Умовні позначення технологічної арматури
| Найменування | Позначення за ГОСТ 14.202 - 69 |
| Вентиль запірний прохідний (засувка) |  |
| Вентиль з електричним приводом |  |
| Вентиль триходовий |  |
| клапан запобіжний |  |
| Затвор поворотний (заслінка, шибер) |  |
| Привід виконавчий мембранний |  |
| Таблиця 1.3. Вихідні електричні комутуючі елементи | |
| Найменування | Позначення за ГОСТ 2.755 – 87 |
| Контакт для комутації сильноточного ланцюга (контакт контактора) |  |
| Контакт замикаючий |  |
| Контакт розмикаючий |  |
Для полегшення читання схем на трубопроводах та інших транспортних лініях проставляють стрілки, що вказують напрямок руху речовини.
У функціонально-технологічній схемі, а також у зображення трубопроводу, яким речовина йде з даної системи, робиться відповідний напис, наприклад: «З цеху абсорбції», «Від насосів», «У схему полімеризації».
Малюнок 1.2. Зображення датчиків та добірних пристроїв (фрагмент)
Умовні графічні позначення засобів автоматизації наведено в таблицях 1.2., 1.3., 1.4. За відсутності стандартних умовних позначень будь-яких автоматичних пристроїв слід прийняти свої позначення та пояснити їх написом на схемі. Товщина ліній цих позначень повинна бути 0,5 - 0,6 мм, крім горизонтальної розділової лінії в умовному зображенні приладу, що встановлюється на щиті, товщина якої 0,2 - 0,3 мм.
Добірний пристрій для всіх постійно підключених приладів не має спеціального позначення, а є тонкою суцільною лінією, що з'єднує технологічний трубопровід або апарат з приладом (рис. 1.2. прилади 2 і 3а). При необхідності вказівки точного місця розташування добірного пристрою або точки вимірювання (всередині графічного позначення технологічного апарату) наприкінці жирно зображують коло діаметром 2 мм (рис. 1.2 прилади 1 і 4а).
Таблиця 2.4. Умовні графічні позначення засобів автоматизації та приладів
| Найменування | Умовне позначення згідно з ГОСТ 21.404 - 85 |
| Первинний вимірювальний перетворювач (датчик) або прилад, що встановлюється за місцем (на технологічній лінії, апараті, стіні, підлозі, колоні, металоконструкції). Базове Допустиме | |
| Прилад, що встановлюється на щиті, пульті Базове Допустиме | |
| Добірний пристрій без постійного підключення приладу | |
| Виконавчий механізм | |
| Вимикач колійний | |
| Дзвінок електричний, сирена, гудок |  |
| Електронагрівач: а) опору; в) індукційний. |  |
| Прилад реєструючий | |
| Лампа розжарювання, газорозрядна (сигнальна) | |
| Машина електрична трифазна (М – двигун, G – генератор) |  |
| Машина електрична постійного струму (двигун М, генератор G) |  |
Для отримання повного (вільно читаного) позначення приладу або іншого засобу автоматизації його умовно-графічне зображення у вигляді кола або овалу вписують буквене умовне позначення, яке і визначає призначення, виконувані функції, характеристики і параметри роботи. При цьому розташування літери визначає її значення. Таким чином, літери, наведені у таблиці 1.5 – це основні параметри та функції, а літери, наведені у таблиці 1.6 – уточнюють функцію, параметр.
Таблиця 1.5. Позначення основних параметрів, що вимірюються в схемах автоматизації
| Вимірюваний параметр | Позначення |
| густина | D |
| Будь-яка електрична величина. Для конкретизації вимірюваної електричної величини праворуч від умовного графічного зображення приладу необхідно дати її найменування, наприклад напруга, сила струму, потужність і т.п. | E U, I, P |
| Витрата | F |
| Розмір, положення, переміщення | G |
| Час, тимчасова програма | K |
| Рівень | L |
| Вологість | M |
| Тиск, вакуум | P |
| Склад, концентрація тощо. | Q |
| Швидкість, частота | S |
| Температура | T |
| В'язкість | V |
| Маса | W |
| Декілька різнорідних вимірюваних величин | U |
Для позначення ручного управління використовують літеру H. Для позначення величин, не передбачених стандартом, можуть бути використані резервні літери: A, B, C, I, N, O, Y, Z (літера X – не рекомендується). Використані резервні букви мають бути розшифровані написом вільному полі схеми.
Нижче наведено позначення уточнюючих значень вимірюваних величин.
Таблиця 1.6. Додаткові літерні позначення
Букву, що служить для уточнення вимірюваної величини, ставлять після літери, що позначає вимірювану величину, наприклад, P, D - різниця (перепад) тисків.
Функції, що виконуються приладами для відображення інформації, позначають латинськими літерами (див. таблицю 2.7).
Таблиця 1.7. Літерні позначення функції
Додатково можна використовувати позначення літерами E, G, V.
Усі перелічені літерні позначення проставляють у верхній частині кола, що означає прилад (пристрій).
Якщо для позначення одного приладу використовується кілька літер, то порядок їх розташування після першої, що позначає величину, що вимірюється, повинен бути, наприклад: TIR - прилад вимірювання і реєстрації температури, PR - прилад для реєстрації тиску.
При позначенні пристроїв, виконаних у вигляді окремих блоків та призначених для ручних операцій, на першому місці ставлять літеру H.
Наприклад на рис. 1.2 наведена схема автоматизації з використанням реєструючих приладів для температури і перепаду тисків, де для формування умовного позначення приладу (комплекту), у верхній частині кола вказують функціональне призначення, а в нижній частині кола мають позиційне позначення його (літерно - цифрове або цифрове - 1, 2, 4а, 4б, 3а, 3б). Отже, все елементи одного комплекту, тобто. однієї функціональної групи приладів (первинний, проміжний і передавальний вимірювальні перетворювачі, вимірювальний прилад, регулюючий прилад, виконавчий механізм, регулюючий орган) позначають однією і тією ж цифрою. При цьому цифру 1 надають першому (ліворуч) комплекту, цифру 2 - другому і т.д.
Щоб розрізнити елементи одного комплекту, поруч із цифрою поміщають літерний індекс (літери З і О, накреслення яких схоже на накреслення цифр, застосовувати не рекомендується): у первинного перетворювача (чутливого елемента) – індекс «а», у передавального перетворювача – «б» , У вимірювального приладу - "в", і т.д. Таким чином, для одного комплекту повне позначення первинного вимірювального перетворювача 1а, що передає вимірювального перетворювача 1б, вимірювального (вторинного) приладу 1в, і т.д. при цьому висота цифри дорівнює 35 мм, висота букви 25 мм.
Методика складання функціонально-технологічної схеми автоматизації
Функціональна схема є основним технічним документом, що визначає структуру та характер автоматизації технологічного процесу проектованого об'єкта та оснащення його приладами та засобами автоматизації.
На функціональній схемі умовно зображують технологічне обладнання, комунікації, органи управління, прилади та засоби автоматизації, а також зв'язки між ними.
Приклад оформлення креслення функціональної схеми автоматизації наведено на рис. 2.
При оформленні та описі функціональних схем термінологія повинна відповідати ГОСТ 17194-71, а умовні позначення приладів та засобів автоматизації – ГОСТ 3925-59.
За наявності однотипних технологічних об'єктів (цехів, відділень, установок, агрегатів, апаратів), що не пов'язані між собою і мають однакове оснащення приладами та засобами автоматизації, функціональну схему виконують для одного з них, при цьому на кресленні дають пояснення, наприклад «Схема складена для агрегату 1; для агрегатів 2-5 схеми аналогічні». До цього додають пояснення щодо особливостей у позиційних позначеннях (маркуванні) та специфікації. Наприклад, «У специфікації враховано апаратуру для п'яти агрегатів. Маркування приладів та засобів автоматизації для агрегатів 2-5 аналогічне наведеній для агрегату 1 зі зміною цифрового індексу відповідно до номера агрегату».
Для позначення на схемах запроектованих систем телеуправління (ТУ), телесигналізації (ТЗ) та телевимірювання (ТІ) у прямокутниках щитів і (пультів викреслюють горизонтальні лінії з написами з лівого боку ТУ, ТЗ, ТІ) Зв'язок цих систем з приладами та засобами автоматизації показують лініями зв'язку. Технологічне обладнання та комунікації автоматизованого об'єкта зображують на функціональних схемах спрощено, але так, щоб показати взаємне розташування та взаємодію їх із приладами та засобами автоматизації Допускається зображення частин об'єкта у вигляді прямокутників із зазначенням їх найменування на технологічні комунікації. 3464-63) показують тільки ті регулюючі та запірні органи, які беруть участь у системі керування процесом.
Прилади та засоби автоматизації, що вбудовуються у технологічне обладнання та комунікації або механічно пов'язані з ним, зображують на функціональних схемах у безпосередній близькості до технологічного обладнання. До них відносяться: добірні пристрої тиску, рівня, складу речовини, приймальні пристрої, що сприймають вплив вимірюваних і регульованих величин (звужувальні пристрої, ротаметри, термометри опору, термобалони манометричних термометрів, термопари тощо), виконавчі пристрої, регулюючі та запірні органи .
Прилади та засоби автоматизації, що не мають безпосереднього конструктивно-механічного зв'язку з технологічним обладнанням, показують у прямокутниках, розташованих у нижній частині поля креслення. До них відносяться: первинні перетворювачі (датчики), які працюють у комплекті з добірними пристроями, перетворювачами, підсилювачами; прилади та апаратура управління тощо . Вони розташовуються на схемі один чи кілька горизонтальних рядів і умовно обмежуються прямокутниками.
У прямокутнику зліва вказуються їх найменування: «Прилади місцеві», «Щит управління» тощо. буд. , На схемах не показують.
Виняток становлять магнітні пускачі, що використовуються в контурах регулювання управління виконавчими пристроями. Прилади на щитах показують на схемі умовно в нижньому прямокутнику, над ним розташовуються місцеві прилади.
Лінії зв'язку на функціональній схемі зображують однією лінією в залежності від кількості проводів і труб, що здійснюють цей зв'язок, і наносять з найменшою кількістю зламів та перетинів. Лінії зв'язку повинні чітко відображати функціональні зв'язки між елементами схеми від початку сигналу до кінця. Допускається об'єднувати одну загальну лінію блокувальні лінії зв'язку. З метою зручності читання функціональних схем автоматизації з великою кількістю технологічного обладнання та засобів автоматизації під прямокутниками щитів та пультів допускається викреслювати прямокутник з написами, що пояснюють призначення зображених засобів автоматизації.
На схемах всім приладам та засобам автоматизації надаються позиційні позначення.
Позначення однозначно визначають тип та місце встановлення пристрою. Кожному комплекту засобів автоматизації надається порядковий номер (наприклад, комплект 1 на рис. 2). Комплектом вважаються функціонально-пов'язані пристрої, що виконують певне завдання. Кожному пристрою комплекту надається буквено-цифрове позначення, що складається з порядкового номера комплекту та буквеного індексу.
На кресленнях функціональних схем у правій стороні над штампом креслення поміщають специфікацію (один із варіантів виконання схем), яка є вихідним матеріалом для складання заявних відомостей та замовних специфікацій. Якщо проекті передбачено використання нового технологічного устаткування, його специфікація розташовується першої, потім поміщається специфікація коштом автоматизації, причому по групам «прилади місцеві», «прилади на щитах».
У специфікацію включаються всі пристрої, яким на схемах надано позиційні позначення.
Позначення основних величин та умовні зображення приладів та засобів автоматизації у схемах.
ГОСТ 3925-59 встановлені позначення вимірюваних та регульованих величин та умовні зображення приладів та пристроїв автоматизації, що застосовуються у функціональних схемах. До них відносяться позначення основних контрольованих і регульованих величин, найменувань основних електровимірювальних приладів, а також зображення приладів вимірювальних та регулюючих, видів передач дистанційного впливу, первинних перетворювачів, що сприймають вплив вимірюваних або регульованих величин, виконавчих механізмів та регулюючих органів, додаткових пристроїв та додаткових пристроїв приладів та засобів.
У ГОСТі наведено приклади застосування умовних зображень приладів, регуляторів прямої дії, регулюючих приладів, що складаються з декількох ланок, та позначення контрольованих і регульованих величин, а також приклад зображення функціональної схеми автоматизації.
Схема автоматизації при розробці АСУТП є своєрідною об'єднаною функціональною схемою технологічного об'єкта управління, що охоплює так зване «польове обладнання» нижнього рівня системи та показує його зв'язки з приладами, засобами керуючої обчислювальної техніки та пунктами контролю та управління вищого рівня.
Схема автоматизації виконується з урахуванням вимог розділу 2 ГОСТ 2.702-75 ЕСКД, п. 2.4 ГОСТ 24.302-80, розділу 4.1 РД 50-34.698-90 та розділу 4.3 ГОСТ 21.408-93 СПДС.
Схема автоматизації розробляється в цілому на технологічний об'єкт управління ТОУ АСУТП або на окрему інженерну систему (електропостачання, теплопостачання, вентиляція тощо) або частину технологічної/інженерної системи, процесу та операції: лінію, ділянку, блок, установку, агрегат.
Приклад: функціональна схема автоматизації парового казанаФункціональна схема розробляється виходячи з вихідних матеріалів зі створення АСУТП й у першу чергу матеріалів технологічного регламенту чи окремих документів, які включаються до «технологічного регламенту».
Найкращим варіантом функціональної схеми автоматизації ТОУ є схема, поєднана зі схемою з'єднань, яка виконується у складі основного комплекту марки Т за ГОСТ 21.401-88 СПДС або зі схемами з'єднань інженерних систем.
Виконання суміщеної схеми допускається п. 3.3 ГОСТ 21.404-88 „Технологія виробництва. Основні вимоги до робочих креслень».
У зарубіжній практиці застосовується розробка схем PID (Process Instrument Diagram). Розробка поєднаної схеми фахівцями з технологічної час-н (ТХ, ОВ, ВК, ЕМ та ін.) спільно з фахівцями з розробки АСУТП (у тому числі низового, «польового» рівня) дає найбільш ефективні рішення в обох частинах проекту (наприклад, ТХ та АТХ).
Так як подібна схема випускається за двома підписами (ТХ і АТХ), то будь-яка зміна в частині ТХ автоматично стає надбанням розробників АТХ, - то знімає багато конфліктних ситуацій, що виникають при роздільному випуску документів - окремо схем з'єднань ТХ (ОВ, ВК та ін. .) та окремо схем автоматизації АТХ.
Схема автоматизації (СЗ) при розробці її окремо від випуску схеми сопінь ТХ (ОВ, ВК та ін.) має бути узгоджена з відповідними фахівцями технологічної (сантехнічної, опалення та вентиляції та ін.) частини проекту.
Слід врахувати, що у схемі з'єднань (ТХ, ОВ, ВК) згідно з п. 3.2 ГОСТ 1 1 -88 мають бути зазначені «трубопроводи та їх елементи» з усіма буквено-цифровими позначеннями.
Наведемо пояснення деяких термінів.
Технологічний блок- комплекс або складальна одиниця технологічного обладнання заданого рівня заводської готовності та виробничої технологічності, призначені для здійснення основних чи допоміжних технологічних процесів. До складу блоку включають машини, апарати, первинні засоби контролю та управління, трубопроводи, опорні та обслуговуючі конструкції, теплову ізоляцію та хімічний захист.
Блоки, як правило, формують для здійснення теплообмінних, масообмінних, гідродинамічних, хімічних та біологічних процесів. Номенклатура блоків установлюється відомчими нормативними документами, погодженими з міністерствами, які здійснюють монтажні роботи.
Технологічний трубопровід- трубопровід, призначений для транспортування різноманітних речовин, необхідних для ведення технологічного процесу чи експлуатації обладнання.
Елементи трубопроводу- патрубки (труби), відводи, переходи, трійники, фланці, компенсатори, відключаюча, регулююча, запобіжна арматура, опори, прокладки та кріпильні вироби, пристрої, що встановлюються на трубопроводах для контролю та керування, конденсаційні та інші деталі та пристрої.
Пристрої, що встановлюються на трубопроводах для контролю та керування, показуються як елементи трубопроводу на схемі з'єднань або суміщеній схемі.
Літерно-цифрові позначення наносяться на полицях ліній-виносок та відповідають номеру креслення елемента.
Елемент (заставний елемент)- це деталь або складальна одиниця, що нерозривно вбудовується в технологічні апарати та трубопроводи (бобишка, штуцер, кишеня, гільза тощо).
Подібний елемент відповідно до СНиП 3.05.07-85 «Системи автоматизації» називається заставною конструкцією або заставним елементом.
Заставна конструкція або заставний елемент повинен забезпечувати необхідну герметичність технологічного обладнання та трубопроводу до встановлення на них приладу автоматизації. Це дозволяє проводити гідравлічні та пневматичні випробування обладнання та трубопроводів до встановлення приладів автоматизації, до початку монтажно-налагоджувальних робіт систем автоматизації та АСУТП.
Добірний пристрій- пристрій, що встановлюється на технологічному обладнанні або трубопроводі і призначений для підведення середовища до вимірювальних приладів або вимірювальних перетворювачів (датчиків).
Зауважимо, що згідно з п. 2.12 СНиП 3.05.07-85 закладні елементи або конструкції для монтажу первинних приладів, для встановлення добірних пристроїв тиску, витрати та рівня та ін. та запірні органи, обвідні лінії (байпаси), матеріали для виготовлення заставних елементів (конструкцій) передбачаються та позначаються у технологічній частині проекту (ТХ, ОВ, ВК).
Структурна схема (за ГОСТ) - це схема, що визначає основні функціональні частини системи автоматизації, їх призначення та взаємозв'язку. Для автоматичних систем часто складають структурні структурні схеми.
Структурна схема автоматизації призначена визначення системи контролю та управління ТП даного об'єкта і встановлення зв'язків між щитами і пультами управління, агрегатами, операторськими робочими постами. Структурна схема є основним проектним документом, у якому встановлюються оптимальні канали адміністративно-технічного та операторського управління. Вони відбиваються особливості ТП і ТСА під час створення локальних систем контролю та автоматизації.
Структурна схема у вигляді відбиває використовуваний комплекс технічних засобів автоматизації, принцип взаємодії технологічного об'єкта з пристроєм управління та оперативним персоналом.
Побудова структури системи управління преса для лиття низу взуття будемо виробляти з контурів регулювання окремих технологічних параметрів. Побудова структурної схеми у загальному вигляді дозволить уточнити її при виборі ТСА та компонуванні обраного обладнання.
На даному обладнанні можна виділити два об'єкти управління: ОУ1 – прес-форма, ОУ2 – ливарна система.
Для першого об'єкта необхідно контролювати положення (Малюнок 2.1 ДП1, ДП2) та температуру прес-форми (Малюнок 2.1 ДТ1).
У ОУ2 виділимо наступні параметри: температура в трьох зонах розігріву (Малюнок 2.1 ДТ2, ДТ3, ДТ4), тиску розплаву (Малюнок 2.1 ДД1), рівень термоеластопласту в завантажувальному бункері (Малюнок 2.1 ДУ1), швидкість обертання шнека2. ).
Електричні сигнали з вимірювальних перетворювачів надходять на керуючий пристрій. Найперспективнішим буде використання промислового контролера. Наявність вбудованої пам'яті (RAM), таймерів, лічильників, безліч дискретних та аналогових входів-виходів, можливість підключення додаткових модулів, що розширюють можливості використання, уніфікований вихідний сигнал – все це свідчить про застосування промислового контролера.
Частина структурної схеми, що показує пристрої на технологічний об'єкт, має загальний вигляд і представлена у вигляді 9 силових перетворювачів (ПР1 - ПР9) і 9 виконавчих механізмів (ІМ1 - ІМ9).
ІМ1 – привід прес-форми;
ІМ2 – привід виштовхувача;
ІМ3 - регулятор напруги, що подається на ТЕНи прес-форми;
ІМ4 – двигун системи охолодження;
ІМ5, ІМ6, ІМ7 - регулятор напруги, що подається на ТЕНи ливарної системи;
ІМ8 – двигун обертання шнека;
ІМ9 – вентиль подачі розплаву в прес-форму.
Силові перетворювачі необхідні перетворення керуючого сигналу промислового контролера в силовий, що впливає безпосередньо на ІМ.
На структурній схемі також зображено пульт управління (ПУ), блок аварійної сигналізації (БАС) та наявність каналу зв'язку з АСУ підприємства.
Структурна схема зображено малюнку 2.1
Малюнок 2.1 – Структурна схема автоматизації