3.2 Методика і принципи виконання функціональних схем

Функціональна схема – це технічний документ, що визначає функціонально-блокову структуру вузлів контролю та управління.

Для розробки функціональної схеми необхідно вивчити технологічний процес, склад, характеристики і принципи роботи устаткування, визначити закони управління об'єктом, а також параметри, необхідні для контролю. Після цього виробляються такі рішення:

1) визначаються засоби одержання інформації про параметри технологічного процесу та стан устаткування;

2) визначаються засоби впливу на технологічний процес (виконавчі пристрої і перетворювачі керуючих впливів);

3) визначаються методи і засоби стабілізації параметрів процесу;

4) вибираються необхідні засоби безпеки експлуатації й діагностики.

Досвід проектування систем автоматизації дозволив виробити загальні принципи, якими варто керуватися при розробці функціональних схем систем автоматизації:

• передбачати можливість нарощування функцій управління;

• ураховувати відстань між місцем установки системи управління та місцями розташування її компонентів;

• застосовувати однотипні (комплектні) засоби, що забезпечують простоту сполучення, взаємозамінність, зручність компонування і монтажу;

• застосовувати інформаційно-вимірювальні системи і засоби, офіційно дозволені державними органами;

• забезпечувати достатню точність і швидкодію засобів автоматизації, їхній захист від перешкод і шкідливих впливів.

Перераховані принципи не вичерпують весь перелік, що можливий при розробці конкретної функціональної схеми.

Для складних технологічних процесів функціональні схеми можуть бути розділені за видами технологічного контролю та управління.

Функціональні схеми можуть бути виконані двома способами:

1. засоби автоматизації показують на технологічних схемах без побудови пульта управління, але при використанні цього способу втрачається уявлення про організацію управління та зв'язок системи управління з об'єктом;

2. засоби автоматизації та управління розділяють так, що на пульті управління, який показується прямокутником, розміщуються компоненти системи управління та контролю, а на технологічній схемі показуються тільки засоби автоматизації, що встановлені на місці.

На функціональних схемах повинні бути наведені дані (коротка технічна характеристика автоматизованого об'єкта, таблиці, діаграми і т.п.), що пояснюють процес управління.

3.3 Вимоги до оформлення функціональних схем

На функціональних схемах технологічне устаткування повинне показуватися спрощено, однак давати ясне уявлення про принцип роботи та взаємодії [3, 4, 5]. Технологічні апарати, трубопроводи, датчики, прилади та інші засоби автоматизації показуються умовними зображеннями із позначеннями та надписами відповідно до стандартів.

Стандартами встановлено два способи побудови умовних позначок – спрощений і розгорнутий. Для спрощеного способу досить основних умовних позначок.

Приклади:

первинний вимірювальний прилад, установлений на місці;

прилад, установлюваний на щиті;

регулювальний орган.

Буквені позначення вимірювальних приладів наведені в додатку А.13.

Різновиди приладів позначаються комбінацією букв, наприклад:

реєструючий прилад для виміру тиску, установлений на щиті;

показуючий прилад для виміру розміру, установлений на місці.

При використанні умовних позначок необхідно дотримуватися наступних правил:

• сигналізація граничних значень конкретизується додаванням букви H (верхнє значення) або L (нижнє значення);

• для позначення не передбачених стандартами величин можуть бути використані резервні букви;

• допускається розтягання кола і нанесення додаткових позначень поруч;

• букву Е можна застосовувати для позначення первинних перетворювачів, датчиків;

• букву Т можна застосовувати для позначення дистанційної передачі інформації;

• букву К можна застосовувати для позначення перемикачів;

• букву Y можна застосовувати для позначення перетворювачів сигналів і обчислювальних пристроїв;

• якщо умовна позначка не розкриває суть приладу, допускається наводити додаткову інформацію, наприклад: «кодовий», «імпульсний»;

• окремі блоки з ручним управлінням повинні позначатися буквою Н, наприклад: байпасні панелі –– HС, ручні перемикачі – HS;

• скомпоновані панелі, блоки, пульти і т. п. позначаються прямокутником із відповідним написом або обмежуються тонкою суцільною лінією;

• лінії зв'язку не допускається проводити через умовні позначки, але допускається перетинати цими лініями зображення технологічного устаткування.

Усім приладам і засобам автоматизації привласнюються позиційні позначення, що зберігаються в усіх матеріалах проекту. Позиційне позначення утворюється з двох частин – номера групи та номера приладу в цій групі з арабськими цифрами, наприклад, 1-3.

Приклад побудови функціональної схеми системи автоматизації показаний на рисунку 3.5 [6].

Система автоматизації складається із семи контурів контролю та управління:

1 Контур стабілізації витрати початкової суміші містить датчик витрати (1-1), електричний сигнал (1) з якого подається на дифманометр із пневматичним вихідним сигналом (1-2). З дифманометра сигнал подається на вторинний прилад, що реєструє вихідний сигнал дифманометра на пульті щита управління (1-3). Далі сигнал надходить на регулятор (1-4) і по лінії 2 на регулювальний орган (1-5).

2. Контур регулювання рівня в кубі колони містить буйковий датчик рівня (2-1), конструктивно виконаний разом із пневматичним перетворювачем (2-2). Сигнал із цього перетворювача подається на пульт управління, де встановлено вторинний прилад (2-3) і регулятор (2-4), аналогічно контуру 1.

3. Контур контролю тиску в колоні містить манометр (3-1), установлений на місці.

4 Контур стабілізації витрати води містить датчик-діафрагму витрати (4-1), електричний сигнал з якого надходить на дифманометр (4-2) і далі на керуючий комплект із реєструючим приладом (4-3), автоматичним регулятором (4-4), задатчиком (4-5) і ручним блоком управління (4-6). Вихідний сигнал надходить на пускач (4-7) і виконавчий механізм регулювального органа (4-8).

Рисунок 3.5 – Приклад зображення функціональної схеми системи

автоматизації

5 Контур регулювання температури в колоні містить датчик температури (5-1), сигнал з якого подається на автоматичний електронний міст із пневматичним регулюючим пристроєм (5-2) і панель керування (5-3). Далі вихідний сигнал надходить на виконавчий механізм із регулювальним органом (5-4).

6 Контур контролю концентрації продукту в колоні містить датчик концентрації (6-1), сигнал з якого через проміжний перетворювач (6-2) надходить на вторинний прилад (6-3).

7 Контур стабілізації витрати готового продукту містить вимірник співвідношення витрат (7-1) і далі організований аналогічно схемі першого контуру.

Інший приклад функціональної схеми показаний на рисунку 3.6, де представлена схема аналізатора логічних функцій.

Рисунок 3.6 – Приклад функціональної схеми аналізатора

перемикальних функцій

Логічна функція задається комбінаційною схемою КС. Комбінації змінних формуються двійковим чотирирозрядним лічильником СТ2. Два демультиплексора DMX забезпечують автоматичну реєстрацію вхідних змінних і вихідного сигналу комбінаційної схеми .

Для візуалізації станів застосовані 16 світлодіодів, які розташовані у формі діаграми Вейча.