2425

Проектирование систем автоматизации

Конспект

Производство и промышленные технологии

Жизненный цикл СА. Последовательность проектирования АСУ ТП, состав и содержание проектной документации. Разработка и выполнение схемы автоматизации. Выбор технических средств. Общие сведения о функциональных схемах автоматизации и принципах их выполнения. Пример обоснования выбора технических средств автоматизации для реализации АСР. Электропитание средств измерения и автоматизации. Разработка документации для выполнения внутрищитовой коммутации.

Русский

2013-01-06

4.46 MB

367 чел.

62

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г.Д. Михайлюк

Проектирование систем автоматизации

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

(ДЛЯ СТУДЕНТОВ

СПЕЦИАЛЬНОСТИ 6.092500

“АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ”

 ВСЕХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ)

Алчевск

   ДонГТУ

2006

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.................................................................................................................6

Тема 1. Жизненный цикл СА. Последовательность проектирования АСУ ТП, состав и содержание проектной документации

Лекция №1. Этапы и стадии проектирования систем автоматизации. Состав проектной документации

  1.  Основные этапы создания СА. Назначение и сотав ТЗ...............................7
  2.  Стадии проектирования и состав проектной документации.......................9

Лекция №2. Структурные схемы СА

2.1 Виды и особенности структурных схем......................................................11

2.2 Правила выполнения и оформления структурных схем............................15

Тема 2. Разработка и выполнение схемы автоматизации. Выбор технических средств

Лекция №3. Общие сведения о функциональных схемах автоматизации и принципах их выполнения

3.1 Общие сведения.............................................................................................21

3.2 Общие принципы выполнения ФСА...........................................................22

Лекция №4. Изображение основных элементов ФСА

4.1 Изображение технологического оборудования и коммуникаций............25

4.2 Изображение местных приборов, щитов и СВТ........................................28

4.3 Изображение средств измерений и автоматизации...................................28

4.4 Функциональные группы и позиционные обозначения приборов и средств автоматизации на ФСА...................................................................................35

4.5 Способы выполнения ФСА..........................................................................36

4.6 Требования к оформлению ФСА.................................................................37

Лекция №5. Выбор аппаратуры для реализации СА

5.1 Общие положения.........................................................................................38

5.2 Выбор аппаратуры технологического контроля и сигнализации.............39

5.3 Выбор аппаратуры управления....................................................................40

5.4 Пример обоснования выбора технических средств автоматизации для реализации АСР.............................................................................................................40

Тема 3. Проектирование принципиальных схем ССУ и питания СА

Лекция №6. Общие требования и правила оформления принципиальных схем автоматизации

6.1 Назначение.....................................................................................................47

6.2 Общие требования.........................................................................................47

6.3 Требования к выполнению ПЭС..................................................................50

6.4 Виды ПЭС......................................................................................................52

6.5 Изображение элементов схемы....................................................................52

Лекция №7. Разработка ПЭС РЭА

7.1 Назначение и состав......................................................................................58

7.2 УГО элементов...............................................................................................58

7.3 Позиционные обозначения...........................................................................58

7.4 УГО цифровых и аналоговых микросхем...................................................59

Лекция №8. Электропитание средств измерения и автоматизации

8.1 Назначение.....................................................................................................64

8.2 Виды систем электропитания.......................................................................64

8.3 Требования к источникам питания..............................................................65

8.4 Аппаратура управления и защиты схем электропитания..........................65

8.5 Выбор аппаратуры управления и защиты...................................................66

8.6 Выбор сечения проводов и жил кабелей схем электропитания................66

Тема 4. Проектирование пунктов управления

Лекция №9. Назначение и конструкция щитов и пультов

9.1 Назначение.....................................................................................................68

9.2 Место установки............................................................................................68

9.3 Нормативные материалы..............................................................................68

9.4 Конструкция и типы......................................................................................69

9.5 Типы и размеры основных видов щитов.....................................................70

9.6 Расположение приборов и аппаратуры на щите.........................................70

9.7 Монтажные зоны щитов...............................................................................73

9.8 Степень электрозащищенности щитов.......................................................73

9.9 Условные наименования щитов...................................................................74

9.10 Выбор щитов................................................................................................74

Лекция №10. Разработка чертежа общего вида щита АСР

10.1 Состав документа........................................................................................75

10.2 Вид спереди.................................................................................................75

10.3 Вид на внутренние плоскости....................................................................76

10.4 Перечень составных частей........................................................................78

10.5 Таблица надписей........................................................................................81

Лекция №11. Разработка документации для выполнения внутрищитовой коммутации

11.1 Монтажная схема.........................................................................................83

11.2 Таблица соединений....................................................................................87

11.3 Таблица подключения.................................................................................87

Тема 5. Проектирование схем внешних проводок

Лекция №12. Назначение и правила выполнения схем внешних проводок

12.1 Общие положения.......................................................................................92

12.2 Содержание и компоновка схем................................................................93

12.3 Первичные приборы...................................................................................93

12.4 Щиты............................................................................................................93

12.5 Внещитовые приборы и групповые установки приборов.......................96

12.6 Внешние проводки......................................................................................97

12.7 Защитное зануление....................................................................................98

12.8 Технические требования.............................................................................98

12.9 Перечень элементов....................................................................................99

Тема 6. Разработка текстовых материалов проекта автоматизации

Лекция №13. Состав и характеристика текстовых документов

13.1 Состав документов....................................................................................100

13.2 Пояснительная записка.............................................................................100

13.3 Ведомости..................................................................................................102

13.4 Спецификации...........................................................................................102

13.5 Сметы.........................................................................................................103

Список рекомендуемой литературы...............................................................104

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация технологических процессов (ТП) является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты оснащаются средствами автоматизации. Для наиболее сложных производств (черная металлургия, машиностроение, химия, производство минеральных удобрений, энергетика) предусматривается комплексная автоматизация ТП.

Автоматизация производства всегда начинается с разработки соответствующей проектной документации, т. е. с проектирования систем автоматизации.

Курс «Проектирование систем автоматизации» (ПСА) призван научить будущего специалиста проектировать системы автоматического контроля и регулирования современных ТП, разрабатывать и читать необходимую проектную документацию.

Курс ПСА – это одна из завершающих дисциплин при подготовке специалиста по автоматизации ТП. Она базируется на специальных дисциплинах: «Теория автоматического управления», «Метрология», «Технологические измерения и приборы», «Технические средства автоматизации», «Микропроцессорные и программные средства автоматизации», «Автоматизация непрерывных и периодических процессов». Кроме того, для освоения курса ПСА необходимо основательное знание физики, электротехники и электроники, технического черчения.

Курс ПСА дает знания и навыки, необходимые для сдачи государственных экзаменов по специальности и дипломного проектирования.

Тема 1. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ СА. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСУ ТП, СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Лекция 1. Этапы и стадии проектирования систем автоматизации. Состав проектной документации

1.1 Основные этапы создания СА. Назначение и состав ТЗ

Создание систем автоматики (СА) включает следующие этапы:

1) организационный период;

2) предпроектная стадия;

3) проектные работы;

4) монтажные работы;

5) пуско-наладочные работы.

В организационный период Заказчик или Генеральный проектировщик готовит проект технического задания (ТЗ) или технические предложения, которые согласуются с предполагаемым исполнителем и утверждается в министерстве Заказчика. Утвержденное ТЗ является основанием для начала работ по созданию СА.

ТЗ содержит следующие данные:

1) наименование предприятия и задачу проекта;

2) основание для проектирования;

3) перечень технологических объектов, охватываемых проектом, с указа- нием особых условий (класс взрыво- и пожаро- опасности и т.п.);

4) стадийность проектирования;

5) требования разработки вариантов технического проекта;

6) планируемый уровень капитальных затрат на автоматизацию и примерных затрат на научно - исследовательскую работу (НИР), опытно - конструкторские работы (ОКР) и проектирование с указанием источников финансирования;

7) сроки строительства и очередность ввода в действие производственных подразделений предприятия;

8) наименование организаций участников разработки проекта предприятия или объекта: генерального проектировщика, головного НИИ по СА, организаций-исполнителей смежных частей проекта;

9) предложения по централизации управления технологическими про-цессами (ТП) и структуре управления объектом, по объему и уровню автоматизации;

10) предложения по размещению центральных и местных пунктов управ-ления, щитов и пультов;

11) особые условия проектирования.

На предпроектной стадии собираются необходимые для проектирования исходные данные и материалы:

1) технологические схемы с характеристиками оборудования, трубо-проводными коммуникациями с указанием  действительных внутренних диаметров, толщин стенок и материала труб;

2) чертежи производственных помещений с расположением технологи-ческого оборудования и коммуникаций с указанием рекомендуемых мест расположения щитов и пультов;

3) перечни контролируемых и регулируемых параметров с необходимыми требованиями и характеристиками;

4) чертежи технологического оборудования, на котором предусматривается установка приборов и средств автоматизации, перечень и характеристика поставляемых вместе с оборудованием приборов средств автоматизации и СА, чертежи комплектно - поставляемых щитов и пультов и т.д.;

5) строительные чертежи помещений для установки и размещения технических средств автоматизации (ТСА);

6) схемы управления электродвигателями, типы пусковой аппаратуры;

7) схемы водо- и воздухоснабжения с указанием рабочих параметров сред;

8) данные для расчета регулирующих органов (РО), сужающих устройств (СУ) и заполнения опросных листов;

9) требования к надежности СА;

10) результаты НИР и ОКР, содержащие рекомендации по проектированию СА (например, математическое описание динамических свойств объектов управления или экспериментальные динамические характеристики, снятые на опытных или аналогичных установках).

Для АСУ ТП приводят данные предпроектных разработок, определяющих принципы их построения:

- иерархию АСУ ТП;

- структуру АСУ ТП;

- функции и т.д.

11) техническая документация по типовым проектам и проектным реше-ниям.

1.2 Стадии проектирования и состав проектной документации

В соответствии со  строительными нормами и правилами (СНиП) проектирование СА ТП выполняется в две стадии (1-я - проект, 2-я - рабочая документация), или в одну стадию - рабочий проект.

В проекте разрабатывается документация:

1) структурная схема управления и контроля (для сложных систем);

2) структурные схемы комплексов средств вычислительной техники (СВТ);

  1.  структурные схемы комплексов технических средств (КТС);
  2.  функциональная схема автоматизации (ФСА) ТП (для несложных объектов - перечень параметров);
  3.  планы расположения щитов, пультов, СВТ;
  4.  заявочные ведомости на ТСА, СВТ, электроаппаратуру, трубопроводную арматуру, щиты, пульты, монтажные материалы и изделия, нестандартизированное оборудование;
  5.  технические требования на разработку нестандартизированного оборудования;
  6.  локальная смета на монтажные работы, приобретение и монтаж ТСА в виде оределяемом СНиПом.
  7.  пояснительная записка (ПЗ);
  8.  задания генпроэктировщику (смежным организациям, заказчику) на  разработки, связанные с автоматизацией объекта

а) на обеспечение СА энергией;

б) на проектирование помещений для СА;

в) на обеспечение средствами производственной связи;

г) на размещение и установку на технологическом оборудовании и трубопроводах закладных устройств, первичных приборов, РО, запорной арматуры;

д) на устройство пожаротушения и сигнализации.

Перечисленные задания к проекту не прилагаются, а передаются непосредственно для исполнения.

На стадии рабочей документации разрабатываются:

п.п. 1 - 4 - аналогично проекту с учетом изменений, внесенных при  его утверждении проекта. При отсутствии изменений документы переходят со стадии проект;

5) принципиальные схемы автоматического контроля, регулирования,      управления, сигнализации и питания;

6) общие виды щитов и пультов;

7) монтажные схемы щитов и пультов или таблицы для монтажа     электрических и трубных проводок в щитах и пультах;

8) схемы внешних проводок;

9) планы расположения ТСА, электрических и трубных проводок;

10) перечень типовых чертежей на установку ТСА;

11) нетиповые чертежи установки ТСА;

12) общие виды нестандартизированного оборудования;

13) пояснительная записка;

14) расчеты РО, СУ параметров настройки регуляторов (таблицы исходных данных в приложении к ПЗ. Тексты расчетов находятся у проектировщиков);

15) заказные спецификации на основе доявочных ведомостей проекта;

16) уточненные задания по п.10 проекта.

В состав рабочего проекта при одностадийном проектировании входят:

а) техническая документация, разрабатываемая в составе рабочей документации при двухстадийном проектировании;

б) локальная смета на оборудование и монтаж.

Лекция 2. Структурные схемы СА

2.1 Виды и особенности структурных схем

Под структурой управления понимается совокупность частей (элементов) системы управления СУ, на которые она может быть разделена по определенным признакам, а также пути передачи воздействий (связи) между этими частями.

Различают следующие виды структурных схем, отличающихся типами элементов и связей между ними:

1) функциональные (элементы - функции; связи - информационные);

2) технические (элементы - устройства, компоненты; связи - линии и каналы связи);

3) алгоритмические (элементы - алгоритмы, связи - информационные);

4) организационные (элементы - коллективы людей и отдельные     исполнители, связи - информационные, взаимодействия, соподчинения);

5) документальные (элементы - документы проекта автоматизации, связи - взаимодействия, входимости и соподчинения);

6) программные (элементы - программные модули и изделия, связи –     управляющие);

7) информационные (элементы - формы существования и представления     информации в системе, связи - операции преобразовывания информации в системе).

В общем случае объект автоматизации состоит из нескольких взаимосвязанных участков. Физически эти участки могут быть представлены отдельными установками, агрегатами и т.п. или отдельными каналами управления или контроля параметрами одной установки или агрегата.

В свою очередь и система управления в зависимости от решаемых задач может состоять из взаимосвязанных пунктов, взаимодействующих друг с другом.

По иерархическому принципу различают структуры управления:

- одноуровневые централизованные (рис. 2.1а);

- одноуровневые децентрализованные (рис. 2.1б);

- многоуровневые (рис. 2.2).

В схеме на рисунке 2.2 приняты обозначения:

I уровень: 1-5 - пункты децентрализованного управления отдельными относительно самостоятельными участками объекта;

II уровень: 6-7 - пункты управления наиболее ответственными параметрами отдельных участков объекта;

III уровень: 8 - центральный пульт управления параметрами, определяющими работу объекта в целом.

Объект управления

Система управления

Пункт управления

1

участок

1

Объект управления

участок

2

участок

3

Пункт управления

2

Пункт управления

3

Система управления

 

  а)      б)

Рисунок 2.1 - Одноуровневые централизованные (а) и децентрализованные (б) структуры управления

Одноуровневые централизованные системы применяются для управления несложными (мало контролируемых и регулируемых параметров), сосредоточенными на небольшой территории объектами.

Большинство современных объектов расположено на большой территории, имеет много составных частей (много параметров). Применение одноуровневой централизованной структуры управления  для таких объектов имеет следующие недостатки:

1) громоздкий пульт управления;

2) сложность переработки большого количества информации;

  1.  трудности с принятием оперативных мер по устранению неполадок из-за больших расстояний.

Объект управления

3

участок 1

участок 2

участок 3

участок 4

участок 5

4

5

2

1

6

7

8

Уровень І

Уровень ІІ

Уровень ІІІ

 

Рисунок 2.2 - Трехуровневая структура управления

В этом случае применяют одноуровневые децентрализованные структуры управления.

Для сложных технологических объектов одноуровневые системы управления не могут обеспечить все требования технологий. В этом случае применяются многоуровневые системы (рисунок 2.2), в которых возможны следующие режимы управления на уровнях:

- I уровень:

1) командами, поступающими с вышележащего уровня;

2) командами, формируемыми непосредственно на І уровне;

3) теми и другими командами.

- II уровень:

1,2 аналогично I уровню;

3) все функции управления передаются на нижний уровень;

4) совмещение пунктов 1,2,3.

Многоуровневая структура управления повышает живучесть систем, оперативность, ремонтопригодность. При этом легче достигается оптимальный уровень централизации управления.

2.2 Правила выполнения и оформления структурных схем

Схемы рекомендуется разрабатывать в соответствии с руководящими техническими материалами (РТМ) "АСУТП. Структурные схемы управления и контроля. Методика оформления" (РТМ 252.40-76 МИНПРИБОР).

На структурной схеме управления сложным объектом показывают:

1) технологические подразделения автоматизируемого объекта (отделения, участки, цеха);

2) пункты контроля и управления (местные щиты, операторские, диспетчерские пункты), в том числе и не входящие в состав разрабатываемого проекта, но связанные с проектируемыми СА;

3) технологический персонал и специальные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование объекта;

4) основные функции и технические средства, обеспечивающие их реализацию в каждом  пункте управления;

5) взаимосвязь подразделений объекта, пунктов управления и технологического персонала между собой и с вышестоящими структурами.

В качестве примера можно рассмотреть фрагмент структурной схемы управления и контроля сернокислотным производством, приведенный на рис.2.3.

Элементы структурных схем изображают в виде прямоугольников. Отдельные службы и должностных лиц допускается показывать в виде окружностей. Взаимосвязь между элементами показывают сплошными линиями со стрелками, указывающими направление действия связи. Слияние или разветвление показывают линиями с изломом.

Расшифровку основных функций, реализуемых на пунктах управления и используемых для этого ТСА приводят в виде таблиц, расположенных над основной надписью чертежа.

Расшифровка приведенных на рисунке 2.3 функций дана в таблице 2.1, а используемых для их реализации технических средств – в таблице 2.2

В схеме на рисунке 2.3 приняты обозначения:

1 – линия связи с цеховой химической лабораторией; 2 – линия связи с пунктами контроля и управления кислотным участком; 3 – линия связи с пунктом контроля и управления III и IV технологическими линиями

Рисунок 2.3 – Фрагмент структурной схемы управления сернокислотным производством

Таблица 2.1 – Функции, реализованные на пунктах управления

Условное обозначение

Наименование

1

Контроль параметров

2

Дистанционное управление технологическим оборудованием и исполнительными устройствами

3

Измерительное преобразование

4

Контроль и сигнализация состояния оборудования

5

Стабилизирующее регулирование

6

Выбор режима работы регуляторов и ручное управление задатчиками

7

Ручной ввод данных

8

Регистрация параметров

9

Расчет ТЭП

10

Учет производства и составление данных за смену

11

Диагностика технологических линий (агрегатов)

12

Распределение нагрузок технологических линий (агрегатов)

13

Оптимизация отдельных ТП

14

Анализ состояния ТП

15

Прогнозирование основных показателей производства

16

Оценка работы смены

17

Контроль выполнения плановых заданий

18

Контроль проведения ремонтов

19

Подготовка и выдача оперативной информации в АСУТП

20

Получение производственных ограничений и заданий от АСУП

Таблица 2.2 - Обозначение ТСА для реализации функций

Условное обозначение

Наименование

Д

Датчики

С

Сигнализаторы

ИЦ

Индикаторы цифровые

ИА

Индикаторы аналоговые

Р

Регуляторы канальные

РА

Регистраторы аналоговые

КА

Коммандоаппараты

СУ

Станции управления исполнительными устройствами

ЗД

Задатчики

Пр

Процессоры

ВЗУ

Внешние запоминающие устройства

ВТ

Видеотерминалы

ВВУ

Вводно-выводное устройство

УП

Устройство печати

ПРВ

Пульт ручного ввода

ДС

Диспетчерская связь

ПГС

Производственная громкоговорящая связь

В соответствии с требованиями ГОСТ 2.303-68 рекомендуется использовать на структурной схеме линии толщиной:

- для условных изображений - 0,5мм;

- для связей - 1мм;

- для остальных - 0,2-0,3мм.

Размеры цифр и букв на схеме выбирают по ГОСТ 2.304-81.

Пояснительный текст следует выполнять в соответствии с  ГОСТ 2.316-68.

Размеры всех условных изображений не регламентируются. Желательно соблюдать одинаковые размеры для однотипных элементов в пределах одной схемы.

Тема 2. РАЗРАБОТКА И ВЫПОЛНЕНИЕ схемы автоматизации. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Лекция 3. Общие сведения о функциональных схемах автоматизации и принципах их выполнения

3.1 Общие сведения

Функциональная схема автоматизации (ФСА) отражает функции СА и их взаимосвязь с автоматизируемым объектом. ФСА - это основной документ при проектировании СА. Они определяют функциональную структуру и объем автоматизации технологического объекта.

Последовательность разработки ФСА:

1) на основании требований технологии определяют объем и уровень автоматизации объекта и составляют перечень параметров, подлежащих автоматическому контролю, регулированию, сигнализации;

2) выбирают или разрабатывают структуры соответствующих СА;

3) выбирают ТСА для реализации каждой системы;

4) выбирают способ выполнения ФСА (упрощенный, развернутый) и выполняют ее чертеж с учетом требований к оформлению.

При разработке ФСА решают задачи:

1) получение первичной информации о состоянии процесса и оборудования (текущие значения ТП);

2) представление первичной информации (вторичные приборы);

3) формирование управляющих воздействий (регуляторы);

4) непосредственное воздействие на процесс (исполнительные устройства).

Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявленных законов и критериев управления объектом, а также требований предъявляемых к точности контроля и качеству регулирования параметров технологических процессов.

ФСА - это чертеж, на котором схематически, условными обозначениями, показаны:

  1.  технологическое оборудование и коммуникации;
  2.  первичные приборы (датчики, исполнительные устройства);
  3.  места расположения аппаратуры автоматизации (по месту, щиты, пульты);
  4.  ТСА и все связи между ними;
  5.  предельные значения контролируемых и регулируемых параметров;
  6.  расшифровка нестандартных обозначений сред в трубопроводах.

Вспомогательные устройства (источники питания, редукторы и фильтры для воздуха, проходные и соединительные коробки) на ФСА не показывают.

ФСА для одного агрегата выполняют, как правило, на одном чертеже. Для сложных агрегатов или процессов с большим объемом ТСА схемы можно выполнять раздельно по их принадлежности (контроль, регулирование, сигнализация).

В качестве примера на рисунке 3.1 показана ФСА автоматизации доменной печи.

3.2 Общие принципы  выполнения ФСА

Несмотря на большое разнообразие  ТП, условий их функционирования и требований к автоматизации можно сформулировать следующие общие принципы:

1) уровень автоматизации ТП должен определяться не только  существующим уровнем научно-технических разработок или целесообразностью внедрения определенного комплекта ТСА, но и перспективами модернизации и развития ТП. При этом без существенных переделок должна обеспечиваться возможность наращивания функций управления;

Рисунок 3.1 – ФСА доменной печи

Рисунок 3.1, лист 2

2) при разработке схем следует учитывать все требования, предъявляемые при выборе аппаратуры;

3) системы автоматизации ТП  должны строиться, как правило, на базе серийно выпускаемой аппаратуры, рекомендованной для использования в новых разработках. Желательно использовать однотипные ТСА, предпочтительно с унифицированными сигналами. Они отличаются простотой сочетания, взаимозаменяемостью и удобством компоновки на щитах. Использование однотипной аппаратуры дает значительные преимущества при монтаже, наладке, эксплуатации. Следует использовать ТСА, относящиеся к ГСП;

4) если схемы не могут быть построены только на серийной аппаратуре, следует своевременно выдать задание на разработку новых ТСА;

5) выбор ТСА, использующих вспомогательную энергию (электрическую, пневматическую, гидравлическую) определяется условиями пожаро- и взрывобезопасности, агрессивностью окружающей и контролируемой среды, требованиями к быстродействию, дальности передачи сигнала;

6) количество аппаратуры, устанавливаемой на оперативных щитах и пультах должно быть разумно ограничено. Избыток аппаратуры усложняет ее эксплуатацию, отвлекает внимание оперативного персонала от наблюдения за наиболее важными параметрами, увеличивает стоимость и сроки выполнения всех видов работ. ТСА вспомогательного назначения целесообразно размещать на отдельных щитах, расположенных в пунктах управления или производственных помещениях.

Лекция 4. Изображение основных элементов ФСА

4.1 Изображение технологического оборудования и коммуникаций

Технологическое оборудование и коммуникации изображают, как правило, упрощенно, без указания элементов вспомогательного назначения. Изображенная таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципах ее работы и взаимодействия с ТСА.

На технологических трубопроводах показывают запорную и регулирующую арматуру, непосредственно взаимодействующую с ТСА, а также ту, которая позволяет определить относительное расположение мест отбора импульсов или пояснить необходимость измерений. В отдельных случаях, некоторые элементы технологического оборудования можно изображать на схеме упрощенно в виде прямоугольников с указанием их наименования.

Технологические коммуникации изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-96, приведенными в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Условные цифровые обозначения трубопроводов для жидкостей и газов по ГОСТ 2.784-96

Наименование транспортируемой среды

Обозначение

1

2

Вода

-1-1-

Пар

-2-2-

Воздух

-3-3-

Азот

-4-4-

Кислород

-5-5-

Инертные газы:

-аргон

-6-6-

-неон

-7-7-

-гелий

-8-8-

-криптон

-9-9-

-ксенон

-10-10-

Аммиак

-11-11-

Кислота (окислитель)

-12-12-

Щелочь

-13-13-

Масло

-14-14-

Жидкое горючее

-15-15-

Продолжение таблицы 4.1

1

2

Горючие и взрывоопасные газы:

-водород

-16-16-

-ацетилен

-17-17-

-фреон

-18-18-

-метан

-19-19-

-этан

-20-20-

-этилен

-21-21-

-пропан

-22-22-

-пропилен

-23-23-

-бутан

-24-24-

-бутилен

-25-25-

Противопожарный трубопровод

-26-26-

Вакуум

-27-27-

Для жидкости и газов, не предусмотренных таблицей 4.1, следует использовать цифры, не задействованные в ней, с обязательным пояснением введенных обозначений.

Для более детального указания характера среды к цифровому обозначению может добавляться буквенный индекс. (Например: вода чистая -1ч-, пар перегретый -2п-).

Условные числовые обозначения сред в трубопроводах проставляют в разрывах линий соответствующих коммуникаций равномерно, с интервалами не менее 50мм.

В местах обрыва коммуникаций (начало - конец) указывают направление движения среды, а также откуда она идет или куда поступает (см. рис. 4.1).

4.2 Изображение местных приборов, щитов и СВТ

Местные приборы показывают условно в прямоугольнике, имеющем соответствующее наименование и расположенном под изображением технологического объекта. Размеры прямоугольника зависят от объема помещаемой в него информации.

Под местными приборами, аналогично им, показывают щиты автоматизации, с размещенными на них ТСА.

Под изображением щитов, аналогично им, показывают СВТ. При этом линии связи доводят до середины прямоугольника и заканчивают окружностями диаметром 2 мм.

Под изображением СВТ приводят поясняющие подписи с названиями функциональных групп и их принадлежности объекту (см. рис. 4.1).

4.3 Изображение средств измерений и автоматизации

В основу условных обозначений ТСА на ФСА по ГОСТ 21.404-85 и ОСТ 36.27-77 положены простые условные графические обозначения (УГО), приведенные в таблице 4.2.

Для получения полного обозначения ТСА в его УГО вписывают буквенное обозначение, которое определяет назначение, выполняемые функции, характеристики работы устройства.

При выполнении ФСА упрощенным способом используют буквенные обозначения, приведенные в таблице 4.3

При выполнении ФСА развернутым способом, используют дополнительные обозначения, приведенные в таблицах 4.4, 4.5.

Таблица 4.2 – Условные графические обозначения приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404-85, ОСТ 36.27-77

Наименование

Обозначение

1

2

1. Первичный измерительный преобразователь (датчик); прибор, устанавливаемый вне щита (по месту) на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции:

   

    а) базовое обозначение

    б) допускаемое обозначение

15

10

Ø10

2. Прибор, устанавливаемый на щите, пульте:

   а) базовое обозначение

   б) допускаемое обозначение

3. Исполнительный механизм. Общее обозначение

5

5

5

Продолжение таблицы 4.2

1

2

4. Исполнительный механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала:

 

 а) открывает р.о.

  б) закрывает р.о.

  в) оставляет р.о. в неизменном положении

5. Исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом (может применяться в сочетании с любым из дополнительных знаков, характеризующих положение р.о. при прекращении подачи энергии)

Н

6. Регулирующий орган (по ОСТ 36.27-77)

3

7

7. Отборное устройство без постоянно включенного прибора (служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т.п.)

Таблица 4.3 - Буквенные условные обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов по ГОСТ 21.404-85

Обозначе-ние

Измеряемая величина

Функциональный признак прибора

Основное        назначение     первой буквы

Дополнитель-ное обозначение, уточняющее

Отображе-ние информации

Формирова-ние  выходного     сигнала

Дополнитель-ное назначение

1

2

3

4

5

6

A

+

-

Сигнализация

-

-

B

+

-

-

-

-

C

+

-

-

Регулирова-ние, управление

-

D

Плотность

Разность, перепад

-

-

-

E

Любая электричес-кая величина

-

+

-

-

F

Расход

Соотношение, доля, дробь

-

-

-

G

Размер, положение, перемещение

-

+

-

-

H

Ручное воздейст-вие

-

-

-

Верхний предел измеряемой величины

I

+

-

Показание

-

-

J

+

Автоматичес-кое переключение, обегание

-

-

-

K

Время, временная программа

-

-

+

-

Продолжение таблицы 4.3

1

2

3

4

5

6

L

Уровень

-

-

-

Нижний предел измеряемой величины

M

Влажность

-

-

-

-

N

+

-

-

-

-

O

+

-

-

-

-

P

Давление, вакуум

-

-

-

-

Q

Величина, характери-зующая качество, состав, концентра-цию и т.п.

Интегрирова-ние, суммирование по времени

-

+

-

R

Радиоактив-ность

-

Регистрация

-

-

S

Скорость, частота

-

-

Включение, отключение, переключение, сигнализация

-

T

Температура

-

-

+

-

U

Несколько разнородных измеряемых величин

-

-

-

-

V

Вязкость

-

+

-

-

W

Масса

-

-

-

-

X

Нерекомен-дуемая резервная буква

-

-

-

-

Y

+

-

-

+

-

Z

+

-

-

+

-

Примечание: буквенные обозначения, отмеченные знаком «+», являются резервными, знаком «-»  – не используются.

Таблица 4.4 – Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков приборов по ГОСТ 21.404-85

Обозначение

Функциональный признак

E

Чувствительный элемент (сужающие устройства, термопары, ТС)

T

Дистанционная передача (бесшкальные манометры, дифманометры и т.п.)

K

Станция управления входящая в состав прибора

Y

Преобразования, вычислительные функции

Таблица 4.5 – Дополнительные буквенные обозначения характеристик прибора

Обозначение

Характеристика

1

2

Энергия сигнала:

E

электрическая

P

пневматическая

G

гидравлическая

Формы сигнала:

A

аналоговая

D

дискретная

Операция, выполняемая вычислительным устройством:

Σ

суммирование

Продолжение таблицы 4.5

1

2

K

умножение сигнала на постоянны коэффициент К

х

перемножение двух и более сигналов друг на друга

:

деление сигналов друг на друга

возведение сигнала в степень n

извлечение из величины сигнала корня степени n

lg

логарифмирование

dx/dt

дифференцирование

интегрирование

x (-1)

изменение знака сигнала

max

ограничение верхнего значения сигнала

min

ограничение нижнего значения сигнала

4.3.1 Основной принцип построения обозначений ТСА на ФСА

Буквенное обозначение вписывают в верхнее поле УГО. При этом, на первом месте, указывают обозначения параметра обслуживаемого данным устройством и, если требуется, его уточнение, а затем – функциональные признаки прибора в последовательности:

J – автоматическое обегание;

i - индикация;

R - регистрация;

C - автоматическое регулирование;

S - включение, отключение, переключение;

A - сигнализация.

4.3.2 Исключения из основного принципа

Вместо обозначения параметра на первом месте указывают:

  1.  букву Н – в условных обозначениях всех устройств, выполненных в виде отдельных блоков, предназначенных для формирования ручного воздействия (задатчик, ключи управления и т.п.);
  2.  резервную букву N в условных обозначениях усилителей;
  3.  букву U, в условных обозначениях приборов, обслуживающих несколько разнородных величин (многоканальный вторичный прибор);
  4.  при построении обозначений комплектов, предназначенных для косвенных измерений (например, измерение расхода пирометрическим методом, основанным на охлаждении или нагреве чувствительного элемента потоком среды) в обозначении датчика на первом месте указывают букву, соответствующую контролируемому им параметру, а в обозначениях остальных средств комплекта букву, соответствующую параметру, обслуживаемому комплектом.

4.3.3 Уточнения и дополнения буквенных обозначений

Если в условных обозначениях нужно передать объем информации больший, чем это возможно в буквенном обозначении, дополнительную информацию приводят справа от УГО, используя символы таблицы 4.5.

4.4 Функциональные группы и позиционные обозначения приборов и СА на ФСА

В функциональную группу обычно объединяют ТСА, осуществляющие какую-либо функционально завершенную процедуру автоматизации (например, АСР температуры). Функциональные группы нумеруют слева направо в порядке их расположения на схеме и обозначают арабскими цифрами.

При изображении сложных АСР (АСР питания, расхода общего воздуха котлоагрегата) функциональная группа может включать все ТСА, входящие в АСР. Однако, для упрощения, можно отдельные относительно самостоятельные части системы оформить в виде самостоятельной функциональной группы (например, в АСР расхода общего воздуха можно выделить самостоятельные функциональные группы: контроль расхода топлива, содержания О2 в дымовых газах).

В системах с применением СВТ, если имеются общие для различных функциональных групп устройства, их выносят в самостоятельные функциональные группы.

Границы функциональных групп показывают на изображении щитов, под которыми обычно приводят названия этих групп.

ТСА внутри каждой группы нумеруют от датчиков в направлении хода сигнала и обозначают строчными буквами русского алфавита. При этом не используют буквы: ё, з, й, ь, ъ, о.

Позиционные обозначения включают номер функциональной группы, к которой относится данное устройство и его номер в этой группе.

Позиционные обозначения не присваивают:

а) отборным устройствам;

б) ТСА, поставляемые комплектно с технологическим оборудованием;

в) РО и ИМ, заказываемые и устанавливаемые в технологической части проекта.

4.5 Способы выполнения ФСА

При выполнении схем упрощенным способом сокращается объем документов. Однако такая схема не дает полного представления обо всех элементах системы и их расположении в пункте управления (рис 4.2 а).

Этот недостаток устраняется при выполнении ФСА развернутым способом (рис 4.2 б).

Рисунок 4.2 – Выполнение ФСА упрощенным (а) и развернутым (б) способом

4.6 Требования  к оформлению ФСА

При пространственном изображении элементов технологического объекта первичные преобразователи показывают непосредственно в местах отбора импульсов или на свободном поле. В последнем случае точку отбора импульса показывают окружностью диаметром 2 мм.

Толщина линий на ФСА зависит от изображаемых элементов схемы:

- технологическое оборудование и коммуникации, щиты            0,6-1,5 мм;

- ТСА                          0,5-0,6 мм;

- линии связи                       0,2-0,3 мм.

Лекция 5. Выбор аппаратуры для реализации СА

5.1 Общие положения

При выборе необходимо обеспечить реализацию всех заданных функций системы, требуемую надежность, обосновать техническую и экономическую эффективность выбранного варианта, рассчитать измерительные и регулирующие устройства. Аппаратуру выбирают прежде всего по функциональным признакам, различая при этом:

1) средства для получения информации - датчики ТП;

2) устройства для сбора и переработки информации;

3) средства для представления информации - вторичные приборы;

4) средства преобразования информации – нормирующие и функцио- нальные преобразователи;

5) средства для формирования и реализации управляющих воздействий  - регуляторы, усилители, блоки управления (БУ), исполнительные механизмы (ИМ), регулирующие органы (РО).

Отдельные группы и типы измерительной и регулирующей аппаратуры  объединены в государственную систему приборов (ГСП), которая имеет две основные части:

1) систему приборов со сквозным унифицированным сигналом;

2) нормализованные ряды приборов и устройств локального применения (регуляторы прямого действия, датчики релейного типа и т.п.).

При выборе аппаратуры желательно применять устройства одного КТС (Каскад, АКЭСР, Контур, Ремиконт, Минитерм и т.п.) с единым сквозным унифицированным сигналом.

5.2 Выбор аппаратуры технологического контроля и сигнализации

При выборе датчиков следует учитывать:

1) параметры контролируемой и окружающей среды (температура, давление, влажность, состав, запыленность, электрические свойства);

2) условия измерения (размеры и характер контролируемого объекта, расстояние между точкой контроля и вторичным прибором, механические воздействия: удары, вибрация, наличие источников питания);

3) требования противопожарной техники и охраны труда;

4) требования, предъявляемые технологией к допустимой погрешности, чувствительности, инерционности.

При выборе вторичного прибора следует учитывать:

1) градуировка прибора должна соответствовать источнику входного сигнала;

2) шкала прибора должна быть выбрана так, чтобы характерные значения контролируемых параметров укладывались во вторую половину или последнюю треть (в случае необходимости для контроля одного и того же параметра устанавливают несколько приборов с разными шкалами);

3) учетные и регулируемые параметры регистрируют при помощи самопишущих приборов. Для менее ответственных параметров можно применять показывающие приборы;

4) вид диаграммы самопишущего прибора (дисковая, ленточная), ее размеры и скорость перемещения выбирают в зависимости от назначения прибора и с учетом удобства его применения и обслуживания;

5) Скорость перемещения указателя выбирают с учетом динамических свойств контролируемого параметра:

τшк=(2 − 3) ∙ Тоб,

где τшк – время прохождения указателем прибора всей шкалы;

Тоб – постоянная времени контролируемого параметра.

5.3 Выбор аппаратуры управления

При выборе регулирующей аппаратуры следует учитывать:

1) возможность стыковки с источниками сигнала и исполнительными устройствами;

2) обеспечение требуемого закона регулирования;

3) соответствие диапазонов настроек расчетным значениям.

Необходимые функциональные преобразователи (дифференциаторы, сумматоры, интеграторы), устройства ручного задания и блоки управления желательно выбирать того же комплекса, что и регулирующий блок. Исполнительный механизм выбирают на основании расчета регулирующего органа из условия обеспечения требуемого усилия на перестановку РО. Датчик положения выходного вала исполнительного механизма выбирают из условия применения его сигнала (только дистанционное указание или использование и в алгоритме регулирования).

5.4 Пример обоснования выбора технических средств автоматизации для реализации АСР

В соответствии с выбранной структурой АСР основным информационным сигналом в ней является сигнал, пропорциональный температуре во второй сварочной зоне методической печи. Параметры контролируемой среды:

- температура, ˚С                                         1350;

- давление, Па                                     30.

Место установки датчика подвержено воздействию окружающей среды с параметрами:

- температура, ˚С                                           20-50;

- абсолютное давление, кПа                                   90-105;

- относительная влажность, %                                                         до 80.

Расстояние от датчика до вторичного прибора около 50 м.

Место установки датчика подвержено воздействию вибрации.

Контролируемая и окружающая среды при нормальной работе агрегата взрыво- и пожаробезопасны.

В соответствии с требованиями метрологического каталога методической печи, допустимая погрешность контроля температуры в сварочной зоне ±2,0%, а допустимое запаздывание информации – 100 с.

В соответствии с приведенными условиями для контроля температуры выбран контактный термоэлектрический метод, а в качестве датчика – термопреобразователь ТПР-0292-01.

По устойчивости к механическим воздействиям датчик имеет вибропрочное исполнение, группа N2 по ГОСТ 12997.

По устойчивости к температуре и относительной влажности окружающего воздуха датчик имеет исполнение В4 по ГОСТ 12997.

Основные технические характеристики датчика:

- измеряемая среда     газообразные, нейтральные и окислительные среды;

- диапазон измерения, ˚С                 300-1600;

- номинальная статическая характеристика                       В;

- основная погрешность измерения, %            ±0,5.

- показатель тепловой инерции, с               90.

Все остальные технические средства АСР, кроме исполнительного механизма, будут размещены на щитах, в специально подготовленном, отапливаемом помещении и эксплуатироваться в общепромышленных условиях:

- температура, ˚С                                                        15-30;

- давление, кПа                                                       90-105;

- относительная влажность, %                                          до 80.

Поскольку создается АСР со сквозным унифицированным токовым сигналом для преобразования в него термоэдс датчика выбран блок усиления сигналов термопар БУТ-20, входящий в состав МПК Ремиконт Р-130. Блок предназначен для общепромышленных условий эксплуатации и имеет технические характеристики:

- градуировки термопар         L, K, S, N, B;

- количество входов                    2;

- выходной сигнал постоянного тока, мА            0-5;

- основная погрешность, %             ±0,4;

- питание от источника напряжения постоянного тока, В            24;

- потребляемая мощность, В•А                    2.

Для регистрации контролируемого параметра выбран регистратор электронный МТМ-РЭ-160, обеспечивающий извлечение квадратного корня, накопление, хранение и отображение информации о состоянии технологического параметра, заданного сигналами постоянного тока 0-5; 0(4)-20 мА по двум каналам. Регистратор предназначен для общепромышленных условий эксплуатации и имеет технические характеристики:

- разрешающая способность графика отображения параметра, %            1;

- шаг регистрации, с               от 1 до 60;

- питание от сети переменного тока:

           1) напряжение, В                                                                       100-250;

           2) частота, Гц                                                                                      50;

           3) потребляемая мощность, В•А                                                  до 25;

- основная погрешность цифровых показаний, %                                 ±0,25;

- масса, кг                  не более 2,9.

При выбранных технических средствах погрешность контроля температуры составит

δизм = ,

δизм = = 0.69, %,

что ниже допустимой.

Запаздывание информации определяется, в основном, инерционностью датчика и не превышает допустимого.

Регулятор АСР должен работать с унифицированным токовым входным сигналом и обеспечивать реализацию ПИ закона регулирования совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости. Для этого выбран МПК Ремиконт Р-130.01.22 в составе:

- блок контроллера БК – 21;

- блок питания БП – 21;

- клемно – блочные соединители КБС – 21 и КБС – 23.

Ремиконт Р – 130 – 01.22 предназначен для общепромышленных условий эксплуатации и имеет технические данные:

- количество аналоговых входов для ввода унифицированных токовых сигналов стандартных диапазонов                                                               16;

- количество импульсных выходов для управления электрическим исполнительным механизмом постоянной скорости                                    4;

- количество алгоблоков                                                                                99;

- количество алгоритмов в библиотеке                                                        76;

- время рабочего цикла, с                                                                       0,2 ÷ 2;

- погрешность обработки информации, %                                               ± 0,1;

- количество независимых контуров регулирования                                    4;

- питание от сети переменного тока, В                                              220 ± 10;

- вид задания: ручное, внешнее, программное.

Для выбора режимов управления «автомат» - «дистанционное», выбран переключатель малогабаритный общепромышленный с углом поворота рукоятки 45˚ и фиксацией положения ПМОФ-45-222222/I.Д9.У3. Для дистанционного управления исполнительным механизмом выбран переключатель с возвратом ПМОВ-222222/I.Д61.У3.

Переключатели обеспечивают коммутацию электрических цепей управления, сигнализации и защиты напряжением от 12 до 220 В постоянного тока и от 24 до 380 В переменного тока частотой 50, 60, 400 Гц при токах от 0,25 до 6,3 А в стационарных установках.

Переключатели предназначены для эксплуатации в общепромышленных условиях.

В соответствии с величиной крутящего момента, необходимого для перестановки регулирующего органа, выбран механизм электрический однооборотный типа МЭО-250/63-0,25-99, предназначенный для эксплуатации в условиях:

- температура, ˚С                                                                  от минус 30 до 50;

- относительная влажность, %                                                                 до 80;

- недопустимо воздействие дождя и солнечной радиации.

Основные технические характеристики МЭО:

- номинальный крутящий момент на выходном валу, Н•м                     250;

- тип кинематической схемы электропривода              3 ДСОР 135-1.6-150;

- потребляемая мощность, Вт                                                                     240;

- полный ход выходного вала, об.                                                             0,25;

- время полного хода выходного вала, с                                                      63;

- масса, кг                                                                                                     27,0;

- тип датчика положения вала                                                                    БДР.

Для управления МЭО выбран пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М, предназначенный для общепромышленных условий эксплуатации и имеющий технические характеристики:

- входное сопротивление, Ом                                                                      750;

- максимальный коммутируемый ток, А                        4,0;

- быстродействие, мс           не более 25;

- электропитание от сети переменного тока:

           1) напряжение, В                        220;

           2) частота, Гц                  50;

           3) потребляемая мощность, В•А                  7;

- масса, кг              не более 3,5.

Для дистанционного определения положения вала исполнительного механизма, имеющего реостатный датчик, выбран дистанционный указатель положения ДУП-М, предназначенный для эксплуатации в закрытых взрыво- и пожаробезопасных помещениях при отсутствии в окружающем воздухе агрессивных паров и газов и параметрах окружающей среды:

- температура, ˚С                                                     5-50;

- относительная влажность, %                                   30-80.

Основные технические характеристики указателя:

- пределы регулирования начального (0%) и конечного (100%)

положения стрелки указателя  не менее половины шкалы;

- питание от сети переменного тока:

           1) напряжение, В                        220;

           2) частота, Гц                  50;

           3) потребляемая мощность, В•А           не более 5;

- масса, кг                   не более 0,7.

В соответствии с выбранными средствами автоматизации составлена техническая структурная схема АСР, приведенная на рисунке 5.1.

Задание величины регулируемого параметра в АСР будет производиться органами оперативного контроля и управления МПК Ремиконт Р-130.

Термопреобразователь

ТПР-0292-01

Блок усиления сигналов термопар

БУТ-20

Регулирующий микропроцессорный контроллер

Ремиконт Р-130.01.22

в составе: БК-21, БП-21, МБС, КБС

Регистратор электронный

МТМ-РЭ-160

Переключатели малогабаритные общепромышленные

ПМОФ-45-222222/   ПМОВ-222222/I.

 I.Д9.У3                     Д61.У3

Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М

Механизм электрический однооборотный

МЭО-250/63-0,25Р-99

Дистанционный указатель положения

ДУП-М

Температура во второй сварочной зоне

Регулирующий орган

Рисунок 5.1 – Техническая структурная схема АСР

Тема 3.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ ССУ И ПИТАНИЯ СА

Лекция 6. Общие требования и правила оформления принципиальных схем систем автоматизации

6.1 Назначение

Принципиальные схемы предназначены для полного и наглядного отображения взаимосвязи всех устройств, входящих в состав системы автоматизации с учетом последовательности их работы и принципом действия.

Эти схемы служат для пояснения принципа д0,ействия СА и используются при пусконаладочных работах и в эксплуатации. На базе принципиальных схем разрабатывают последующие документы проекта.

Обычно принципиальные схемы выполняют для каждой СА в отдельности. На основании отдельных схем в случае необходимости разрабатывают схемы, охватывающие весь агрегат. Принципиальные схемы разрабатывают на базе ФСА и технической документации на устройства, входящие в СА, исходя из заданных алгоритмов функционирования СА и общих технических требований, предъявляемых к автоматизируемому объекту.

На схеме в условном виде изображают входящие в состав СА устройства и все связывающие их цепи.

По виду различают: электрические (ПЭС), пневматические, гидравлические и комбинированные схемы.

6.2 Общие требования

6.2.1 Все ПЭС представляют собой определенным образом составленное сочетание отдельных, элементарных электрических цепей и типовых функциональных узлов, в заданной последовательности выполняющих ряд стандартных операций:

- передачу сигналов от средств измерения или управления к исполнительному устройству;

- усиление или размножение сигналов;

- сравнение сигналов;

- преобразование кратковременных сигналов в длительные и наоборот;

- блокировку сигналов и т.д.

6.2.2 Требования к СА, учитываемые при разработке ПЭС:

- надежность - способность безотказно выполнять свои функции в течении определенного интервала времени при заданных режимах работы.

Обеспечивается следующими техническими мероприятиями:

 а) применение наиболее надежных ТСА;

 б) обеспечение оптимальных режимов работы;

 в) резервирование;

 г) автоматический контроль  за работой системы;

 д) блокировки, исключающие выполнение  ложных операций;

 е) сокращение времени отыскания и устранения неисправностей.

Объем мероприятий по обеспечению надежности СА определяется оценкой последствий их возможных отказов.

- простота и экономичность - обеспечивается применением стандартной аппаратуры, типовых решений и узлов, сокращением до минимума количества элементов и их номенклатуры.

Большое влияние на экономичность оказывает длина соединительных проводов и кабелей.

При определении экономичности должны учитываться не только капитальные вложения, но и расходы на эксплуатацию.

- четкость действия схемы при аварийных режимах.

ПЭС должна быть построена так, чтобы в аварийных режимах, вызванных неисправностями в цепях управления, а также  исчезновенем питающего напряжения, обеспечивалась безопасность обслуживающего персонала и предотвращалось дальнейшее развитие аварии. При анализе работы схемы в аварийных режимах следует учитывать возможность:

 а) перегорания предохранителей или отключения автоматов;

 б) появления коротких замыканий;

 в) обрыва проводов;

 г) сгорания катушек или контакторов;

 д) приваривания контактов и т.п.

- удобство оперативной работы - обеспечивается упрощением операций управления:

 а) сокращением количества органов управления;

 б) возможностью простого и быстрого выбора необходимого режима работы.

- удобство эксплуатации.

Эксплуатация должна быть предельно простой, требующей минимальных затрат времени и внимания обслуживающего персонала. Должна быть предусмотрена возможность проведения наладочных и ремонтных работ с соблюдением мер безопасности.

- четкость оформления.

Оформление должно быть ясным, простым и компактным.

6.2.3  Последовательность разработки ПЭС:

- на основании ФСА составляют четко сформулированные технические требования к ПЭС;

- применительно к этим требованиям определяют условия работы и последовательность действия схемы;

- каждое из этих действий изображают в виде элементарной цепи;

- элементарные цепи объединяют в общую схему;

- производят выбор аппаратуры и электрический расчет параметров отдельных элементов;

- корректируют схему в соответствии с возможностями выбранной аппаратуры;

- проверяют в схеме возможность возникновения ложных или обходных цепей и правильность ее работы при повреждениях элементарных цепей или контактов.

- рассматривают возможные варианты решения и выбирают оптимальный.

6.3 Требования к выполнению ПЭС

6.3.1 Общие правила:

- ПЭС выполняют без соблюдения масштаба;

- действительное пространственное расположение элементов схемы не учитывают;

- элементы и линии связи между ними располагают на схеме так, чтобы обеспечить наилучшее представление о взаимодействии ее составных частей;

- линии связи должны составляют из горизонтальных и вертикальных отрезков с наименьшим числом изломов и пересечений;

- между соседними линиями выдерживают расстояние не менее 3 мм;

- линии связи показывают, как правило, полностью, но в случае необходимости допускается их разрыв. При этом в месте обрыва указывают направление и информацию, куда эта линия идет;

- входящие в состав ПЭС устройства, имеющие собственную ПЭС, выделяют сплошной линией той же толщины, что и линии связи;

- элементы на схемах показывают, как правило, в отключенном состоянии. В случае необходимости отдельные элементы могут изображаться в рабочем положении, что оговаривается на полях схемы;

- схемы выполняют совмещенным или разнесенным способами. В первом случае элементы одного устройства изображают в непосредственной близости

друг от друга. Во втором случае - элементы устройств на схеме располагают так, чтобы обеспечить наиболее наглядное изображение цепей;

 - на ПЭС,  в случае необходимости, можно изображать элементы схем другого вида (например, функциональная группа АСР).  Они обводятся штрихпунктирной линией и сопровождаются надписью, поясняющей их расположение и характеристики;

- на схеме цепи управления, измерения, сигнализации показывают как правило, в многолинейном изображении (каждую цепь показывают отдельной линией);

- цепи питания допускается изображать однолинейно (собирать в жгуты).

6.3.2 Обозначение цепей на схеме (ГОСТ 2.709-89):

- участки цепей обозначаются арабскими цифрами и прописными буквами латинского алфавита, выполненными шрифтом одного размера;

- последовательность нумерации от входа к выходу, а для разветвляющихся цепей, – еще сверху вниз, слева направо;

- все участки электрических цепей, разделенные контактами аппаратов, приборами, элементами радиоэлектронной аппаратуры, должны иметь разное обозначение;

- участки цепей, проходящие через разъемные, разборные или неразборные соединители должны иметь одинаковое обозначение;

- обозначения цепей проставляют:

  а) при горизонтальном расположении цепи - над ней;

   б) при вертикальном расположении - справа;

  в) в обоснованных случаях - внизу, слева.

          - символика, используемая для обозначения цепей:

              а) цепи переменного тока – L1, L2, L3 (где 1, 2, 3 – номер фазы.    Участок фазы можно обозначать L 1.1). Допускается обозначать фазы буквами A, B, C;

           б) в силовых цепях постоянного тока цепи положительной полярности обозначают – нечетными цифрами, отрицательной – четными;

           в) - цепи управления, регулирования, измерения обозначают цифрами от 1 до 399; цепи сигнализации – от 400 до 799; цепи питания от 800 и выше.

6.4 Виды ПЭС

 Различают ПЭС:

 - электропитания;

 - технологического контроля, сигнализации и защиты;

 - автоматического регулирования;

 - управления электроприводами.

6.4.1 ПЭС автоматических систем регулирования

 Схема  должна содержать:

 - все элементы СА (приборы, аппаратуру и арматуру);

 - линии связи между элементами;

 - цепи питания ТСА;

        - диаграммы работы конечных и путевых выключателей, таблицы,       поясняющие работу переключателей;

 - функциональную группу соответствующей СА;

 - необходимые пояснения и примечания;

 

6.5 Изображение элементов схемы

Компоненты РЭА изображают на ПЭС условными графическими обозначениями  в соответствии с ГОСТ 2.721-74- 2.756-76.

ПП, не имеющие заводской маркировки контактов присоединительных элементов, изображают символами ФСА или условными символами, поясняющими принцип действия (рисунок 6.1).

Все остальные ТСА изображают условно прямоугольниками с пронумерованными выводами присоединительных элементов. Размеры прямоугольников определяются объемом размещаемой внутри информации.

В верхней части прямоугольника вписывают тип прибора и его позиционное обозначение по ФСА (рис. 6.2 а). Над изображением присоединительного элемента указывают его вид (рис. 6.2 б). Для пояснения принципа работы устройства, внутри прямоугольника можно изображать упрощенную принципиальную или структурную схему (рис. 6.2 в), или указывать назначение цепей присоединительного элемента (рис. 6.2 г), применяя для этого специальную форму (рис. 6.2 д). В пределах одной ПЭС, ТСА следует изображать однообразно.

Аппаратуру ручного управления (БУ, БРУ, ПМО), а также ИМ на ПЭС изображают с их упрощенной принципиальной схемой для правильного понимания работы схемы во всех режимах.

В качестве примера на рисунке 6.3 показана ПЭС АСР давления на колошнике доменной печи, а в таблице 6.1 – спецификация на приборы и средства автоматизации АСР.

ТЕ

tº

Рисунок 6.1 – Изображение на ПЭС ПП, не имеющих заводской маркировки контактов.

а – упрощенное;

б – виды присоединительных элементов;

в – с упрощенной принципиальной схемой;

г – с расшифровкой цепей присоединительных элементов;

д – возможная форма  изображения присоединительного элемента.

Рисунок 6.2 – Изображение на ПЭС ТСА, имеющих заводскую маркировку контактов.


Рисунок 6.3 -  ПЭС АСР давления на колошнике доменной печи.

Рисунок 6.3, лист 2

Таблица 6.1- Спецификация на приборы и средства автоматизации АСР

Лекция 7. Разработка ПЭС РЭА

7.1 Назначение и состав

ПЭС РЭА определяет полный состав ее элементов и связи между ними  и дает детальное представление о принципах работы изделия. На ней изображают:

- все электронные элементы или устройства, необходимые для осуществления в изделии заданных процессов и их контроля;

- все электрические связи между элементами;

- присоединительные элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи изделия.

 

7.2 УГО элементов

Правила выполнения ПЭС РЭА и построения УГО их элементов содержатся в государственных стандартах.

Стандарты на УГО отдельных элементов содержат их размеры.

Все остальные элементы следует изображать так, как они показаны в стандартах с соблюдением всех пропорций. При этом допускается:

- пропорционально уменьшать или увеличивать изображения;

- увеличивать УГО при вписывании в них поясняющих знаков;

- уменьшать УГО, если они используются как составные части обозначений других элементов или устройств;

- поворачивать УГО на угол, кратный 450 по сравнению с изображением в стандарте или изображать зеркально повернутыми (с буквенно-цифровыми обозначениями допускается поворачивать УГО против часовой стрелки только на 450 или на 900).

7.3 Позиционные обозначения

Всем элементам, устройствам и функциональным группам изделий, изображенных на схеме, присваивают позиционное обозначение. В первой части обозначения указывают буквенный код элемента в соответствии с ГОСТ 2.710-81

Во второй части - указывают порядковый номер элемента.

Например: R1, R2; C1, C2; VD1, VD2; VT1, VT2; DA1, DA2; DD1, DD2 и т.п.

Порядковые номера присваивают, начиная с единицы в пределах группы элементов каждого вида в соответствии с их расположением на схеме. Нумерацию ведут сверху вниз, слева направо.

Позиционные обозначения проставляют рядом с УГО элементов справа или над ними.

Номиналы сопротивлений и емкостей указывают упрощенно.

Для резисторов:

- от 0 до 999Ом     без указания единиц измерения

- от 1000 до 999·103Ом    (к)

- от 1·106 до 999·106Ом    (М)

- свыше 1·109Ом      (Г)

Для конденсаторов:

- от 0 до 999·10-12Ф    без указания единиц измерения

- от 1·10-9 до 999·10-9Ф    (н)

- от 1·10-6 и выше              (мк)

Все сведения об элементах, входящих в состав изделия и  изображаемых на схеме заносят в перечень элементов, который помещают на первом листе схемы.

7.4 УГО цифровых и аналоговых микросхем

Изделие или его часть обозначается на схеме в виде, приведенном на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 – УГО микросхем

Таблица 7.1 – Обозначение функций цифровых элементов

Обозначение

Функция

&

Логическое И

1

Логическое ИЛИ

T

Триггер

СТ

Счетчик

CD

Шифратор

DC

Дешифратор

RAM

ОЗУ

ROM

ПЗУ

CPU

Процессор

Таблица 7.2 – Обозначение функций аналоговых элементов

Обозначение

Функция

F(X1,X2,…XN)

Общее обозначение

d/dt

Дифференцирование

Интегрирование

X/Y

Преобразование

==

Сравнение

Усиление

В дополнительных полях помещают информацию о функциональном назначении выводов (метки) и их разновидностях (указатели)

Таблица 7.3 - Обозначение меток цифровых элементов

Обозначение

Метка

S

Установка в состояние “1”

R

Установка в состояние “0”

A

Адрес

D

Данные

C

Строб, такт

Таблица 7.4 - Обозначение меток аналоговых элементов

Обозначение

Метка

NC

Балансировка

FC

Частотная коррекция

UO

Общий вывод

U1

Напряжение питания

Таблица 7.5 - Обозначение указателей

Обозначение

Метка

Вход, выход, статический прямой

Вход, выход, статический инверсный

Вход, выход, динамический прямой

Вход, выход, динамический инверсный

УГО выполняют без правого или левого дополнительного поля, когда все входы (выходы) логически равнозначны, а функции выводов однозначно определяется функциями самого элемента. При этом расстояние между выводами должно быть одинаково (рис. 7.2 а).

Если выводы логически неравноценны, то в дополнительном поле напротив линии каждого вывода указывают соответствующую метку (рис. 7.2 б). Если элемент имеет несколько групп равноценных выводов, метки можно указывать для групп в целом (напротив линии первого вывода групп). При этом группы отделяют друг от друга интервалами (рис. 7.2 в) или зонами (рис. 7.2 г).

Рисунок 7.2 – Варианты изображения УГО микросхем

Размеры УГО по высоте определяются числом выводов, интервалов, строк - информации в основных и дополнительных полях, размером шрифта. При этом:

- расстояние между крайними выводами и границей УГО или группы выводов должно быть 2,5мм или большим кратным ему;

- расстояние между соседними выводами должно быть 5 мм или большим, кратным ему.

Размеры УГО по ширине определяются наличием дополнительных полей, числом знаков, помещаемых в одной строке внутри УГО (с учетом шрифтов и интервалов). При этом:

- ширина дополнительных полей должна быть 5 мм или большей кратной ей;

- ширина основного поля должна быть 10мм или большей, кратной ей.

В качестве примера на рисунке 7.3 приведено изображение тактируемого D – триггера, описание которого дано ниже.

Триггер с установкой состояния логической "1" по инверсному статическому входу S и состояние логического "0" по инверсному статическому входу R, имеющий информационный прямой статический вход D и динамический прямой вход С для тактовых импульсов. Триггер имеет статические прямой и инверсный выходы.

Рисунок 7.3 – УГО тактируемого D – триггера

Лекция 8. Электропитание средств измерения и автоматизации

8.1 Назначение

Система электропитания должна обеспечивать необходимую его бесперебойность, соответствующее качество электроэнергии (допустимые отклонения и колебания, несинусоидальность формы кривой, пульсации), экономичность, удобство и безопасность обслуживания.

8.2 Виды систем электропитания

Целесообразно использовать ТСА с напряжением питания, имеющимся на автоматизируемом объекте. Для распределения электроэнергии на современном промышленном предприятии применяются следующие системы:

1) четырехпроводная трехфазного переменного тока напряжением 380/220В с глухозаземленной нейтралью;

2) то же, напряжением 220/127В;

3) трехпроводная трехфазного переменного тока напряжением 380В и 500В с изолированной нейтралью;

4) стационарные двухпроводные сети переменного тока напряжение 42В.

Для питания стационарно установленных средств измерения и автоматизации (СИА), средств производственной сигнализации может применяться любая из перечисленных 1-3 схем в зависимости от требуемых напряжений.

Питание стационарного освещения монтажной стороны шкафов и щитов производится напряжением до 220В (при снятии основного напряжения питания освещение должно работать).

Питание электрифицированного инструмента производят от сети

напряжением 42В или от 220В с применением специальных средств защиты (диэлектрические перчатки, боты).

8.3 Требования к источникам питания

Для питания СИА используются цеховые распределительные подстанции, распределительные щиты и питающие сборки, к которым не подключена резкопеременная нагрузка (крупные электродвигатели, электронагревательные устройства). В отдельных случаях  для неответственных установок можно использовать для питания осветительную сеть.

Источники питания системы должны иметь достаточную мощность и обеспечивать требуемую величину напряжения у электроприемников.

Отклонения напряжения на щитах электропитания не должны превышать пределов, указанных заводом - изготовителем для конкретных ТСА.

При отсутствии таких указаний допустимыми считаются отклонения от минус 5 до  10% от номинала.

При распределении однофазных нагрузок между фазами трехфазной  сети перекос не должен превышать 10%.

При использовании вычислительной и микропроцессорной техники должно предусматриваться резервное питание от второго независимого источника с автоматическим включением резерва.

8.4 Аппаратура управления и защиты схем электропитания

Аппаратура должна обеспечивать:

- включение и отключение электроприемников в режиме нормальной работы;

- защиту от всех видов короткого замыкания и перегрузки;

- надежное отсоединение цепей для ревизий и ремонтных работ.

 

Для оперативного управления и защиты схем электропитания обычно используют автоматические выключатели. Можно также использовать обычные выключатели (пакетники, рубильники, ключи, тумблера) совместно с плавкими предохранителями.

Для управления электродвигателями исполнительных механизмов или электрифицированными задвижками дополнительно используют магнитные или тиристорные пускатели.

8.5 Выбор аппаратуры управления и защиты

При выборе учитываются требования:

- рабочее напряжение аппаратуры должно соответствовать параметрам сети. Токи должны быть наиболее близкими к расчетным, но выдерживать кратковременную перегрузку;

- аппаратура управления должна без повреждений коммутировать как рабочие, так и пусковые токи приемников.

- аппаратура защиты по отключающей способности должна соответствовать токам короткого замыкания в начале защищаемого участка. Отключение должно происходить за кратчайшее время.

- при коротком замыкании желательно обеспечить селективность срабатывания защитных устройств - номинальный ток каждого следующего по направлению тока защитного элемента, должен быть на две ступени ниже, чем предыдущего.

Надежное отключение происходит при превышении током в цепи:

- в 3 раза номинального тока плавкого предохранителя;

- в 3 раза номинального тока расцепителя автоматического выключателя;

- в 1.4 раза тока уставки мгновенного срабатывания автоматического выключателя.

Указанные превышения  называют кратностью тока защиты.          

8.6 Выбор сечения проводов и жил кабелей схем электропитания

Сечение проводов выбирают из условия сохранения ими механической прочности при нагреве протекающим по ним электрическим током с последующей проверкой на потерю напряжения  на проводах. При этом используют специальные

таблицы допустимых длительных токов нагрузок на провода в зависимости от их сечения и с учетом условий прокладки. При выборе используют величину тока, большую из двух следующих:

- расчетное значение длительного тока в цепи;

- ток срабатывания выбранного аппарата защиты с учетом его кратности.

Ниже, в качестве примера, приведена одна строка справочной таблицы.

Таблица 8.1 – Провода и шнуры с резиновой и ПВХ изоляцией, с медными жилами.

Сечение токоведущей жилы,

мм2

Токовая нагрузка, А

Открытая прокладка

Проводов проложенных в одной трубе

2-х одножильных

3-х одножильных

4-х одножильных

1-го двухжильного

1-го трехжильного

1

17

16

15

14

15

14

При проверке на допустимые потери напряжения определяют падение напряжения на проводах выбранного сечения при рабочем токе, и, если оно превысит допустимую величину (с учетом возможной просадки на источнике и допустимых отклонений  у потребителя), сечение следует увеличить.

Тема 4.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПУНКТОВ УПРАВЛЕНИЯ

Лекция 9. Назначение и конструкция щитов и пультов

9.1 Назначение

Щиты и пульты СА предназначены для размещения на них средств контроля и управления ТП, кроме расположенных непосредственно на объекте. Далее в тексте соответствующие изделия называют обобщенно “щитами”. Остальные виды каркасов при этом подразумеваются.

9.2 Место установки

Щиты устанавливают в производственных и специальных щитовых помещениях (операторских, диспетчерских, аппаратных).

9.3 Нормативные материалы

Руководящие материалы (РМ), отраслевые стандарты (ОСТ) по щитам дают рекомендации для решения следующих вопросов:

1) выбор типов и размеров;

2) определение монтажных зон;

3) компоновка приборов и аппаратуры при их размещении на лицевой панели и внутри щита;

4) компоновка щитов и пультов в помещениях;

5) определение мест прокладки электрических и трубных проводок, определение марок проводов и труб.

9.4 Конструкция и типы

Щиты СА изготавливают на базе специальных конструкций, называемых каркасами. Виды каркасов и получаемых на их основе щитов, приведены на рисунке 9.1

Каркасы

Шкаф

Щит шкафной

Панель с каркасом

Щит панельный с каркасом

Стойка

Статив

Корпус пульта

Пульт

Рисунок 9.1 - Виды каркасов и щитов

Основные элементы щитов и пультов определены в ОСТ 36.13-76

Каркас – жесткий, несущий, объемный или плоский металлический остов, предназначенный для установки на нем лицевых панелей, боковых стенок, дверей, крышек, поворотных или стационарных рам, унифицированных конструкций для монтажа ТСА, электрических и трубных проводок (рисунок 9.2).

Шкаф - объемный каркас на опорной раме с установленными на ней лицевыми панелями, боковыми стенками, дверями, крышкой.

Панель с каркасом - объемный каркас на опорной раме с лицевыми панелями.

Стойка - объемный или плоский каркас на опорной раме.

Корпус пульта - объемный каркас с установленными на нем наклонной столешницей, стенками, дверями.

Щит шкафной - шкаф с установленными приборами и арматурой, с выполненными внутренними электрическими и трубными проводками, подготовленный для подключения внешних цепей.

  1.  верхняя и нижняя крепежные рамы;
  2.  стойки;
  3.  опорная рама;
  4.  лицевые панели;
  5.  верхняя крышка;
  6.  задняя дверь;
  7.  поворотная конструкция;
  8.  боковые стенки.

Рисунок 9.2 - Конструкция каркаса

9.5 Типы и размеры основных видов щитов

Типы и размеры основных видов щитов СА, приведены в таблице 9.1

9.6 Расположение приборов и аппаратуры на щите

Приборы и аппаратуру размещают в зависимости от исполнения щитов, с учетом их монтажных зон. Виды исполнений щитов показаны на рисунке 9.3.

Таблица 9.1 – Типы и размеры основных видов щитов СА  

 

Рисунок 9.3 – Исполнение щитов

На поле 3 рекомендуется размещать сигнальную арматуру, малогабаритные показывающие приборы, компактные мнемосхемы.

На поле 2 - самопишущие и крупногабаритные показывающие приборы, органы управления.

Поле 1 - декоративное и не предназначено для размещения аппаратуры.

Общая масса аппаратуры на фасадных панелях не должна превышать:

поле 3 - 30кг;

поле 2 - 80кг (исполнение II), 100кг (исполнение I).

Высота от пола в миллиметрах размещения аппаратуры на фасадных панелях щитов:

- показывающие приборы и сигнальная арматура   1000-1500;

- самопишущие и регулирующие приборы оперативного значения:

 а) щит с приставным пультом             1100-1700;

б) щит без пульта                  900-1900;

- самопишущие приборы неоперативного значения   700-1200;

-оперативная аппаратура контроля и управления

(переключатели, блоки управления и т.п.)               700-1500;

- указатели положения        1000-1500.

Высота от пола в миллиметрах размещения аппаратуры на боковых поверхностях щитов:

- трансформаторы, стабилизаторы, выпрямители, источники питания

малой мощности, пускатели, сигнальные сирены, звонки громкого боя,

патроны для освещения щита       1700-1975;

- выключатели, предохранители, автоматические выключатели

розетки            700-1700;

- аппаратура пневматического питания         700-800;

- сборки контактных зажимов (клеммники):

  а) горизонтальные           350-600;

  б) вертикальные          350-1975.

9.7 Монтажные зоны щитов

Участки лицевых панелей щитов, на которых может быть установлена аппаратура (за вычетом вертикальных стоек, крепежных рам и поперечин).

9.8 Степень электрозащищенности щитов

IP00 -  щиты панельные с каркасом всех типоразмеров и стативы для вспомогательной аппаратуры, устанавливаемые в специально подготовленных диспетчерских и операторских помещениях.

IP30 - щиты шкафные с задними дверями и пульты для установки в производственных помещениях, а также в щитовых, при размещении внутри щитов электроаппаратуры с открытыми токоведущими частями, находящимися под напряжением, опасным для жизни.

9.9 Условные наименования щитов

Ниже дан пример условного наименования щита

  Щит  ЩПК – 3 - 3Л – I - (800+800+600) - УХЛ4 - IP00    ОСТ 36.13.76

 1         2        3     4     5              6                    7           8                 9

1 - наименование изделия;

2 - тип изделия;

3 - количество секций (три), для односекционных не указывается;

4 - степень защиты боковых стенок, при обоих открытых сторонах - не указывается;

5 - вид исполнения;

6 - типоразмер лицевых панелей, для односекционного  - без скобок;

7 -  климатическое исполнение и категория размещения;

8 - степень защиты;

9 - обозначение основного документа.

9.10 Выбор щитов

При выборе учитывают:

1) назначение и место установки, с учетом размеров помещений и условий эксплуатации;

         2) количество и габариты ТСА и электроаппаратуры на передних панелях и внутри щитов;

  1.  удобство монтажа и обслуживания в условиях эксплуатации;
  2.  правила ТБ в части проходов для обслуживания щитов.
  3.  

  Проектная документация на щиты включает:

1) чертежи общих видов;

2) монтажные схемы или таблицы соединений и подключения;

3) спецификации.

Лекция 10. Разработка чертежа общего вида щита АСР

10.1 Состав документа

Чертеж выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 21.101-97    раздел 1 на единичные и составные щиты.

 

Чертеж общего вида единичного щита должен содержать:

1) вид спереди;

2) вид на внутренние плоскости;

3) перечень составных частей;

4) технические требования;

5) таблицу надписей.

10.2 Вид спереди

Вид спереди выполняется в масштабе 1:10 по ГОСТ 2.301-68. На нем показывают контуры лицевых панелей щита с расположенными на нем приборами и средствами автоматизации, элементами мнемосхем, изделиями для нанесения надписей о назначении приборов. Над изображением щита приводят тематический заголовок “Вид спереди”.

На чертеже указывают два вида размеров:

- размер для справок (ширина, высота общая и декоративной панели);

        - размеры, определяющие положение центров, установленной на щите аппаратуры, которые проставляют от базовых линий:

а) по вертикали - от нижнего края фасадной панели щита;

  б) по горизонтали - от вертикальной оси симметрии фасадной панели.

 На виде спереди также указывают позиции установленной на лицевых панелях изделий в соответствии с перечнем составных частей щита (см. ниже).

Под изображением щита помещают технические требования.

Пример выполнения чертежа “Вид спереди” щита АСР приведен  на    рисунке 10.1.

10.3 Вид на внутренние плоскости

Вид на внутренние плоскости выполняют в масштабе 1:10 по ГОСТ 2.301-68. На чертеже боковые стенки, поворотные конструкции, крышки щита, находящиеся в разных плоскостях, изображают условно развернутыми плоскости чертежа. Над изображением помещают тематические заголовок “Вид на внутренние плоскости (развернуто)”.

            2. Покрытие – эмаль ПФ-219 ГС светло-серая

Рисунок 10.1 – Вид спереди щита АСР

На внутренних поверхностях показывают:

1)  установленные на них приборы, электроаппаратуру, арматуру;

2)  изделия для монтажа электропроводок (клеммники);

3)  изделия для монтажа трубных проводок (сборки соединителей);

4) элементы для крепления внутрищитовой аппаратуры (рейки, скобы,     угольники);

  1.  дециметровые шкалы щитов (наносят на вертикальные стойки условно, каждое деление соответствует крепежному отверстию М4, и иcпользуют для координации внутрищитовой аппаратуры по вертикали);
  2.  жгуты электрических и трубных проводок, кроме вертикальных, проложенных в стойках:

а) жгуты электропитания - сплошной основной линией;

б) жгуты экранированных проводов и кабелей – сплошной линией, обрамленной пунктиром;

                   в) жгуты измерительных цепей, проложенных отдельно от питания - штрихпунктирной линией;

г) потоки трубных проводок - штриховой линией.

Жгуты изображают линиями толщиной не менее 1,5s, где s - толщина основной линии, принятой на чертеже.

Пример выполнения чертежа “Вид на внутренние плоскости” щита АСР приведен на рисунке 10.2.

10.4 Перечень составных частей

Перечень выполняют на отдельных листах формата А4 по ГОСТ 2.301-68. Для единичного щита перечень включает разделы: документация, детали, стандартные изделия, прочие изделия, материалы.

Рисунок 10.2 – Вид на внутренние плоскости щита АСР

В разделе “Документация” указывают обозначение монтажной схемы или таблиц соединений и подключения щита.

В разделе “Детали” - нетиповые детали для монтажа аппаратуры внутри щита и символы мнемосхемы.

В разделе “Стандартные изделия” - элементы каркаса и стандартные крепежные изделия (рейки).

В разделе “Прочие изделия” - приборы и аппаратуру, установленные на щите, группами, в следующей последовательности:

1) ТСА в порядке их расположения на чертеже слева направо, сверху вниз, сначала по виду спереди, затем по виду на внутренние плоскости;

2) электроаппаратуру по функциональным признакам:

а) пусковая и защитная;

б) сигнальная;

в) преобразователи и источники электропитания;

г) реле;

д) компоненты РЭА (резисторы, конденсаторы и т.п.).

 3) трубопроводную арматуру;

4) монтажные изделия:

а) для электромонтажа (клеммники);

б) для монтажа трубных проводок (переборочные соединители);

в) для нанесения надписей.

В раздел "Материалы" включают электрические провода и трубы для внутрищитового монтажа.

Пример выполнения “Перечня составных частей” щита АСР приведен в таблице 10.1.

10.5 Таблица надписей

Таблицу надписей, наносимых на соответствующие изделия (табло, упоры), выполняют на отдельных листах формата А4 по ГОСТ 2.301-68. Каждой надписи на чертеже присваивают номер, начиная с 1, указывая его внутри контура изделия для надписей. Нумерация - слева направо, сверху вниз (сначала табло, потом рамки). Надписям, имеющим одинаковый текст, присваивают одинаковый номер, а в колонке “Количество” указывают их общее количество.

Пример выполнения “Таблицы надписей” приведен в таблице 10.2

Таблица 10.1 –  Перечень составных частей щита АСР             

Таблица 10.2 – Таблица надписей

Лекция 11. Разработка документации для выполнения внутрищитовой коммутации

Внутрищитовую коммутацию выполняют в соответствии с монтажными схемами или таблицами соединений и подключения щита АСР.

11.1 Монтажная схема

Монтажная схема предназначена для выполнения внутрищитовой коммутации. Схему разрабатывают на основе ФСА, ПЭС и чертежа общего вида щита.

Схему выполняют на один щит без масштаба. Она должна соответствовать ПЭС по следующим параметрам:

1) содержать все ТСА и аппаратуру, приведенные на ПЭС и расположенные на щите;

2) сохранять позиционные обозначения изделий или устройств, а также маркировку цепей, принятых на ПЭС.

Кроме того, на схеме показывают клеммники, для подключения внешних

проводок к щиту.

Схему разрабатывают графическим или адресным способом. При графическом способе связи между контактами изделий показывают полностью, учитывая места прокладки жгутов внутри щита. При адресном способе связи обрывают у контактов изделий и указывают их адресацию.

 Приборы и аппаратуру (изделия) изображают на схеме упрощенно, в виде прямоугольников. Над каждым прямоугольником или рядом с ним помещают окружность, разделенную горизонтальной чертой. В верхней части окружности указывают порядковый номер изделия на схеме, в нижней - позиционное обозначение по ПЭС. Контакты присоединительных элементов изделий изображают условно в виде окружностей в соответствии с их реальным расположением. Диаметр окружности (например, 5 мм) следует сохранять постоянным на всей схеме. Внутрь окружностей вписывают  заводскую маркировку контактов. При ее отсутствии, контакты маркируют условно арабскими цифрами, оговаривая это на полях схемы. Компоненты РЭА обычно размещают на платах, которым при изображении на схеме также присваивают порядковые номера.

На чертеже изображают очертания развернутых в одной плоскости внутренних стенок щита с упрощенным изображением ТСА и электроаппаратуры, а также мест прокладки проводок (аналогично виду на внутренней плоскости щита) Следует соблюдать действительное расположение изделий друг относительно друга и пропорций изделий.

Пример монтажной схемы, выполненной адресным методом, приведен на рисунке 11.1.

Рисунок 11.1 – Монтажная схема щита АСР, выполненная адресным методом

Рисунок 11.1, лист 2

 11.2 Таблицы соединений  

Таблицы соединений используют для прокладки линий связи внутри щита. Запись проводок в таблицу соединений производят на основании ПЭС и схем внешних проводок.

 При заполнении таблиц соединений проводники записывают в пределах всего щита (секции), учитывая расположение приборов, аппаратуры, зажимов в щите на виде с внутренней стороны по одному из следующих правил:

  1.  по возрастанию номеров маркировки цепей на ПЭС;
  2.  по методу непрерывности цепи, при котором, как правило, начало каждого последующего проводника должно на том аппарате, где окончился предыдущий проводник, или на аппарате расположенном рядом.

Порядок заполнения граф таблицы соединений:

  1.  в графе “Проводник” указывают маркировку проводника по ПЭС;
  2.  в графах “Откуда идет” и “Куда поступает” приводят адреса присоединения проводников;
  3.  в графе “Данные провода” для проводов указывают их марку, сечение и, при необходимости, цвет;
  4.  в графе “Примечание” указывают название проводок, требующих отдельной прокладки и символы перемычек.

Пример заполнения “Таблицы соединений” приведен в таблице 11.1.

11.3 Таблицы подключения

Таблицы подключения используют для подключения внутрищитовых проводок к контактам приборов и аппаратуры.

Таблицы подключения проводок следует выполнять в порядке расположения приборов и аппаратуры на виде с внутренней стороны щита, слева направо, сверху вниз, последовательно по стенкам (левая, передняя, правая) и поворотным

конструкциям. Запись начинают с соответствующих заголовков (например “Левая стенка” и т.д.).

В графе “Вид контакта” указывают позицию прибора и обозначение колодки или разъема.

В графах “Вывод” указывают номер занятых выводов.

В графах “Проводник” против соответствующих номеров выводов указывают маркировку проводов, подключаемых к данному выводу.

Пример заполнения таблицы приведен в таблице 11.2

Таблица 11.1 – Таблица соединений

Продолжение таблицы 11.1

Таблица 11.2 – Таблица подключения  

Тема 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ схем внешних проводок

Лекция 12. Назначение и правила выполнения схем внешних проводок

12.1 Общие положения

Схема соединений внешних проводок - это комбинированная схема, на которой показаны электрические и трубные связи между СИА, установленными на технологическом оборудовании и по месту с ТСА, установленными на щитах, а также подключения проводок к приборам и щитам.

Схема подключений внешних проводок выполняется в случае, если изображение подключений ТСА загромождают схему соединений.

Схемы выполняют на основе ФСА, ПЭС, эксплуатационной документации на ТСА, используемые в проекте; монтажных схем или таблиц соединений и подключения щитов и пультов; чертежей расположения технологического оборудования и трубопроводов  с указанием мест отбора импульсов; строительных чертежей со всеми необходимыми для прокладки внешних проводок закладными и приварными конструкциями, туннелями, каналами, проемами.

Схемы выполняют без соблюдения масштаба на одном или нескольких листах формата А1 по ГОСТ 2.301-68. Действительное расположение устройств на схеме не учитывается.

Толщина линий, изображающих устройства и элементы схем, в том числе кабели, провода, трубы, должна быть от 0,4 до 1 мм.

На схеме должно быть минимальное количество изломов и пересечений линий, минимальное расстояние  между линиями должно быть не менее 3 мм, маркировку жил кабелей и проводов указывают в соответствии с ПЭС.

12.2 Содержание и компоновка схем

Схема в общем случае содержит:

1) первичные приборы с пояснительной таблицей;

2) щиты, пульты, стативы;

3) внещитовые приборы и групповые установки приборов;

4) внешние электрические и трубные проводки;

5) защитное зануление ТСА;

6) технические требования (указания);

7) перечень элементов.

Пример выполнения схемы приведен на рисунке 12.1.

12.3 Первичные приборы  

В верхней части чертежа, а при большом количестве приборов и снизу в зеркальном отображении, размещают таблицу с поясняющими надписями. Размеры строк таблицы принимают в зависимости от объема размещенной в них информации. Под таблицей располагают изображение приборов, размещенных непосредственно на технологическом оборудовании и трубопроводах. Приборы, не имеющие заводской маркировки контактов присоединительных элементов, изображают на схеме, используя УГО ФСА. Все остальные устройства изображают в виде монтажных символов, соответствующих заводским инструкциям, или условно, в виде прямоугольников, с указанием внутри контактов присоединительных элементов. Маркировку жил, проводов и кабелей указывают вне монтажного символа.

12.4 Щиты

Изображают условно в виде прямоугольников в нижней части схемы (при расположении поясняющей таблицы только сверху) или в середине схемы (при

Рисунок 12.1 – Схема внешних проводок

Рисунок 12.1, лист 2

расположении таблицы сверху и снизу). Размеры прямоугольников зависят от объема размещаемой внутри информации. В прямоугольниках указывают наименование щитов, а под ними, в скобках – обозначение чертежа монтажной схемы или таблицы подключения. Для сложных щитов указывают все их составные части (секции, панели). Проводки доводят до середины соответствующих панелей и завершают окружностями диаметром 2мм.

Щит

оператора

 Панель №1

(3 300,1-204-....)

 Панель №2

(3 300,1-204-....)

 Панель №3

(3 300,1-204-....)

Рисунок 12.2 – Изображение сложных щитов на схеме внешних соединений

В прямоугольнике единичного щита показывают изображения клеммников и подключение к ним соответствующих проводок.

При наличии на щите приборов, проводки к которым не допускают разрывов на клеммниках (компенсационные провода), в прямоугольнике щита условно показывают соответствующий вторичный прибор с его позиционным обозначением по ФСА, с изображением и обозначением присоединительного элемента и его контактов для подключения указанной проводки.

12.5 Внещитовые приборы и групповые установки приборов

Внещитовые приборы и их групповые установки располагают на поле чертежа между первичными приборами и щитами. Изображают аналогично первичным приборам.

12.6 Внешние проводки

Провода и жгуты проводов, кабели, трубопроводы показывают на схеме отдельными линиями. Выбор проводов и кабелей, а также способа выполнения проводки производят в соответствии с РМ4-6-84 "Проектирование электрических и трубных проводок. Часть 1. Электрические проводки".

Выбор труб и способа их прокладки производят в соответствии с РМ4-6-79 "Проектирование электрических и трубных проводок.  Часть 2.  Трубные проводки".

Для соединения и разветвления электрических кабелей на схемах показывают клеммные соединительные коробки (КСК), а при прокладке проводов в защитных трубах – протяжные коробки (ПК). Коробки изображают в виде прямоугольников. Внутри ПК пунктиром показывают прокладку проводов и кабелей. Внутри КСК показывают клеммники и подключение к ним проводок. Обозначение и порядковый номер коробки указывают над выносной линией, а под линией – обозначение чертежа установки коробки.

Для каждой внешней проводки приводят ее характеристику:

1) для проводов – марку,  сечение жилы, длину;

2) для кабелей – марку,  количество и сечение жил, количество используемых жил, длину;

3) для защитного металлорукава – тип и длину;

4) для трубы защитной – внутренний диаметр, толщину стенки, длину;

5) для трубы импульсной – тип запорной арматуры, внутренний диаметр, толщину стенки и длину.

Электрическим проводкам присваивают порядковые номера 1,2,3…. Трубным проводкам присваивают номера 01, 02, 03,… .Номера проводок указывают в окружностях диаметром 10-12 мм (в пределах одного чертежа диаметр постоянный). Номера присваивают по ходу проводки от первичного прибора к щиту и слева направо. Если для прокладки внешних проводок применяют короба, на схеме их показывают в виде, приведенном на рисунке 12.3

3-4 мм

Рисунок 12.3 – Изображение короба на схеме внешних соединений

12.7 Защитное зануление

Способы выполнения защитного зануления приведены на рисунке 12.4.

кабель

кабель

Ø2 мм

N

а) б)  в)

а) отдельным проводником;

б) свободной жилой кабеля или провода;

в) защитной броней кабеля.

Рисунок 12.4 – Способы выполнения защитного зануления

12.8 Технические требования

Технические требования в общем случае содержат:

1) способы выполнения защитного зануления;

2) ссылку на обозначение документа, на основании которого указаны позиции устройств на схеме (ФСА);

3) условия применимости схемы для других установок;

4) указание на то, что длины проводов и кабелей даны с учетом 6% надбавки на изгибы, повороты и отходы.

Технические требования размещают на первом листе схемы над основной надписью или на отдельных листах формата А4.

12.9 Перечень элементов

Перечень элементов  в общем случае содержит (Таблица 12.1):

1) тип запорной арматуры;

2) соединительные и протяжные коробки;

3) кабели, провода, пневмокабели, трубы, металлорукава;

4) материалы зануления.

Таблица 12.1 – Перечень элементов

Тема 6. РАЗРАБОТКА ТЕКСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРОЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

Лекция 13. Состав и характеристика текстовых документов

13.1 Состав материалов

В состав проекта автоматизации входят:

1) пояснительная записка (ПЗ);

2) ведомости;

3) спецификации;

4) сметы;

5) результаты расчетов;

13.2 Пояснительная записка

ПЗ составляется на всех стадиях проектирования. Она должна давать четкое представление об основных технических решениях проекта, необходимых для выполнения монтажных и наладочных работ.

На стадии "Проект" ПЗ содержит разделы:

1) общая часть;

2) краткая характеристика объекта автоматизации;

3) основные технические решения по автоматизации;

4) объем выданных заданий;

5) сведения по капитальным затратам и экономической эффективности создания СА.

В разделе 1 приводят основание для разработки проекта, его конкретную задачу и исходные данные для проектирования.

В разделе 2 приводят краткое описание объекта управления с анализом целесообразности его автоматизации. В описании отмечают особенности работы технологического оборудования. Приводят характеристику материальных и энергетических потоков и рабочих сред (запыленность, влажность, агрессивность,

пожаро- и  взрывоопасность помещений). Указывают требования к точности контроля и качеству регулирования параметров, оценивают существующий уровень автоматизации и подготовленность технологического процесса к автоматизации.

Раздел 3:

а) краткое описание и анализ существующей организационной структуры управления технологическим объектом (для действующих объектов);

б) обоснование принятой в проекте структуры управления;

в) права и обязанности оперативного персонала;

г) сведения об организации и размещении пунктов управления и сбора информации и их взаимосвязях (со ссылками на соответствующие схемы);

д) требования по обеспечению связи проектируемой системы с системами более высокого уровня.

Раздел 4 содержит: обоснование выбора ТСА, необходимость использования новых ТСА, использование в проекте особо дефицитных материалов и сведения об их поставках.

В разделе 4 приводят перечень заданий, выданных на разработку мероприятий в смежных частях проекта, связанных с обеспечением работоспособности СА.

На стадии "Рабочая документация" ПЗ содержит разделы:

1-3) названия аналогичны предыдущим;

4) указания к монтажным чертежам.

В разделе 1 приводятся сведения об утверждении проекта, об изменениях и уточнениях.

Раздел 2 аналогичен стадии "Проект".

Раздел 3 содержит:

а) краткое описание принятой в проекте структуры управления объектом;

б) сведения о размещении пунктов управления, щитов;

в) описание СА;

г) сведения о вновь разработанных приборах и средствах автоматизации;

д) результаты расчетов (СУ, РО, ПНР).

Раздел 4 содержит:

а) особенности установки ТСА и выполнения проводок;

б) сведения о применении типовых блоков, узлов и монтажных изделий для обеспечения индустриализации монтажных работ;

в) краткие пояснения к монтажным и установочным чертежам.

При одностадийном проектировании ПЗ включает сумму сведений, рассмотренных выше.

13.3 Ведомости

На стадии "Проект" составляются ведомости приборов и средств автоматизации кабельной и проводниковой продукции. Их оформляют в виде перечня с указанием основных технических характеристик. Ведомости служат не для заказа изделий, а для планирования материальных ресурсов и составления сметных расчетов.

На стадии "Рабочая документация" и "Рабочий проект" составляют также ведомости потребности в материалах. Они определяют номенклатуру и количество материалов, необходимых для производства монтажных работ и поставляемых подрядчиком.

Ведомости материалов составляют по разделам: трубы и прокат черных металлов.

13.4 Спецификации

Составляются на стадии "Рабочая документация", предназначены для заказа оборудования, кабельной, проводниковой продукции и монтажных материалов. Составляются по специальной форме и содержат исчерпывающие сведения для заказа:

а) наименование и техническая характеристика оборудования и материалов, завод-изготовитель;

б) тип, марка, единицы измерения, коды изделия и завода изготовителя;

в) цена, количество, масса.

Спецификацию составляют на приборы и средства автоматизации, СВТ, электроаппаратуру, щиты, трубопроводную арматуру, кабели и провода, основные монтажные материалы и изделия (трубы), нестандартизированное оборудование.

13.5 Сметы

На стадии "Проект" составляют сметные расчеты (локальные, объектные). В "Рабочей документации" составляют сметы и сводные сметные расчеты. Сметная документация определяет стоимость приобретения и монтажа ТСА и всех связанных с этим строительно-монтажных работ на технологическом объекте. По сметам планируются капитальные вложения и финансирование строительства. Сметы составляют по разделам: оборудование, щиты и комплектная аппаратура, соединительные линии, материалы, не учтенные ценниками на монтаж, строительные работы. Стоимость оборудования и материалов определяется по действующим прейскурантам, стоимость монтажных работ – по сборникам на монтаж оборудования. Основанием для составления смет являются заказные спецификации.

В сметах, выполненных по специальной форме, к общей стоимости материалов и оборудования добавляют затраты на заготовительско-складские и транспортные расходы, запчасти, тару, упаковку и плановые накопления.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

А. Основная:

1. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справ. пособ. / А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровский, А. А. Клюев; Под ред.           А. С. Клюева. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464с.: ил.

2. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / А. С. Клюев, Б. В. Глазов, М. Б. Миндин, С. А. Клюев; Под ред.             А. С. Клюева. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 432с.: ил.

3. Чистяков В. С. Краткий справочник по теплотехнологическим измерениям. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320с.: ил.

Б. Вспомогательная:

4. Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов: Учеб. пособ. для вузов / Г. М. Глинков,                      В. А. Маковский, С. Л. Лотман, М. Р. Шапировский. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1986. – 352с.: ил.

5 Бухонина Л. В. и др. Измерение и контроль технологических параметров металлургических процессов / Л. В. Бухонина, Л. Д. Гитлин, М. А. Шершевер. – К.: Техника, 1984. – 183с.: ил.

6. Серов Ю. В. Метрологическое обеспечение технологических процессов в черной металлургии (метрология и информатика): Справ. в 2-х книгах. Кн. 1 – М.: Металлургия, 1993. – 272с.: ил.

7.  Серов Ю. В. Метрологическое обеспечение технологических процессов в черной металлургии (метрология и информатика): Справ. в 2-х книгах. Кн. 2 – М.: Металлургия, 1993. – 352с.: ил.

8. Методичні вказівки до самостійної роботи студентів під час підготовки та виконання лабораторно-практичних робіт з курсу «Проектування систем

автоматизації» (для студ. спец. 6.092501 денної форми навчання)/ Укл.:                  Г. Д. Михайлюк. – Алчевськ: ДГМІ, 2001р. – 18с.

9. Методичні вказівки до самостійної роботи при виконанні курсового проекту за курсом «Проектування систем автоматизації» (для студ. спец. 6.092500)/ Укл.: Г. Д. Михайлюк. – Алчевськ: ДГМІ, 2001р. – 14с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28494. Протипожежний режим у навчальному закладі 17.33 KB
  Протипожежний режим у навчальному закладі Основними системами комплексу заходів та засобів щодо забезпечення пожежної безпеки обєкта є: система запобігання пожежі; система протипожежного захисту; система організаційнотехнічних заходів. Система запобігання пожежі це комплекс організаційних заходів і технічних засобів спрямованих на унеможливлення умов необхідних для виникнення пожежі. Умови необхідні для виникнення пожежі горіння. Одним із основних принципів у системі запобігання пожежі є положення про те що горіння пожежа...